Substrate (framework Polkadot)

Substrate trong hệ sinh thái Polkadot là gì?

Substrate là framework blockchain mô-đun dựa trên Rust, được dùng để xây dựng blockchain tùy chỉnh, parachain và logic runtime trong hệ sinh thái Polkadot.

Trong tài liệu Polkadot hiện nay, Substrate được hiểu đúng nhất là một trong các thành phần cốt lõi thuộc Polkadot SDK rộng hơn.

Tài liệu Rust của Polkadot SDK chính thức mô tả Substrate là framework Rust để xây dựng blockchain theo cách mô-đun, có thể mở rộng, đồng thời là bộ máy chính phía sau hệ sinh thái Polkadot.

Substrate cung cấp cho nhà phát triển các khối xây dựng có thể tái sử dụng cho mạng lưới, cơ chế đồng thuận, tài khoản, lưu trữ, xử lý giao dịch, thực thi runtime và chuyển đổi trạng thái blockchain.

Thay vì viết blockchain từ đầu, nhà phát triển có thể dùng Substrate để lắp ghép một chain bằng các mô-đun dựng sẵn và logic tùy chỉnh.

Các mô-đun này thường được gọi là pallet khi được xây dựng bằng FRAME.

Substrate quan trọng vì Polkadot không được thiết kế như một chain duy nhất lưu trữ mọi ứng dụng trong cùng một môi trường.

Polkadot được thiết kế là hệ sinh thái đa chuỗi, nơi các blockchain khác nhau có thể chuyên biệt hóa cho các trường hợp sử dụng khác nhau.

Substrate giúp nhà phát triển tạo các chain chuyên biệt này nhanh hơn và kiểm soát tốt hơn các quy tắc riêng của chain.

Đối với người mới, định nghĩa đơn giản nhất là Substrate là framework xây dựng blockchain phía sau nhiều mạng dựa trên Polkadot SDK.

Substrate và Polkadot SDK

Trước đây, Substrate thường được đề cập như một framework blockchain độc lập, nhưng hiện nay thường được giới thiệu như một phần của Polkadot SDK.

Kho lưu trữ GitHub của Polkadot SDK chính thức mô tả SDK là tập hợp các thành phần cần thiết để phát triển trên Polkadot, một nền tảng blockchain đa chuỗi cho phép các blockchain khác nhau tương tác an toàn và có khả năng mở rộng.

Sự thay đổi này quan trọng vì nhà phát triển hiện học Substrate cùng với FRAME, Cumulus, XCM và các thành phần Polkadot SDK khác.

Substrate cung cấp nền tảng blockchain cốt lõi.

FRAME giúp nhà phát triển xây dựng logic runtime mô-đun.

Cumulus giúp nhà phát triển biến một chain dựa trên Substrate thành parachain Polkadot.

XCM giúp các chain giao tiếp và chuyển tài sản hoặc chỉ dẫn trong hệ sinh thái Polkadot.

Tài liệu về parachain Polkadot chính thức giải thích rằng Substrate cung cấp các primitive và thư viện blockchain cốt lõi; FRAME cung cấp logic runtime mô-đun; Cumulus kích hoạt chức năng parachain; còn XCM cho phép giao tiếp với parachain và relay chain.

Vì vậy, không nên xem Substrate là một công cụ biệt lập.

Đây là một phần của bộ công cụ phát triển lớn hơn để xây dựng các blockchain có khả năng tương tác.

Vì sao Substrate quan trọng trong crypto?

Substrate quan trọng vì nó giúp việc phát triển blockchain có tính mô-đun hơn.

Một blockchain cần nhiều thành phần kỹ thuật trước khi có thể hoạt động an toàn.

Nó cần mạng ngang hàng, mật mã học, xử lý tài khoản, lưu trữ trạng thái, pool giao dịch, sản xuất block, thực thi runtime, logic phí, quản trị và logic nâng cấp.

Xây dựng tất cả từ đầu rất khó, tốn kém và tiềm ẩn rủi ro.

Substrate cung cấp nền tảng đã được kiểm thử để nhà phát triển có thể tập trung hơn vào thiết kế riêng của chain.

Điều này đặc biệt quan trọng trong crypto vì mỗi ứng dụng cần các quy tắc blockchain khác nhau.

Một chain DeFi có thể cần logic tài sản chuyên biệt và chuyển tài sản cross-chain nhanh.

Một chain game có thể cần khối lượng giao dịch cao và hành vi NFT tùy chỉnh.

Một chain định danh có thể cần quyền riêng tư, thông tin xác thực và các quy tắc cấp quyền.

Một chain quản trị có thể cần bỏ phiếu, khóa theo mức cam kết, chi tiêu treasury và quyền kiểm soát nâng cấp.

Substrate cho phép nhà phát triển tùy chỉnh chính chain, thay vì chỉ triển khai hợp đồng thông minh trong một môi trường cố định.

Điều này khiến Substrate trở thành một trong các công cụ then chốt cho thiết kế blockchain chuyên biệt theo ứng dụng.

Substrate và Polkadot khác nhau thế nào?

Substrate và Polkadot có liên quan nhưng không phải là một.

Substrate là framework để xây dựng blockchain.

Polkadot là mạng đa chuỗi cung cấp bảo mật dùng chung, khả năng tương tác, quản trị và điều phối cho các chain được kết nối.

Một blockchain có thể được xây dựng bằng Substrate rồi sau đó trở thành parachain Polkadot.

Một blockchain cũng có thể được xây dựng bằng Substrate và vận hành độc lập như solo chain.

Bản thân Polkadot được xây dựng bằng công nghệ Polkadot SDK, nhưng framework này cũng có thể hỗ trợ nhiều thiết kế chain khác nhau.

