Substrate là gì? Những thông tin cần biết về Substrate Polkadot

1. Substrate là gì?

Substrate là một khuôn khổ mô-đun linh hoạt được thiết kế để xây dựng các dự án blockchain trên Polkadot (tương tự như Cosmos). Substrate cho phép nhà đầu tư tạo ra nhiều blockchain khác nhau dựa trên các thư viện có sẵn hoặc tùy chỉnh.

Các dự án được xây dựng bằng Substrate đại diện cho các chức năng đa dạng trên Parachain. Điều đặc biệt là nhà phát triển có khả năng sáng tạo bằng nhiều ngôn ngữ khác nhau, tuy nhiên, để tối ưu hóa đơn giản hóa và giảm thời gian phát triển, Substrate là một công cụ hiệu quả cho người dùng để thực hiện công việc này một cách thuận lợi.

2. Mối quan hệ giữa Substrate và Polkadot

Substrate không chỉ là một blockchain độc lập, mà thực sự là một khung phần mềm phát triển (SDK) cho blockchain. Điều này cho phép nhà đầu tư tạo ra các blockchain theo ý muốn, có khả năng tùy chỉnh và tự do trong việc xây dựng theo cách mà họ mong muốn.

Việc phát triển dự án thông qua general smart contract mang lại nhiều ưu điểm và nhược điểm đặc biệt. Trong số các ưu điểm, blockchain xây dựng trên Substrate có thể dễ dàng tích hợp vào Polkadot hoặc Kusama để trở thành parachain hoặc parathread. Tuy nhiên, một nhược điểm là nhà đầu tư sẽ phải thừa kế quyết định thiết kế của blockchain gốc.

Khi xây dựng blockchain bằng Substrate, blockchain đó vẫn có khả năng hoạt động độc lập mà không cần liên kết với Polkadot. Tuy nhiên, việc kết nối Substrate với Polkadot mang lại nhiều lợi ích, tạo điều kiện thuận lợi cho việc tùy chỉnh và mở rộng blockchain.

3. Substrate và Cosmos SDK

Polkadot và Cosmos, hay còn được biết đến là Substrate và Cosmos SDK, đều là các công cụ cung cấp cho nhà phát triển môi trường phát triển blockchain. Mục tiêu của chúng là hỗ trợ việc xây dựng blockchain một cách thuận lợi và tích hợp nhiều module khác nhau.

Tuy cả hai đều hỗ trợ việc phát triển phần mềm blockchain, có một số khác biệt giữa chúng. Cosmos SDK hỗ trợ ngôn ngữ lập trình Go, trong khi Substrate hỗ trợ tất cả các ngôn ngữ có thể được biên dịch thành WebAssembly (WASM). Do đó, có thể thấy rằng Substrate mang lại sự linh hoạt lớn hơn cho các nhà phát triển.

Mặc dù Cosmos SDK được đánh giá cao về sự linh hoạt, thiết kế của nó có hướng ứng dụng đã tạo ra một hệ sinh thái dựa trên Tendermint. Trong khi đó, Substrate gặp khó khăn kỹ thuật và thiết kế phức tạp, dẫn đến sự chậm trễ trong triển khai và làm mất niềm tin của người dùng. Điều này được minh họa qua thời gian hoàn thành mainnet, với Cosmos vào năm 2019 và Polkadot vào năm 2021.

Tuy nhiên, với lợi thế của việc phát triển sau, Substrate có tiềm năng tạo ra hiệu ứng quy mô mạnh mẽ hơn trong tương lai khi hệ sinh thái Polkadot tiếp tục mở rộng.

4. Các tính năng của Substrate

Flexible (Linh hoạt): Substrate cung cấp một bộ đầy đủ các mô-đun để tạo ra một blockchain toàn diện. Tuy nhiên, nhà phát triển không bị hạn chế bởi một khuôn khổ cụ thể của các mô-đun có sẵn. Họ có khả năng tùy chỉnh lại các mô-đun để phù hợp với yêu cầu cụ thể của dự án mà không cần thực hiện Hard Fork. Điều này mang lại tính linh hoạt cao trong quá trình phát triển và nâng cấp blockchain.

Interoperable (Khả năng tương tác): Các blockchain xây dựng trên Substrate có khả năng hoạt động như một Parachain, cho phép chúng tương tác với các blockchain khác thông qua XCMP (Cross-Chain Message Passing) của Parachain. Điều này tạo ra sự tương tác mạnh mẽ và linh hoạt giữa các blockchain khác nhau.

Open (Tính mở): Substrate sử dụng các giao thức mã nguồn mở như Libp2p và JSON-RPC, mang lại sự mở rộng và tùy chỉnh trong cấu trúc dự án. Nhà phát triển có thể sử dụng công cụ có sẵn hoặc tirnh đến những công cụ được cộng đồng Substrate phát triển, tăng cường tính đa dạng và khả năng sáng tạo của dự án.

Future-Proof: Substrate được thiết kế để đồng bộ hóa với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ blockchain. Với khả năng tích hợp các tiến bộ mới như Zero Knowledge, Cơ chế Đồng thuận, Thư viện Mật mã..., Substrate giúp đảm bảo rằng các blockchain có thể duy trì tính năng và hiệu suất của mình khi sử dụng những công nghệ mới nổi bật.

5. Cấu trúc của Substrate

5.1 Cấu trúc cơ bản

Định dạng nhị phân: WebAssembly

Substrate sử dụng định dạng nhị phân WebAssembly (WASM), hứa hẹn mang lại hiệu suất cao và khả năng nâng cấp mà không cần thực hiện fork. Điều này giúp tối ưu hóa mã nguồn và tăng cường khả năng mở rộng của hệ thống.

