譯者 | 李睿

審校 | 重樓

這個新時代的特點是去中心化應(yīng)用程序(DApp)的興起，它在區(qū)塊鏈技術(shù)上運行，提供增強的安全性、透明度和用戶主權(quán)。作為全棧開發(fā)人員，需要了解如何使用Node.js等流行工具構(gòu)建DApps，這不僅僅是技能升級，它還是通往未來Web開發(fā)的大門。

本文將探討Node.js（一個通用的JavaScript 運行環(huán)境）如何成為創(chuàng)建DApp的強大工具。并將介紹Web 3.0和DApp的基礎(chǔ)知識，Node.js在這個新環(huán)境中的作用，并提供構(gòu)建基本DApp的實用指導。

第1節(jié)：了解基礎(chǔ)知識

1.Web 3.0：概述

Web 3.0通常被稱為第三代互聯(lián)網(wǎng)，它建立在去中心化、開放性和更大的用戶效用的核心概念之上。與數(shù)據(jù)集中在少數(shù)大公司手中的Web 2.0不同，Web 3.0旨在將數(shù)據(jù)的控制權(quán)和所有權(quán)交還給用戶。這是通過區(qū)塊鏈技術(shù)實現(xiàn)的，該技術(shù)允許分散存儲和操作。

2.去中心化應(yīng)用程序(DApp)解釋

去中心化應(yīng)用程序(DApp)是運行在區(qū)塊鏈技術(shù)支持的去中心化網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用程序。與依賴集中式服務(wù)器的傳統(tǒng)應(yīng)用程序不同，DApp在點對點網(wǎng)絡(luò)上運行，這使得它們更能抵御審查和中心點故障。DApp的好處包括提高安全性和透明度，降低數(shù)據(jù)操作的風險，以及提高用戶的信任和隱私。然而，它們也帶來了挑戰(zhàn)，例如可擴展性問題和對新開發(fā)范例的需求。

第2節(jié)：Node.js在Web 3.0中的作用

1.為什么用Node.js開發(fā)DApp

Node.js以其在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序方面的效率和可擴展性而聞名，是DApp開發(fā)的理想選擇。其非阻塞、事件驅(qū)動的架構(gòu)使其非常適合處理區(qū)塊鏈操作的異步特性。以下是Node.js在Web 3.0領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用的原因：

（1）異步處理：區(qū)塊鏈交易本質(zhì)上是異步的。Node.js擅長處理異步操作，非常適合管理區(qū)塊鏈交易和智能合約交互。

（2）可擴展性：Node.js能夠以最小的開銷處理大量并發(fā)連接，這對于可能需要快速擴展的DApp來說是一個關(guān)鍵特性。

（3）豐富的生態(tài)系統(tǒng)：Node.js擁有廣泛的庫和工具生態(tài)系統(tǒng)，包括專門為區(qū)塊鏈相關(guān)任務(wù)設(shè)計的庫和工具，例如Web3.js和ether .js。

（4）社區(qū)和支持：Node.js擁有一個龐大而活躍的社區(qū)，為學習和故障排除提供了大量資源，這對于Web 3.0開發(fā)這一相對較新的領(lǐng)域至關(guān)重要。

2.搭建開發(fā)環(huán)境

要開始使用Node.js開發(fā)DApp，需要建立一個包含以下工具和框架的環(huán)境：

（1）Node.js：確保安裝了最新的穩(wěn)定版本Node.js。

（2）NPM (Node Package Manager)：與Node.js一起提供，對管理包至關(guān)重要。

（3）Truffle套件：以太坊的一個流行開發(fā)框架，用于開發(fā)、測試和部署智能合約。

（4）Ganache：作為Truffle套件的一部分，Ganache允許開發(fā)人員在本地機器上運行個人以太坊區(qū)塊鏈以進行測試和開發(fā)。

（5）Web3.js或ethers.js庫：這些JavaScript庫允許開發(fā)人員使用HTTP或IPC連接與本地或遠程以太坊節(jié)點進行交互。

有了這些工具，就可以開始構(gòu)建與以太坊或其他區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)交互的DApp。

第3節(jié)：構(gòu)建一個基本的去中心化應(yīng)用程序

1.設(shè)計DApp架構(gòu)

在深入編碼之前，規(guī)劃DApp的架構(gòu)是至關(guān)重要的。這包括決定前端和后端組件，與之交互的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，以及這些元素如何相互通信。

• 前端：這是用戶將與之互動的內(nèi)容。它可以用任何前端技術(shù)構(gòu)建，但本文將重點放在與Node.js的后端集成上。
• 后端：后端將處理業(yè)務(wù)邏輯，與區(qū)塊鏈交互，并為前端提供API。Node.js高效地處理I/O操作，是實現(xiàn)這一目標的理想選擇。
• 區(qū)塊鏈交互：DApp通常通過智能合約，與區(qū)塊鏈交互。這些是自動執(zhí)行的合同，協(xié)議條款直接寫入代碼。