Sự khác biệt này quan trọng vì Substrate là bộ công cụ dành cho nhà phát triển, còn Polkadot là hệ sinh thái mạng lưới.

Một dự án dùng Substrate không tự động là parachain Polkadot.

Để trở thành parachain, chain phải sử dụng các thành phần liên quan đến parachain và kết nối với mô hình relay chain của Polkadot.

Nói đơn giản, Substrate được dùng để xây dựng chain, còn Polkadot kết nối các chain tương thích thành một mạng đa chuỗi dùng chung.

Substrate và hợp đồng thông minh

Substrate khác nền tảng hợp đồng thông minh vì nó cho phép nhà phát triển xây dựng chính runtime của blockchain.

Nhà phát triển hợp đồng thông minh viết logic ứng dụng chạy trong môi trường blockchain đã tồn tại.

Nhà phát triển Substrate có thể xác định các quy tắc của chính môi trường chain.

Các quy tắc này có thể bao gồm quy tắc tài khoản, phí, quản trị, staking, loại giao dịch, logic tài sản và hành vi nâng cấp.

Hợp đồng thông minh mạnh mẽ vì dễ triển khai hơn và không yêu cầu ra mắt toàn bộ chain.

Substrate mạnh mẽ vì cung cấp khả năng kiểm soát sâu hơn đối với logic cốt lõi của chain.

Một dự án có thể chọn hợp đồng thông minh khi muốn triển khai nhanh trong một chain hiện có.

Dự án có thể chọn Substrate khi cần runtime tùy chỉnh, thiết kế validator hoặc parachain riêng, hiệu suất chuyên biệt hay các tính năng ở cấp giao thức gốc.

Một số chain dựa trên Polkadot SDK cũng có thể hỗ trợ hợp đồng thông minh bằng cách thêm pallet hợp đồng thông minh hoặc mô-đun runtime liên quan.

Điều này có nghĩa Substrate và hợp đồng thông minh có thể bổ trợ thay vì cạnh tranh trực tiếp.

Substrate hoạt động như thế nào?

Substrate hoạt động bằng cách tách blockchain thành các thành phần tái sử dụng và runtime có thể tùy chỉnh.

Phía node xử lý mạng lưới, hoạt động cơ sở dữ liệu, logic pool giao dịch, sản xuất block, tham gia đồng thuận và giao tiếp với các node khác.

Runtime xác định hàm chuyển đổi trạng thái, tức quyết định cách các giao dịch hợp lệ thay đổi trạng thái của chain.

Phần lớn logic nghiệp vụ đặc thù của chain nằm trong runtime này.

Một runtime Substrate có thể gồm các pallet cho số dư, tài sản, staking, quản trị, định danh, phiên, dấu thời gian, tính ngẫu nhiên, NFT và các tính năng khác.

Nhà phát triển cũng có thể viết pallet tùy chỉnh khi pallet dựng sẵn không đáp ứng đủ.

Runtime được biên dịch thành WebAssembly, thường gọi là Wasm, để các node mạng có thể thực thi nhất quán.

Thiết kế này hỗ trợ nâng cấp runtime không cần fork vì mã runtime có thể được nâng cấp thông qua quản trị on-chain hoặc logic nâng cấp được ủy quyền.

Nâng cấp không cần fork quan trọng vì blockchain có thể phát triển mà không yêu cầu mọi người tham gia phải tự cài đặt phiên bản chain mới cùng lúc.

Đối với nhà phát triển, điều này tạo lộ trình linh hoạt hơn để duy trì và cải thiện blockchain sau khi ra mắt.

FRAME trong Substrate

FRAME là viết tắt của Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities.

FRAME là framework phát triển runtime mô-đun chính được sử dụng với Substrate và Polkadot SDK.

Tổng quan FRAME chính thức giải thích rằng FRAME giúp nhà phát triển tạo môi trường runtime blockchain từ các thành phần mô-đun gọi là pallet.

Pallet là mô-đun runtime cung cấp một tính năng cụ thể.

Ví dụ, pallet balances có thể quản lý hệ thống số dư token gốc.

Pallet assets có thể quản lý nhiều tài sản có thể thay thế.

Pallet governance có thể hỗ trợ logic đề xuất và bỏ phiếu.

Pallet staking có thể hỗ trợ lựa chọn validator và các quy tắc staking.

Nhà phát triển có thể kết hợp pallet có sẵn và pallet tùy chỉnh để xây dựng runtime phù hợp với mục đích của chain.

Đây là một trong những ưu điểm lớn nhất của Substrate vì giảm công việc kỹ thuật lặp lại.

Một đội ngũ không cần phát minh lại các tính năng blockchain phổ biến nếu đã có pallet đáng tin cậy.

Runtime là gì?

Runtime là phần của blockchain dựa trên Substrate, xác định các quy tắc của chain.

Nó quyết định giao dịch nào hợp lệ, số dư thay đổi ra sao, tài sản được tạo thế nào, quản trị vận hành như thế nào, phí được tính thế nào và trạng thái được cập nhật ra sao.

Theo thuật ngữ phần mềm truyền thống, runtime giống lớp logic nghiệp vụ của blockchain.

Theo thuật ngữ blockchain, đó là hàm chuyển đổi trạng thái mà mọi node trung thực phải thực thi nhất quán.

Runtime quan trọng vì hai chain có thể dùng hạ tầng node tương tự nhưng có quy tắc rất khác nhau.

Một runtime có thể được tối ưu cho DeFi.

Một runtime khác có thể được tối ưu cho định danh.

Một runtime khác nữa có thể được tối ưu cho NFT hoặc game.