Ngôn ngữ lập trình: Rust

Cấu trúc của Substrate được xây dựng bằng ngôn ngữ lập trình Rust. Mã nguồn được biên dịch thành tệp thực thi và chạy bằng công cụ WebAssembly, đảm bảo hiệu suất và an toàn trong quá trình thực thi.

Mạng lưới: LibP2P

Substrate sử dụng mạng lưới LibP2P, một giao thức giúp kết nối các nút mạng một cách linh hoạt và an toàn. Điều này cung cấp sự tương tác đáng tin cậy giữa các thành phần của blockchain.

Thuật toán đồng thuận: Hybrid PBFT/Aurand

Substrate sử dụng thuật toán đồng thuận Hybrid PBFT/Aurand, kết hợp sự chắc chắn từ PBFT (Practical Byzantine Fault Tolerance) và tính linh hoạt của Aurand, giúp đảm bảo tính an toàn và hiệu suất của hệ thống.

Thuật toán xác minh: Edwards-Curve Ed25519

Substrate sử dụng thuật toán Edwards-Curve Ed25519 để xác minh chữ ký, đảm bảo tính toàn vẹn và bảo mật của giao dịch.

Chức năng Hashing: Blake2d

Substrate sử dụng thuật toán hash Blake2d, đảm bảo tính nhanh chóng và an toàn trong việc xử lý hash.

Cấu trúc địa chỉ: Version Base-58 + Blake2b Checksum

Substrate sử dụng cấu trúc địa chỉ Version Base-58 kết hợp với Blake2b Checksum để định danh duy nhất cho các tài khoản và thực thể trên blockchain.

5.2. Khả năng tương thích của Substrate

Đối với Substrate, người dùng có khả năng linh hoạt trong việc kết hợp các tính năng để đáp ứng nhu cầu cụ thể của dự án. Các tính năng của Substrate bao gồm:

Triển khai dựa trên hợp đồng thông minh WebAssembly (WASM)
Khả năng triển khai cấp độ đa chuỗi
Giao dịch được mã hóa
Tùy chọn giới hạn các cuộc gọi không đồng bộ
Cấp độ tài khoản

5.3 Các loại hợp đồng được xây dựn trên Substrate

Layer 1: Smart Contract:

Substrate hỗ trợ triển khai hợp đồng thông minh ở Layer 1, cung cấp một cơ sở cho sự phát triển linh hoạt và mở rộng.

EVM Smart Contract:

Khả năng tương thích với Ethereum Virtual Machine (EVM) cho phép Substrate triển khai hợp đồng thông minh sử dụng ngôn ngữ lập trình Solidity của Ethereum.

Check Smart Contract:

Sự hỗ trợ cho Smart Contracts kiểu Check giúp xây dựng các ứng dụng mà không cần triển khai hợp đồng thông minh hoàn chỉnh.

Solidity:

Khả năng sử dụng Solidity giúp Substrate hỗ trợ những nhà phát triển quen thuộc với ngôn ngữ lập trình của Ethereum.

6. Cơ chế hoạt động của Substrate

Quá trình tạo ra một blockchain có khả năng kết nối với Polkadot thường gặp phải nhiều thách thức phức tạp. Điều này đòi hỏi nhà phát triển triển khai các node riêng, đồng bộ hóa với RPC, và tích hợp nhiều chức năng như xác thực block.

Với Substrate, quá trình tạo ra một blockchain trở nên đơn giản hơn với cơ chế như sau:

Substrate Core: Nhà phát triển có khả năng tùy chỉnh toàn bộ cấu trúc của dự án. Họ có thể sử dụng Substrate Core để thiết kế và triển khai môi trường runtime bằng bất kỳ ngôn ngữ lập trình nào được WebAssembly hỗ trợ.
Substrate Runtime Module Library (SRML): Nhà phát triển chỉ cần chọn một module từ SRML và xác định các thông số cần thiết để xây dựng các blockchain và dự án của mình. Họ cũng có thể tùy chỉnh các module hiện có của SRML hoặc viết module riêng.
Substrate Node: Việc cung cấp tệp cấu hình JSON là đủ để khởi chạy blockchain. Đây được xem là cách đơn giản và nhanh nhất để tạo ra một blockchain. Nhà phát triển chỉ cần tập trung vào việc tùy chỉnh và xây dựng các tính năng theo ý muốn mà không phải lo lắng nhiều về các vấn đề phức tạp trong quá trình triển khai.

7. Các dự án đã triển khai trên Substrate

Đến thời điểm hiện tại, đã có khoảng 170 dự án mạng blockchain được xây dựng trên nền tảng Substrate. Một số dự án nổi bật bao gồm Kusama, Chain X, Chain Link, Plasma, Kilt, Clover, và nhiều dự án khác.

Sự gia tăng đáng kể trong số lượng các dự án xây dựng trên Substrate là một biểu hiện rõ ràng về giá trị mà Substrate mang lại trong lĩnh vực blockchain. Điều này chứng tỏ sự thuận tiện và linh hoạt của Substrate đã tạo ra ảnh hưởng tích cực trong cuộc đua để xây dựng các dự án blockchain đa dạng và phong phú.

8. Kết luận

Substrate đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sự phát triển của blockchain thông qua khả năng linh hoạt, tích hợp và tương tác trong hệ sinh thái Polkadot. Sự gia tăng nhanh chóng của số lượng dự án được xây dựng trên Substrate chứng minh sức hấp dẫn và giá trị thực tế của nó trong cộng đồng blockchain. Với sự tiến triển và phát triển không ngừng, Substrate không chỉ là công cụ phát triển mà còn là một nguồn động lực đáng kể đằng sau sự đổi mới và sáng tạo trong ngành công nghiệp blockchain.

Đọc thêm: