Substrate là một bộ công cụ phát triển phần mềm (software development kit – SDK) trong thế giới blockchain. Với Substrate, bạn có thể tạo một blockchain cho riêng mình với mức độ cá nhân hóa cao và nhanh chóng.

Tuy nhiên, thoạt nghe qua thì vẫn còn khá mơ hồ, và trong đầu bạn “nảy số” hàng loạt thắc mắc như tạo blockchain là tạo những gì? Substrate có vai trò trong việc này? Chúng ta có thể sử dụng Substrate ra sao? Chúng ta cần phải bắt đầu như thế nào? v.v.

Trong bài viết này, XGems sẽ giúp bạn giải đáp những thắc mắc đó, mặc dù không thể chuyên sâu “step by step” để tạo ra một Substrate blockchain, nhưng ít nhiều cũng giúp bạn hiểu cách áp dụng Substrate và có thêm động lực để xây dựng một blockchain cho riêng mình.

1. Các thành phần quan trọng trong Substrate

Trước tiên, để có thể để hiểu sâu hơn về việc xây dựng blockchain, chúng ta cần tìm hiểu những thành phần quan trọng có trong đó. Biết rằng, Substrate đã xây dựng những thành phần này một cách rất cơ bản để tối ưu hóa khả năng chỉnh sửa của bạn mà vẫn giữ được mạng lưới hoạt động trơn tru và các Substrate blockchain có thể tương thích mạch lạc với nhau. Các thành phần này bao gồm:

• Database (cơ sở dữ liệu)
• Networking (mạng lưới)
• Transaction queue (thứ tự giao dịch)
• Consensus (cơ chế đồng thuận)

Đầu tiên, chúng ta hãy cùng tìm hiểu về database

Database

Về bản chất, để mạng lưới blockchain có thể hoạt động, chúng ta cần duy trì và lưu trữ một sổ cái chung. Các node sẽ liên tục cập nhật trạng thái sổ cái và các giao dịch trong đó, khiến chúng trở thành một cơ sở dữ liệu.

Trong Substrate, sẽ không có những rào cản trong việc thiết lập nội dung và cấu trúc của data trong blockchain, nên vì vậy, bạn có thể thoải mái trong việc thiết kế cơ sở dữ liệu của mình sao cho phù hợp nhất với nhu cầu (ví dụ bạn có thể không bắt buộc lúc nào các node cũng phải lưu trữ hết toàn bộ dữ liệu, và giúp cho mạng lưới gọn nhẹ hơn).

Lớp cơ sở dữ liệu nền của Substrate sử dụng một phương pháp lưu trữ khóa giá trị đơn giản, triển khai trên một Modified Patricia Merkle Tree (trie). Cấu trúc lưu trữ đặc biệt này cho phép dễ dàng xác minh xem một item (vật phẩm, mà ở đây chính các sản phẩm của mạng lưới như một giao dịch, một account, một token,…) có được lưu trữ trong đó hay không.

Tất cả những điều này nghe khá rắc rối, nhưng về cơ bản nó giúp cho người dùng/validator dễ dàng tương tác (có thể là thực hiện việc cập nhật sổ cái) trustless (không đáng tin) với mạng lưới.

Networking

Sau khi có database, thì chúng ta cần khả năng giao tiếp với nhau. Và để một hệ thống blockchain phi tập trung có thể giao tiếp với nhau, nó cần thiết lập một giao thức mạng ngang hàng (P2P networking protocol).

Substrate sử dụng libp2p như một mô đun P2P networking. Thông qua networking này, người dùng Substrate blockchain có thể chia sẻ các giao dịch, khối, và các thông tin quan trọng khác của hệ thống mà không cần một máy chủ tập trung.

Libp2p trên thực tế rất đặc biệt, vì nó không đưa ra những yêu cầu về một giao thức networking cụ thể nào, phù hợp với tinh thần của Substrate. Kết quả là bạn có thể triển khai và phát triển các cách thức giao tiếp khác nhau trên blockchain.

Transaction queue

Trong blockchain, các giao dịch được thu thập và lưu trữ trong các khối. Chúng là thành phần quan trọng trong việc xác định trạng thái blockchain. Vì thế, thứ tự của các giao dịch cũng có thể ảnh hưởng đến trạng thái cuối cùng của sổ cái.

Substrate cho phép bạn toàn quyền kiểm soát thứ tự giao dịch trên mạng lưới. Nó chỉ giả định rằng mỗi giao dịch có một sự ưu tiên (weight) khác nhau, nhằm gắn tag cho việc tạo một dependency queue (chuỗi thứ tự giao dịch phụ thuộc). Trong trường hợp đơn giản nhất là một chuỗi giao dịch phụ thuộc theo đường thẳng, nhưng chúng cũng có thể trở thành một chuỗi phức tạp hơn. Substrate sẽ tự động xử lý những sự phức tạp đó.

Consensus

Cơ chế đồng thuận rất quan trọng trong một mạng lưới blockchain. Nó là cơ sở để xác định một block có được thêm vào chuỗi hay không, hoặc là quyết định về một sự thay đổi trong chuỗi. Thông thường, cơ chế đồng thuận khó có thể sửa đổi vì có quan hệ mật thiết với các thành phần khác của blockchain.

Tuy nhiên, đội ngũ Substrate đã dành rất nhiều công sức để thiết kế một cơ chế đồng thuận có thể dễ dàng biến đổi trong quá trình xây dựng và thậm chí là sau khi blockchain đã “lên sóng”. Cơ chế này còn đặc biệt ở chỗ phân chia rõ ràng giai đoạn tạo khối và giai đoạn hoàn thiện khối.

2. Substrate runtime là gì

Substrate runtime là trái tim của một blockchain. Nôm na là nó bao gồm tất cả những thành phần quan trọng trên và còn nhiều thành phần khác.

Trong Substrate, runtime còn được gọi là state transition function (chức năng chuyển đổi trạng thái). Bạn có thể hình dung toàn bộ blockchain như một cỗ máy. Runtime xác định các quy tắc (xác định điều gì hợp lệ và không hợp lệ) để đi từ trạng thái này sang trạng thái tiếp theo. Thực tế, đây sẽ là nơi bạn dành nhiều thời gian để chỉnh sửa blockchain của mình.

Bản thân Substrate luôn cố gắng cở mở nhất có thể khi tùy chỉnh runtime. Ngoài một số yếu tố kĩ thuật mà bất kỳ runtime nào cũng phải áp dụng, thì bạn có toàn quyền tự do sáng tạo để xây dựng mọi thứ theo ý muốn.

Substrate Runtime Module Library (SRML)

Substrate Runtime được chia thành nhiều thành phần nhỏ gọi là runtime mô đun (ví dụ các thành phần quan trọng phân tích bên trên cũng là một mô đun). Các mô đun này sẽ thực hiện các nhiệm vụ logic khác nhau trên chuỗi. Là một nhà phát triển Substrate, bạn có thể chọn các mô đun và chức năng phù hợp để đưa vào blockchain của mình.

Các mô đun này liên tục được phát triển không chỉ từ đội ngũ Substrate mà còn từ cộng đồng, tất cả chúng được tập hợp lại trong một kho lưu trữ khổng lồ tên là Substrate Runtime Module Library (SRML). Trong tương lai, thư viện này sẽ trở nên thân thiện với người dùng hơn và hoạt động như môt “app store”, nơi mọi người tự do chọn những chức năng mong muốn để bổ sung thêm vào blockchain của mình. Còn blockchain sẽ hoạt động giống như một “điện thoại phi tập trung có thể cá nhân hóa”.

3. 3 hướng tiếp cận Substrate

Khi bắt đầu một dự án Substrate, có 3 cách tiếp cận bạn có thể lựa chọn để phù hợp với khả năng của mình:

• Substrate Node
• Substrate FRAME
• Substrate Core

Substrate Node

Đây là hướng tiếp cận đơn giản nhất, nhiều cơ chế được dựng sẵn nhất và mức độ tùy chỉnh cũng thấp nhất. Substrate Node sẽ phù hợp đối với những bạn mới bắt đầu tập xây dựng blockchain, bắt đầu bằng việc tạo 2 node tương tác với nhau trong một môi trường chưa hoàn thiện. Tuy nhiên, nó vẫn hoàn toàn chạy được và cũng bao gồm một số chức năng mặc định như quản lý tài khoản, quyền truy cập, cơ chế đồng thuận… Chúng ta có thể tùy chỉnh khối khởi đầu (initial state) để khởi động mạng lưới. Bạn có thể xem làm sao để set up node tại đây.

Với Substrate Node, chúng ta có thể chạy node và làm quen với những gì Substrate cung cấp, tương tác với chuỗi khối và khám phá bloackchain state. Một cách khác để thực hiện điều tương tự là sử dụng Substrate Playground, nơi bạn có thể tự học hỏi thông qua trải nghiệm thực hành.