Mô hình runtime của Substrate cho phép nhà phát triển tùy chỉnh blockchain ở cấp độ sâu.

Đây là lý do Substrate thường được dùng cho các chain chuyên biệt theo ứng dụng, thay vì chỉ cho môi trường hợp đồng có mục đích chung.

Pallet là gì?

Pallet là các thành phần runtime mô-đun dùng để xây dựng blockchain dựa trên Substrate.

Một pallet có thể cung cấp tính năng dựng sẵn hoặc tính năng tùy chỉnh.

Hướng dẫn thêm pallet của Polkadot chính thức giải thích rằng việc thêm pallet có sẵn bao gồm cấu hình dependency, triển khai configuration trait của pallet và đăng ký pallet trong runtime.

Các pallet phổ biến có thể quản lý số dư, tài sản, dấu thời gian, tính ngẫu nhiên, staking, khóa phiên, quản trị, định danh, NFT và thanh toán giao dịch.

Pallet tùy chỉnh có thể được viết cho logic chuyên biệt theo ứng dụng mà mô-đun tiêu chuẩn không có.

Ví dụ, một chain game có thể viết pallet tùy chỉnh cho việc chế tạo vật phẩm.

Một chain DeFi có thể viết pallet tùy chỉnh cho ưu đãi thanh khoản.

Một chain định danh có thể viết pallet tùy chỉnh để cấp thông tin xác thực.

Pallet giúp Substrate linh hoạt vì nhà phát triển có thể lắp ghép chain như bộ khối xây dựng.

Tuy nhiên, pallet vẫn cần được kiểm thử, benchmark, đánh giá bảo mật và phân tích kinh tế cẩn thận.

Substrate và parachain

Substrate thường được dùng để xây dựng parachain cho Polkadot.

Parachain là blockchain kết nối với Polkadot và hưởng lợi từ mô hình bảo mật dùng chung cùng khả năng tương tác của Polkadot.

Tổng quan parachain Polkadot chính thức giải thích rằng parachain là các blockchain chuyên biệt kết nối với relay chain và có thể giao tiếp với nhau thông qua kiến trúc Polkadot.

Substrate cung cấp nền tảng để xây dựng chain.

Cumulus cung cấp công cụ giúp chain tương thích với mô hình parachain của Polkadot.

XCM cung cấp cơ chế nhắn tin cross-chain giữa parachain và các hệ thống đồng thuận khác.

Điều này nghĩa là chain dựa trên Substrate có thể trở thành một phần của mạng đa chuỗi lớn hơn thay vì hoạt động riêng lẻ.

Đối với người dùng, parachain có thể tạo ra các ứng dụng chuyên biệt với bảo mật dùng chung và khả năng chuyển tài sản cross-chain.

Đối với nhà phát triển, parachain có thể giảm gánh nặng xây dựng mô hình bảo mật hoàn toàn độc lập từ đầu.

Đối với hệ sinh thái Polkadot, parachain dựa trên Substrate là nền tảng cho khả năng mở rộng blockchain chuyên biệt.

Substrate và solo chain

Solo chain là blockchain hoạt động độc lập thay vì kết nối như một parachain Polkadot.

Substrate có thể được dùng để xây dựng solo chain vì framework này không chỉ giới hạn cho phát triển parachain.

Một solo chain có thể có bộ validator, thiết kế đồng thuận, kinh tế token, quy trình quản trị và các giả định bảo mật riêng.

Điều này hữu ích cho các đội ngũ muốn hoàn toàn độc lập hoặc chưa sẵn sàng kết nối với Polkadot.

Tuy nhiên, solo chain phải tự quản lý bảo mật của mình.

Solo chain không thể tự động dựa vào bảo mật dùng chung của Polkadot nếu không kết nối thông qua kiến trúc phù hợp.

Đây là một đánh đổi quan trọng.

Solo chain có thể độc lập hơn, nhưng cũng có thể bảo mật yếu hơn nếu không thu hút đủ validator hoặc lượng stake kinh tế đủ lớn.

Parachain có thể nhận bảo mật dùng chung, nhưng phải tuân theo yêu cầu của hệ sinh thái Polkadot.

Substrate cho phép nhà phát triển linh hoạt lựa chọn mô hình phù hợp với mục tiêu.

Substrate và XCM

XCM là viết tắt của Cross-Consensus Messaging.

Đây là định dạng thông điệp được các hệ thống dựa trên Polkadot SDK sử dụng để giao tiếp giữa các chain và môi trường đồng thuận.

Tài liệu XCM của Polkadot chính thức giải thích rằng XCM cho phép parachain giao tiếp và xử lý các tác vụ như số dư người dùng, quản trị và staking, trong khi relay chain tập trung vào bảo mật dùng chung.

Parachain dựa trên Substrate có thể dùng XCM để gửi tài sản, thông điệp và chỉ dẫn trong hệ sinh thái Polkadot.

Điều này quan trọng vì hệ sinh thái đa chuỗi cần giao tiếp, không chỉ gồm các blockchain biệt lập.

Nếu không có nhắn tin cross-chain, mỗi chain sẽ trở thành một hòn đảo riêng.

Với XCM, token, chỉ dẫn quản trị hoặc hành động ứng dụng có thể di chuyển giữa các chain tương thích theo quy tắc xác định.

Đối với người dùng, XCM có thể cho phép chuyển tài sản cross-chain và tương tác ứng dụng.

Đối với nhà phát triển, XCM tạo cách xây dựng ứng dụng sử dụng nhiều hơn một chain.

Substrate cung cấp framework chain, còn XCM giúp các chain đó điều phối với nhau.

Substrate và cơ chế đồng thuận

Substrate cung cấp công cụ cho cơ chế đồng thuận blockchain, nhưng không bắt mọi chain dùng một mô hình đồng thuận cố định.

Một chain có thể chọn các thành phần đồng thuận dựa trên mục đích và mô hình mạng của mình.

Đồng thuận quyết định cách block được tạo, hoàn tất và được mạng chấp nhận.

Trong mô hình parachain Polkadot, parachain dựa vào relay chain để có bảo mật dùng chung và điều phối tính hoàn tất.

Trong mô hình solo chain, chain có thể dùng cơ chế đồng thuận và bộ validator riêng.

Tính linh hoạt của Substrate cho phép các giả định bảo mật khác nhau.

Tính linh hoạt này hữu ích, nhưng cũng có nghĩa người dùng phải hiểu chain mình đang dùng.

Một chain dựa trên Substrate không tự động có mức bảo mật tương tự Polkadot.

Bảo mật của chain phụ thuộc vào việc đó là parachain, solo chain, system chain, mạng thử nghiệm hay thiết kế khác.

Khi đánh giá bất kỳ mạng dựa trên Substrate nào, người dùng nên kiểm tra cách mạng đó được bảo mật.

Substrate và nâng cấp không cần fork

Nâng cấp không cần fork là một trong các tính năng quan trọng nhất của Substrate.

Nâng cấp không cần fork cho phép runtime blockchain được nâng cấp mà không chia tách mạng thành các phiên bản không tương thích.

Vì runtime có thể được lưu trữ và cập nhật on-chain dưới dạng mã Wasm, cơ chế quản trị hoặc được ủy quyền có thể nâng cấp các quy tắc chain thông qua chính chain đó.

Điều này hữu ích vì blockchain cần sửa lỗi, thêm tính năng, điều chỉnh kinh tế và cải thiện hiệu suất theo thời gian.

Trong các mô hình blockchain cũ, nâng cấp lớn có thể yêu cầu hard fork phụ thuộc vào sự phối hợp off-chain của nhiều người tham gia.

Mô hình nâng cấp runtime của Substrate giúp quá trình phát triển chain có cấu trúc hơn.

Tuy nhiên, nâng cấp không cần fork cũng tạo ra trách nhiệm quản trị.

Nếu quản trị có thể nâng cấp runtime, quản trị có thể thay đổi hành vi quan trọng của chain.

Người dùng nên hiểu ai có thể phê duyệt nâng cấp và quyết định nâng cấp được đưa ra như thế nào.

Tính linh hoạt kỹ thuật chỉ có giá trị khi đi kèm quản trị có trách nhiệm.

Substrate và WebAssembly

WebAssembly, thường gọi là Wasm, quan trọng trong Substrate vì runtime được biên dịch thành Wasm.

Wasm cho phép logic runtime được thực thi theo cách có thể chuyển đổi và xác định trên các node khác nhau.

Điều này giúp các node thống nhất về chuyển đổi trạng thái ngay cả khi chạy trên các máy khác nhau.

Wasm cũng hỗ trợ mô hình nâng cấp runtime on-chain.

Khi runtime được nâng cấp, runtime Wasm mới có thể xác định các quy tắc cập nhật của chain.

Điều này làm runtime tách biệt hơn với phần mềm node.

Node operator vẫn có thể cần cập nhật phần mềm đối với một số thay đổi, nhưng nhiều thay đổi cấp runtime có thể diễn ra qua quy trình nâng cấp on-chain.

Đối với nhà phát triển, Wasm là một phần khiến Substrate linh hoạt và có thể nâng cấp.

Đối với người dùng, đây là một lý do chain dựa trên Polkadot SDK có thể phát triển mà không phải mọi cải tiến đều trở thành một network fork gây gián đoạn.

Do đó, Wasm là lớp kỹ thuật quan trọng phía sau thiết kế blockchain mô-đun của Substrate.

Substrate và Rust

Substrate được viết bằng Rust, ngôn ngữ lập trình nổi tiếng về an toàn bộ nhớ, hiệu suất và kiểm tra kiểu mạnh mẽ.

Rust được dùng rộng rãi trong lập trình hệ thống, nơi độ tin cậy và hiệu suất đều quan trọng.

Node blockchain là phần mềm hệ thống vì phải xử lý giao dịch, lưu dữ liệu, giao tiếp với peer và duy trì đồng thuận.

Rust giúp nhà phát triển viết phần mềm blockchain hiệu suất cao với ít lỗi liên quan đến bộ nhớ hơn một số ngôn ngữ hệ thống cũ.

Điều này không có nghĩa Rust ngăn được mọi lỗi.

Lỗi logic, khiếm khuyết thiết kế kinh tế, vấn đề đồng thuận và giả định không an toàn vẫn có thể xảy ra.

Tuy nhiên, Rust phù hợp với hạ tầng blockchain vì cả an toàn lẫn hiệu suất đều quan trọng.

Nhà phát triển Substrate thường cần kiến thức Rust để tùy chỉnh pallet, xây dựng runtime và làm việc sâu với mã Polkadot SDK.

Các đội ngũ xây dựng chain Substrate cấp độ production cũng cần hiểu kiểm thử, benchmark, trọng số runtime và thực hành phần mềm an toàn.

Sức mạnh của Substrate đi kèm đường cong học kỹ thuật đáng kể.

Substrate và token blockchain

Substrate có thể hỗ trợ nhiều mô hình token.

Một chain có thể có token gốc được quản lý bởi pallet balances.

Một chain có thể hỗ trợ nhiều tài sản có thể thay thế thông qua pallet assets.

Một chain có thể hỗ trợ NFT hoặc tài sản độc nhất qua các mô-đun runtime chuyên biệt.