2.使用Node.js開發(fā)后端

（1）設(shè)置Node.js服務(wù)器：創(chuàng)建一個新的Node.js項目并設(shè)置Express.js服務(wù)器。該服務(wù)器將處理來自前端的API請求。

（2）編寫智能合約：可以在Solidity（針對基于以太坊的DApp）中編寫智能合約，并將其部署到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中。

（3）與Node.js集成智能合約：使用Web3.js或ethers.js庫與已部署的智能合約進行交互。這種集成允許Node.js服務(wù)器從區(qū)塊鏈發(fā)送交易和查詢數(shù)據(jù)。

3.連接到區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)

（1）選擇區(qū)塊鏈：以太坊是一個受歡迎的選擇，因為它有廣泛的支持和社區(qū)，但其他區(qū)塊鏈，例如如Binance智能鏈或Polkadot，也可以根據(jù)DApp的要求考慮。

（2）本地區(qū)塊鏈開發(fā)：在本地區(qū)塊鏈環(huán)境中使用Ganache，這對開發(fā)和測試至關(guān)重要。

（3）與Node.js集成：使用Web3.js或ethers.js將Node.js應(yīng)用程序連接到區(qū)塊鏈。這些庫提供了與以太坊區(qū)塊鏈交互的功能，例如發(fā)送交易，與智能合約交互以及查詢區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。

第4節(jié)：前端開發(fā)和用戶界面

1.構(gòu)建前端

開發(fā)DApp的前端涉及創(chuàng)建通過Node.js后端與區(qū)塊鏈無縫交互的用戶界面。以下是關(guān)鍵步驟和注意事項：

（1）選擇框架：雖然開發(fā)人員可以使用任何前端框架，但React.js是一個受歡迎的選擇，因為它基于組件的架構(gòu)和高效的狀態(tài)管理，這有利于響應(yīng)式DApp接口。

（2）設(shè)計用戶界面：關(guān)注簡單性和可用性。需要記住的是，DApp用戶可能從區(qū)塊鏈專家到新手，因此清晰度和易用性至關(guān)重要。

（3）與后端集成：使用RESTful API或GraphQL將前端與Node.js后端連接。這將允許應(yīng)用程序從服務(wù)器發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

2.與區(qū)塊鏈交互

（1）前端的Web3.js或ethers.js：這些庫也可以在客戶端直接與區(qū)塊鏈進行交互，以完成初始化交易或查詢智能合約狀態(tài)等任務(wù)。

（2）處理交易：實現(xiàn)用戶界面（UI）元素來顯示交易狀態(tài)和Gas Fees費用，并促進錢包連接(例如使用MetaMask)。

（3）確保安全和隱私：考慮到區(qū)塊鏈交易的公共性質(zhì)，實施標準的安全實踐，例如SSL/TLS加密，并注意通過前端暴露的數(shù)據(jù)。

3.DApp中的用戶體驗

• 教育用戶：考慮到DApp的新穎性，考慮包括教育工具提示或指南。
• 響應(yīng)和交互設(shè)計：確保用戶界面（UI）響應(yīng)并提供實時反饋，這在可能需要更長時間才能完成的區(qū)塊鏈交易中尤其重要。
• 可訪問性：可訪問性在DApp開發(fā)中經(jīng)常被忽視。確保所有用戶（包括殘障人士）都可以訪問應(yīng)用程序。

第5節(jié)：測試和部署

1.測試DApp

測試是DApp開發(fā)的關(guān)鍵階段，確保應(yīng)用程序的可靠性和安全性。開發(fā)人員可以這樣做：

（1）單元測試智能合約：使用像Truffle或Hardhat這樣的框架來測試智能合約。編寫測試以涵蓋所有功能和潛在的邊緣情況。

（2）測試Node.js后端：使用Mocha和Chai等工具為后端執(zhí)行單元和集成測試。這可以確保服務(wù)器端邏輯和區(qū)塊鏈交互正常運行。

（3）前端測試：使用Jest(用于React應(yīng)用程序)等框架來測試前端組件。確保用戶界面（UI）與后端正確交互，并準確顯示區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)。

（4）端到端測試：執(zhí)行端到端測試，以模擬整個應(yīng)用程序的真實用戶交互。像Cypress這樣的工具可以自動化基于瀏覽器的交互。

2.DApp的部署策略

鑒于其去中心化的性質(zhì)，部署DApp涉及多個步驟：

（1）智能合約部署：

• 將智能合約部署到區(qū)塊鏈上。這通常是在轉(zhuǎn)移到主網(wǎng)之前在測試網(wǎng)上完成的。
• 驗證并發(fā)布合同源代碼(如果適用)，以提高透明度。

（2）后端部署：

• 選擇云計算提供商或服務(wù)器來托管Node.js后端。
• 考慮使用容器化(如Docker)，以方便部署和可擴展性。

（3）前端部署：

• 將前端托管在Web服務(wù)器上。像Netlify或Vercel這樣的靜態(tài)站點主機是此類項目的熱門選擇。
• 確保前端安全連接到后端和區(qū)塊鏈。

3.部署后注意事項

• 監(jiān)控和維護：定期監(jiān)控DApp的任何問題，特別是性能和安全相關(guān)的。密切關(guān)注可能影響DApp的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)更新。
• 用戶反饋和更新：準備根據(jù)用戶反饋和區(qū)塊鏈生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展進行更新。
• 社區(qū)建設(shè)：開發(fā)人員與用戶社區(qū)進行互動，以獲得有價值的見解，并培養(yǎng)對DApp的信任。

第6節(jié)：高級主題和最佳實踐

1.用于DApp的的高級Node.js特性

Node.js提供了一系列高級特性，可以增強DApp的功能和性能：

（1）高效數(shù)據(jù)處理的流API：利用Node.js流高效地處理大量數(shù)據(jù)，例如區(qū)塊鏈事件日志。

（2）可擴展性集群模塊：利用Cluster模塊處理更多請求并增強DApp的性能。

（3）使用緩存提高性能：實現(xiàn)緩存策略以減少加載時間并增強用戶體驗。

2.安全最佳實踐

由于其去中心化的性質(zhì)和價值轉(zhuǎn)移能力，安全性在Dapp中至關(guān)重要：

（1）智能合約安全：對智能合約進行徹底的審計，以防止重入攻擊或溢出/下流等漏洞。

（2）后端安全性：通過實現(xiàn)速率限制、跨域資源共享(CORS)和使用Helmet等安全模塊來保護Node.js后端。

（2）前端安全措施：保證前端與后端通信安全。驗證用戶輸入以防止跨站點腳本 (XSS)和跨站請求偽造(CSRF)攻擊。

3.性能優(yōu)化

優(yōu)化DApp的性能對于用戶留存和整體成功至關(guān)重要：

（1）優(yōu)化智能合約交互：最大限度地減少鏈上交易并優(yōu)化智能合約代碼，以降低Gas成本，并縮短交易時間。

（2）后端優(yōu)化：使用負載平衡和優(yōu)化數(shù)據(jù)庫查詢來有效地處理高負載。

（3）前端性能：實現(xiàn)延遲加載，高效狀態(tài)管理，優(yōu)化資源加載，加快前端速度。

4.緊跟Web 3.0的發(fā)展

Web 3.0是一個快速發(fā)展的領(lǐng)域，開發(fā)人員需要隨時了解區(qū)塊鏈技術(shù)、Node.js更新和DApp領(lǐng)域新興標準的最新發(fā)展。

5.鼓勵社區(qū)貢獻

開源貢獻可以顯著提高DApp的質(zhì)量。鼓勵和促進社區(qū)貢獻，以培育合作發(fā)展的環(huán)境。

結(jié)論

進入Web 3.0和去中心化應(yīng)用程序領(lǐng)域不僅是一次技術(shù)飛躍，也是邁向互聯(lián)網(wǎng)新時代的一步——這是一個更加安全、透明和以用戶為中心的時代。本文探討了Node.js這一強大而通用的技術(shù)如何在構(gòu)建DApp中發(fā)揮關(guān)鍵作用，為有效開發(fā)提供必要的可擴展性、效率和豐富的生態(tài)系統(tǒng)。

從了解Web 3.0和DApp的基礎(chǔ)知識，深入了解使用Node.js的實用性，到詳細介紹前端和后端開發(fā)、測試、部署和最佳實踐的細微差別，為任何希望踏上這段激動人心的旅程的人提供了全面的指南。

當深入研究去中心化應(yīng)用程序世界時，需要記住這個領(lǐng)域是不斷發(fā)展的。持續(xù)學習、實驗和適應(yīng)新技術(shù)和實踐是關(guān)鍵。參與社區(qū)，為開源項目做出貢獻，并了解區(qū)塊鏈和Web 3.0的最新趨勢。

網(wǎng)絡(luò)的未來是去中心化的，開發(fā)者有機會站在這場革命的最前沿，接受挑戰(zhàn)，并運用其技能和創(chuàng)造力來構(gòu)建應(yīng)用程序，為更加開放、安全和用戶授權(quán)的互聯(lián)網(wǎng)做出貢獻。

原文標題：Building Decentralized Applications With Node.js and Web 3.0，作者：Nilesh Savani