Khi bạn đã quen dần, bạn có thể bắt đầu trải nghiêm một mức độ cao cấp hơn là Substrate FRAME.

Substrate FRAME

FRAME (Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities), đúng như tên gọi của nó, là một framework để xây dựng và phát triển Substrate runtime với một mức độ tùy chỉnh cao để xác định logic mong muốn của blockchain (như chúng ta đã đề cập, đa số điều chỉnh sẽ thực hiện ở runtime). FRAME sẽ phù hợp cho những người đã có kinh nghiệm sử dụng các mô đun của Substrate.

Thực tế, chúng ta vẫn bắt đầu từ các node ở Substrate node, nhưng có thể thêm vào những mô đun từ SRML. Ở cấp độ này, bạn đã có thể set up khá đầy đủ logic, trạng thái và các loại dữ liệu của blockchain. Bạn có thể tìm hiểu thêm các mô đun tại đây.

Nhìn chung, với cách tiếp cận FRAME, bạn sẽ đầu tư tối thiểu thời gian của mình vào việc thiết lập những nền tảng cơ bản và tập trung phần nhiều vào việc chỉnh sửa mạng lưới theo ý muốn. Tức là bạn vẫn sẽ phải sử dụng một số mặc định vốn có của Substrate. Nếu muốn cải tiến cả điều này, bạn nên sử dụng cách tiếp cận thứ ba, Substrate Core.

Substrate Core

Về cơ bản, Substrate Core có nghĩa là chúng ta có thể triển khai runtime của mình theo bất kỳ cách nào chúng ta muốn, miễn là nó nhắm đến Web Assembly và tuân thủ các luật cơ bản về tạo khối của Substrate. Sau đó chúng ta có thể sử dụng runtime này trong các node.

Cách tiếp cận này chắc chắn đòi hỏi nhiều công sức nhất và mức độ khó cao nhất, nhưng nó cũng đi kèm với mức độ tùy chỉnh kĩ thuật cao nhất trong khi vẫn có thể tương thích mạnh mẽ với hệ sinh thái Substrate.

4. Các bước xây dựng blockchain bằng substrate

Nhìn chung, bạn đã có thể hiểu về các hướng tiếp cận Substrate một cách sơ lược nhất. Đối với mình, hãy bắt đầu từ những hiểu biết cơ bản về Node, sau đó đào sâu hơn với FRAME trước khi đi vào cấu trúc hạ tầng cơ bản (core). Bạn có thể tham khảo framework này để có một cái nhìn toàn diện hơn.

Ngoài ra, Substrate có các chỉ dẫn tuyệt vời, ngay cả đối với những người mới bắt đầu cũng có thể tìm hiểu, bao gồm mọi bước từ cài đặt, hướng dẫn sử dụng mô đun và các công cụ khác, tạo các thành phần cơ bản, đến xây dựng một blockchain tùy chỉnh hoàn toàn cho riêng bạn. Không chỉ vậy, còn có các dự án nguồn mở để bạn có thể học hỏi thêm.

5. Một số Substrate blockchain điển hình

Để dẫn chứng cho việc sử dụng Substrate hữu ích như thế nào, và tạo thêm động lực cho bạn đọc, ta hãy cùng xem qua những mạng lưới nổi bật xây dựng trên nền Substrate đã xử lí được các vấn đề gì, và cách họ xử lí chúng ra sao.

Astar Network

Astar Network là một blockchain đa chuỗi trên Polkadot. Astar tích hợp các giải pháp như EVM, WebAssembly và Layer2 (như là Rollups). Nền tảng hỗ trợ các ứng dụng phi tập trung khác nhau như DeFi, NFT và DAO.

Vấn đề:

Polkadot Realay chain không hỗ trợ các smart contract. Do đó, cần có một parachain đóng vai trò như một nền tảng hỗ trợ smart contract trên hệ sinh thái Polkadot.

Giải pháp:

Một nền tảng smart contract tốt cần đạt đươc 2 điều là khả năng tương thích với các máy ảo, và khả năng mở rộng.