Một chain cũng có thể gồm chức năng hợp đồng thông minh, cho phép nhà phát triển triển khai token dựa trên hợp đồng khi được hỗ trợ.

Tài liệu Polkadot SDK Assets pallet chính thức mô tả Assets pallet là mô-đun quản lý các tập hợp tài sản có thể thay thế.

Tính linh hoạt về token là một lý do Substrate hữu ích cho parachain và appchain.

Một chain DeFi có thể cần nhiều tài sản có thể thay thế.

Một chain game có thể cần NFT và tài sản vật phẩm game.

Một chain quản trị có thể cần khóa token và số dư phục vụ bỏ phiếu.

Chain có thể tích hợp hành vi token vào runtime thay vì chỉ dựa vào hợp đồng bên ngoài.

Người dùng nên nhớ rằng mỗi token dựa trên Substrate có thể có quy tắc riêng theo từng chain.

Substrate và quản trị

Substrate có thể hỗ trợ quản trị on-chain nâng cao vì logic quản trị có thể được xây dựng trực tiếp vào runtime.

Quản trị có thể được dùng cho nâng cấp runtime, chi tiêu treasury, thay đổi tham số, đăng ký tài sản, thiết lập validator và quyết định giao thức.

Hệ thống quản trị của Polkadot là một ví dụ về những gì có thể được xây dựng bằng công nghệ Polkadot SDK.

Tài liệu quản trị Polkadot chính thức giải thích rằng cử tri có thể sử dụng token và bỏ phiếu theo mức cam kết để tác động đến quyết định.

Các chain dựa trên Substrate khác có thể thiết kế mô hình quản trị khác.

Một số có thể dùng hội đồng, trưng cầu ý kiến, ủy ban kỹ thuật, origin, track hoặc quy trình phê duyệt tùy chỉnh.

Tính linh hoạt này hữu ích vì các cộng đồng khác nhau cần hệ thống quản trị khác nhau.

Tuy nhiên, quản trị cũng có thể là rủi ro.

Nếu một nhóm nhỏ kiểm soát nâng cấp, quỹ treasury hoặc chức năng khẩn cấp, người dùng cần hiểu giả định tin cậy đó.

Thiết kế quản trị của chain Substrate cần được đánh giá cẩn thận như mã nguồn của nó.

Substrate và phí

Các chain dựa trên Substrate có thể tùy chỉnh phí giao dịch.

Chain có thể xác định cách tính phí, token nào dùng để trả phí, phí có thay đổi theo tình trạng tắc nghẽn hay không và doanh thu phí được phân phối thế nào.

Logic phí có thể được xử lý qua các mô-đun runtime như pallet thanh toán giao dịch.

Một số chain có thể thu phí bằng token gốc.

Một số có thể hỗ trợ thanh toán phí bằng tài sản khác.

Một số có thể tài trợ phí, trợ cấp phí hoặc thiết kế mô hình phí chuyên biệt theo ứng dụng.

Tính linh hoạt này có thể cải thiện trải nghiệm người dùng.

Ví dụ, chain ứng dụng tiêu dùng có thể muốn người dùng tương tác mà không cần trước tiên hiểu quy trình token gas phức tạp.

Tuy nhiên, tùy chỉnh phí cũng có thể tạo ra sự phức tạp.

Người dùng có thể không biết token nào cần cho từng giao dịch.

Nhà phát triển nên truyền đạt rõ quy tắc phí trong ví và ứng dụng.

Substrate và staking

Substrate có thể hỗ trợ hệ thống staking thông qua logic runtime.

Staking có thể được dùng để chọn validator, bảo mật mạng, thưởng người tham gia hoặc quản lý trách nhiệm của validator.

Polkadot sử dụng Nominated Proof-of-Stake, trong đó người nắm giữ token có thể đề cử validator và tham gia bảo mật mạng.

Tài liệu staking Polkadot chính thức giải thích rằng nominator hỗ trợ chọn validator bằng cách stake cho họ.

Các chain dựa trên Substrate khác có thể sử dụng thiết kế staking, ủy quyền hoặc chọn collator khác.

Substrate cho phép nhà phát triển điều chỉnh quy tắc staking theo nhu cầu mạng.

Thiết kế staking ảnh hưởng đến tính phi tập trung, phân phối phần thưởng, động lực validator, rủi ro slashing và thanh khoản token.

Người dùng không nên giả định mọi chain Substrate có quy tắc staking giống Polkadot.

Trước khi staking bất kỳ token nào, người dùng nên hiểu thời gian khóa, logic phần thưởng, rủi ro validator, quy tắc quản trị và điều kiện slashing.

Staking là cơ chế bảo mật, không chỉ là tính năng tạo lợi suất.

Substrate và phát triển parachain

Substrate thường được các đội ngũ xây dựng parachain sử dụng vì hỗ trợ tùy chỉnh runtime sâu.

Đội ngũ parachain có thể bắt đầu từ template, thêm pallet có sẵn, viết pallet tùy chỉnh, cấu hình Cumulus, kết nối mạng thử nghiệm và chuẩn bị cho khả năng tương tác với Polkadot.

Hướng dẫn cài đặt Polkadot SDK chính thức giải thích cách nhà phát triển cài dependency, thiết lập công cụ Rust và build Polkadot SDK.

Phát triển parachain thường đòi hỏi kiến thức vững về Rust, cấu hình runtime, benchmark, trọng số, kiểm thử, XCM và triển khai vận hành.

Nó phức tạp hơn triển khai một hợp đồng token đơn giản.

Phần thưởng cho sự phức tạp đó là quyền kiểm soát.

Parachain có thể tùy chỉnh môi trường thực thi, kinh tế, quản trị, xử lý tài sản và khả năng tương tác.

Điều này khiến Substrate hấp dẫn với các dự án nghiêm túc cần blockchain hoàn chỉnh thay vì chỉ một hợp đồng.

Tuy nhiên, đội ngũ không nên chọn Substrate chỉ vì nó có vẻ tiên tiến.

Họ nên chọn khi thực sự cần chain tùy chỉnh.

Substrate và công cụ dành cho nhà phát triển

Phát triển Substrate bao gồm công cụ để xây dựng, kiểm thử, benchmark và triển khai blockchain.

Nhà phát triển có thể dùng kho Polkadot SDK, Rust toolchain, node template, runtime template, mạng thử nghiệm, công cụ benchmark và tạo chain spec.

Tài liệu benchmark Polkadot chính thức mô tả frame-omni-bencher là công cụ chính thức để benchmark pallet FRAME.

Benchmark quan trọng vì chain Substrate cần trọng số giao dịch phản ánh chi phí thực thi.

Nếu trọng số quá thấp, giao dịch nặng có thể làm quá tải chain.

Nếu trọng số quá cao, người dùng có thể trả nhiều hơn hoặc gặp giới hạn không cần thiết.

Kiểm thử cũng quan trọng vì lỗi runtime có thể ảnh hưởng đến số dư, quản trị, staking, tài sản và hành vi cross-chain.

Nhà phát triển nên dùng unit test, integration test, runtime test, benchmark, testnet và audit trước khi ra mắt chain production.

Substrate khiến việc xây blockchain có tính mô-đun hơn, nhưng không khiến kỹ thuật blockchain trở nên dễ dàng.

Công cụ mạnh giúp giảm rủi ro, nhưng không thể thay thế thiết kế cẩn thận.

Substrate và khả năng tương tác

Substrate gắn chặt với khả năng tương tác vì nhiều chain dựa trên Substrate được thiết kế để kết nối với Polkadot.

Kiến trúc đa chuỗi Polkadot phụ thuộc vào các chain chuyên biệt giao tiếp thay vì hoạt động cô lập.

XCM là định dạng thông điệp then chốt cho hoạt động giao tiếp này.

Parachain dựa trên Substrate có thể dùng XCM để gửi token, chỉ dẫn và các thông điệp cross-chain khác.

Điều này có thể hỗ trợ các trường hợp như DeFi cross-chain, quản lý tài sản đa chuỗi, hành động staking từ xa, quản trị cross-chain và dịch vụ hạ tầng dùng chung.

Khả năng tương tác có giá trị vì người dùng crypto ngày càng nắm giữ tài sản trên nhiều mạng.

Tuy nhiên, khả năng tương tác cũng làm tăng độ phức tạp.

Người dùng cần hiểu chain nguồn, chain đích, tài sản, phí, tuyến XCM và hỗ trợ ví.

Nhà phát triển phải xử lý trường hợp lỗi, đăng ký tài sản, phí thực thi, định dạng thông điệp và giả định bảo mật.

Substrate cung cấp nền tảng xây dựng chain tương tác, nhưng khả năng tương tác an toàn vẫn cần được triển khai cẩn thận.

Substrate và bảo mật

Substrate cải thiện bảo mật blockchain bằng các thành phần tái sử dụng, nhưng bảo mật vẫn phụ thuộc vào cách chain được cấu hình và duy trì.

Runtime thiết kế kém vẫn có thể tạo ra rủi ro nghiêm trọng.

Pallet tùy chỉnh có thể chứa lỗi logic.

Hệ thống quản trị có thể phê duyệt nâng cấp không an toàn.

Hệ thống staking có thể tạo vấn đề tập trung hóa hoặc slashing.

Cấu hình XCM có thể khiến người dùng gặp lỗi khi chuyển tài sản cross-chain.

Mô hình phí có thể dễ bị spam nếu trọng số và chi phí không chính xác.

Đó là lý do bảo mật Substrate cần đánh giá mã, benchmark, kiểm thử, audit, giám sát và quản trị có trách nhiệm.

Người dùng cũng nên hiểu chain là parachain Polkadot, solo chain, mạng thử nghiệm hay triển khai thử nghiệm.

Cụm từ “built with Substrate” không tự động nghĩa là chain an toàn.

Nó chỉ có nghĩa chain sử dụng framework mạnh mẽ, còn bảo mật cuối cùng phụ thuộc vào cách triển khai.

Lợi ích của Substrate

Lợi ích đầu tiên của Substrate là phát triển blockchain mô-đun.

Nhà phát triển có thể dùng pallet dựng sẵn và pallet tùy chỉnh để tạo logic riêng cho chain.

Lợi ích thứ hai là tùy chỉnh runtime.

Chain có thể xác định quy tắc riêng về tài sản, phí, quản trị, staking, tài khoản và nâng cấp.

Lợi ích thứ ba là tương thích với hệ sinh thái Polkadot.

Chain Substrate có thể được thiết kế thành parachain với hỗ trợ Cumulus và XCM.

Lợi ích thứ tư là khả năng nâng cấp không cần fork.

Nâng cấp runtime có thể giúp chain phát triển mà không cần hard fork thủ công gây gián đoạn.

Lợi ích thứ năm là hạ tầng dựa trên Rust.

Rust hỗ trợ hiệu suất và an toàn bộ nhớ cho phát triển node blockchain.

Lợi ích thứ sáu là khả năng tương tác.

Parachain dựa trên Substrate có thể giao tiếp qua các hệ thống nhắn tin cross-chain của Polkadot.

Lợi ích thứ bảy là tính linh hoạt cho appchain.

Các đội ngũ có thể xây chain tối ưu cho DeFi, định danh, game, NFT, quản trị hoặc hạ tầng theo phong cách doanh nghiệp.

Rủi ro và hạn chế của Substrate

Rủi ro đầu tiên là độ phức tạp.

Substrate mạnh mẽ nhưng đòi hỏi kiến thức nghiêm túc về Rust, runtime, blockchain và bảo mật.

Rủi ro thứ hai là chất lượng triển khai.

Pallet kém, nâng cấp không an toàn, hệ thống quản trị yếu hoặc mô hình phí kém có thể gây hại cho chain.

Rủi ro thứ ba là hiểu nhầm về bảo mật.

Người dùng có thể cho rằng chain Substrate có bảo mật dùng chung của Polkadot ngay cả khi đó chỉ là solo chain.

Rủi ro thứ tư là rủi ro quản trị.

Quyền nâng cấp runtime có thể hữu ích, nhưng cũng có thể thay đổi các quy tắc quan trọng nếu quản trị bị chi phối hoặc bất cẩn.

Rủi ro thứ năm là rủi ro tương tác.

XCM và tài sản cross-chain cần cấu hình cẩn thận cùng hoạt động hướng dẫn người dùng.

Rủi ro thứ sáu là gánh nặng nhà phát triển.

Đội ngũ xây chain riêng phải duy trì hạ tầng, tài liệu, tích hợp, nâng cấp và hỗ trợ cộng đồng.

Rủi ro thứ bảy là mức độ phù hợp với hệ sinh thái.

Một số dự án có thể không cần blockchain tùy chỉnh hoàn chỉnh và phù hợp hơn khi triển khai trên chain hiện có.

Substrate là công cụ nghiêm túc dành cho người xây chain nghiêm túc, không phải lối tắt thay cho kỹ thuật tốt.

Khi nào dự án nên dùng Substrate?

Một dự án có thể dùng Substrate khi cần runtime blockchain tùy chỉnh.

Dự án có thể dùng Substrate khi hợp đồng thông minh quá hạn chế đối với thiết kế ứng dụng yêu cầu.

Dự án có thể dùng Substrate khi cần staking, quản trị, phí, tài sản hoặc logic tài khoản tùy chỉnh.

Dự án có thể dùng Substrate khi muốn trở thành parachain Polkadot.

Dự án có thể dùng Substrate khi khả năng tương tác qua XCM là trọng tâm của ứng dụng.

Dự án có thể dùng Substrate khi hiệu suất, quyền kiểm soát runtime và tùy chỉnh cấp giao thức quan trọng hơn tốc độ triển khai đơn giản.

Dự án có thể không cần Substrate nếu chỉ muốn ra mắt token cơ bản hoặc hợp đồng thông minh đơn giản.

Dự án có thể không cần Substrate nếu không có nguồn lực kỹ thuật để duy trì chain.

Dự án có thể không cần Substrate nếu các chain hiện có trong hệ sinh thái Polkadot đã cung cấp chức năng cần thiết.

Lý do tốt nhất để sử dụng Substrate là nhu cầu thực sự về tùy chỉnh ở cấp chain.

Substrate dành cho người dùng

Phần lớn người dùng không tương tác trực tiếp với Substrate.

Họ tương tác với ví, parachain, token, dashboard staking, trang quản trị, ứng dụng DeFi, nền tảng NFT và trình khám phá blockchain được xây dựng trên các chain dựa trên Substrate.

Tuy nhiên, hiểu Substrate có thể giúp người dùng đưa ra quyết định tốt hơn.

Người dùng có thể biết chain là parachain hay solo chain.

Người dùng có thể hiểu vì sao một parachain có phí hoặc quy tắc quản trị khác parachain khác.

Người dùng có thể hiểu vì sao chuyển tài sản cross-chain cần XCM.

Người dùng có thể hiểu vì sao một số số dư bị khóa, dự trữ, bond hoặc dùng cho quản trị.

Người dùng cũng có thể hiểu Polkadot là hệ sinh thái đa chuỗi, không phải một môi trường ứng dụng thống nhất.

Kiến thức về Substrate giúp người dùng nhìn thấy kiến trúc phía sau các ứng dụng họ sử dụng.

Điều này có thể nâng cao nhận thức bảo mật, quyết định staking, tham gia quản trị và xử lý tài sản cross-chain.

Substrate dành cho nhà phát triển

Đối với nhà phát triển, Substrate là framework để xây dựng blockchain hoàn chỉnh, không chỉ ứng dụng phi tập trung.

Nhà phát triển có thể tạo pallet tùy chỉnh, cấu hình pallet có sẵn, xác định kiểu runtime, đặt trọng số giao dịch, quản lý lưu trữ, xây dựng chain spec, kiểm thử nâng cấp và kết nối với hạ tầng Polkadot.

Họ có thể thiết kế logic runtime phù hợp với ứng dụng thay vì điều chỉnh mọi ý tưởng theo môi trường chain cố định.

Điều này tạo ra tự do sáng tạo lớn.

Đồng thời, nó cũng tạo ra trách nhiệm.

Nhà phát triển Substrate phải suy nghĩ về giả định đồng thuận, phí, tăng trưởng lưu trữ, quản trị, nâng cấp, khả năng tương tác, bảo mật và trải nghiệm người dùng.

Phát triển blockchain production đòi hỏi nhiều hơn mã có thể biên dịch.

Nó đòi hỏi thiết kế một hệ thống kinh tế và xã hội có thể vận hành trong điều kiện đối nghịch.

Substrate cung cấp framework, nhưng nhà phát triển vẫn phải xây chain một cách có trách nhiệm.

Đó là lý do tài liệu chính thức, template, benchmark, mạng thử nghiệm, audit và hỗ trợ hệ sinh thái rất quan trọng.

Các hiểu lầm phổ biến về Substrate

Một hiểu lầm phổ biến là Substrate giống Polkadot.

Substrate là framework, còn Polkadot là mạng đa chuỗi được xây dựng bằng công nghệ Polkadot SDK.

Một hiểu lầm khác là mọi chain Substrate tự động là parachain Polkadot.

Chain Substrate có thể là parachain, nhưng cũng có thể là solo chain hoặc mạng thử nghiệm.

Hiểu lầm thứ ba là Substrate chỉ dành cho token.

Substrate có thể hỗ trợ logic token, nhưng cũng có thể hỗ trợ quản trị, định danh, staking, nhắn tin, lưu trữ, NFT, tính năng riêng tư và nhiều chức năng runtime khác.

Hiểu lầm thứ tư là dùng Substrate tự động khiến chain an toàn.

Bảo mật phụ thuộc vào thiết kế runtime, quản trị, giả định validator, audit, kiểm thử và vận hành.

Hiểu lầm thứ năm là Substrate thay thế hợp đồng thông minh trong mọi trường hợp.

Substrate phù hợp nhất để tùy chỉnh cấp chain, trong khi hợp đồng thông minh vẫn có thể tốt hơn để triển khai ứng dụng nhanh trong môi trường hiện có.

FAQ

Substrate trong Polkadot là gì?

Substrate là framework blockchain mô-đun dựa trên Rust, được dùng trong Polkadot SDK để xây dựng blockchain tùy chỉnh, parachain và logic runtime.

Substrate có giống Polkadot không?

Không. Substrate là framework xây dựng blockchain, còn Polkadot là mạng đa chuỗi kết nối và bảo mật các chain tương thích.

Substrate còn được sử dụng không?

Có. Substrate vẫn được dùng như phần cốt lõi của Polkadot SDK, mặc dù tài liệu hiện tại thường giới thiệu nó trong cấu trúc Polkadot SDK rộng hơn.

FRAME trong Substrate là gì?

FRAME là framework phát triển runtime mô-đun cho phép nhà phát triển xây dựng runtime Substrate bằng các thành phần tái sử dụng gọi là pallet.

Pallet là gì?

Pallet là mô-đun runtime bổ sung một tính năng cụ thể, như số dư, tài sản, staking, quản trị, định danh, NFT hoặc logic ứng dụng tùy chỉnh.

Substrate có thể được sử dụng ngoài Polkadot không?

Có. Substrate có thể được dùng để xây dựng solo chain độc lập, mặc dù nhiều dự án dùng nó để xây dựng parachain tương thích Polkadot.

Substrate sử dụng ngôn ngữ lập trình nào?

Substrate được viết bằng Rust, và logic runtime Substrate thường được xây dựng bằng pallet FRAME dựa trên Rust.

Runtime Substrate là gì?

Runtime Substrate là logic chain xác định giao dịch hợp lệ, thay đổi trạng thái, số dư, quản trị, phí, tài sản và nâng cấp.

Vì sao nhà phát triển dùng Substrate?

Nhà phát triển dùng Substrate khi cần quy tắc blockchain tùy chỉnh, thiết kế runtime mô-đun, tương thích Polkadot, nâng cấp không cần fork hoặc logic chain chuyên biệt theo ứng dụng.

Xây dựng bằng Substrate có không rủi ro không?

Không. Substrate mạnh mẽ nhưng phức tạp, và chain vẫn có thể gặp lỗi, quản trị kém, kinh tế yếu, vấn đề tương tác hoặc vấn đề bảo mật.

Kết luận

Substrate là framework blockchain mô-đun, nền tảng của nhiều mạng dựa trên Polkadot SDK.

Nó cho phép nhà phát triển xây blockchain tùy chỉnh bằng cách kết hợp primitive blockchain cốt lõi, pallet FRAME, logic runtime tùy chỉnh và các thành phần tương thích Polkadot.

Substrate không giống Polkadot, nhưng là một trong những công nghệ chính giúp hệ sinh thái Polkadot trở thành hiện thực.

Nó hỗ trợ phát triển parachain, solo chain, runtime tùy chỉnh, hệ thống token, quản trị, staking, nâng cấp không cần fork và khả năng tương tác cross-chain qua các công cụ Polkadot SDK liên quan.

Điểm mạnh lớn nhất của Substrate là tính linh hoạt.

Nhà phát triển có thể thiết kế quy tắc blockchain theo nhu cầu ứng dụng thay vì bị giới hạn trong một môi trường runtime cố định.

Điều này khiến Substrate đặc biệt hữu ích cho appchain, parachain, mạng DeFi, hệ thống định danh, chain game, chain NFT và giao thức có mức độ quản trị cao.

Tuy nhiên, Substrate không phải lối tắt đơn giản.

Nó đòi hỏi kỹ thuật vững, đánh giá bảo mật, benchmark, thiết kế quản trị và bảo trì vận hành.

Người dùng cũng nên hiểu chain dựa trên Substrate không tự động an toàn hoặc tự động thuộc mô hình bảo mật dùng chung của Polkadot.

Trong ngữ cảnh thuật ngữ crypto, Substrate (framework Polkadot) là framework blockchain có thể tùy chỉnh bên trong Polkadot SDK, giúp nhà phát triển xây dựng blockchain chuyên biệt, có thể nâng cấp và có khả năng tương tác.

Điểm chính cần nhớ là Substrate trao cho người xây dựng crypto khả năng thiết kế toàn bộ blockchain, không chỉ các ứng dụng trên chain của người khác.