• Về khả năng tương thích với máy ảo: sử dụng một máy ảo vốn có của Substrate xử lí Web Assembly và tích hợp thêm một mô đun máy ảo EVM. Điều này cho phép Astar hỗ trợ cả hai máy ảo này một lúc, cho phép chúng cùng tồn tại và có thể tương tác với nhau. Qua đó, nhiều loại smart contract có thể được triển khai trên Polkadot, kể cả từ Ethereum, mà không cần phải chỉnh sửa gì nhiều.
• Về khả năng mở rộng: Substrate có thể nâng cấp mà không cần fork. Vì thế Astar có thể thêm các mô đun Layer 2 và công nghệ của chúng sao cho phù hợp, qua đó nâng cao tính mở rộng.

Kết quả:

Với Substrate, Astar đã phát triển được một thành phần quan trọng là Multi Virtual Machine (đa máy ảo), cung cấp nhiều môi trường thực thi smart contract. Khả năng thậm chí còn được nâng lên tầm cao mới khi có thể cho phép tương tác giữa hai máy ảo khác nhau. Ngoài ra, Astar đã phát triển một khái niệm rất sáng tạo được gọi là “Dapps Staking”, cho phép stake token vào môt smart contract bằng cách sử dụng một Substrate mô đun để set phần thưởng stake cho mỗi khối.

Acala Network

Acala là một nền tảng độc lập với hệ thống bảo mật mạnh mẽ, có khả năng tương thích với Ethereum, giao dịch đa chuỗi và thân thiện với người dùng. Nó tập trung vào trở thành một mạng lưới chuyên dành cho các ứng dụng và người dùng DeFi.

Vấn đề:

Đầu tiên, trong các nền tảng Layer-1, người dùng khi muốn tham gia các giao thức DeFi sẽ phải mua native token (vd ETH, SOL…) để làm phí giao dịch. Điều này có thể là rào cản đối với người dùng mới khi họ chỉ muốn chuyển từ tiền Fiat sang stablecoin, và không muốn tiếp xúc quá nhiều với thị trường crypto. Sự đơn giản hóa sẽ là chìa khóa cho DeFi nếu muốn thu hút thêm người dùng.

Một vấn đề khác chính là Oracle. Oracle là một thành phần rất quan trọng trong nhiều giao thức DeFi. Các nhà vận hành Oracle tìm nạp dữ liệu bên ngoài và đưa chúng vào blockchain, trở thành các số liệu để giao dịch (ví dụ giá BTC, ETH…), nếu không có họ, dường như sẽ không có sự đồng nhất giữa các sàn giao dịch, hay tỉ lệ chuyển đổi trong pool AMM.

Tuy nhiên, hiện tại, còn tồn đọng một số vấn đề khá vô lý đối với giải pháp Oracle trên các nền tảng DeFi. Thứ nhất, giao dịch cấp dữ liệu (feed transactions) oracle có lợi cho nền tảng, nhưng những giao dịch đó vẫn phải chịu phí giao dịch. Thứ hai, các giao dịch oracle thường cùng mức độ ưu tiên với loại với các giao dịch khác. Tức là, khi mạng bị tắc nghẽn, chúng phải cạnh tranh với các giao dịch bình thường của người dùng, và có thể không được đưa vào khối kịp thời, dẫn đến thiệt hại cho các giao thức.

Không chỉ vậy, chúng còn có thể bị sắp xếp lại thứ tự khi bị các giao dịch trả phí nhằm nhận được sự ưu tiên cao hơn từ validator lấn át, điều này có thể dẫn đến một cuộc sandwich attack (hưởng lợi bằng cách đặt lệnh chèn vào trước một giao dịch/ thông tin quan trọng có thể làm biến động mạnh về giá).

Cuối cùng, nhiều giao thức DeFi hiện có được triển khai trong Solidity, nơi có một cộng đồng nhà phát triển lớn. Điều này đặt ra một thách thức đối với bất kỳ nền tảng DeFi nào không hỗ trợ EVM và Solidity.

Giải pháp:

Substrate rất linh hoạt và có thể tùy chỉnh hầu hết mọi thứ, bao gồm cả logic thanh toán phí. Vì thế, Acala đã kết hợp một mô đun thanh toán với một mô đun DEX để xử lý phí giao dịch. Điều này có nghĩa là người dùng có thể trả phí giao dịch bằng bất kỳ tiền mã hóa nào được liệt kê trong Acala DEX mà không cần đến native token (ACA).

Ngoài ra, Substrate cho phép tùy chỉnh các nhóm giao dịch và đánh dấu các giao dịch nhất định với mức độ ưu tiên cao hơn so với các giao dịch khác. Nên Acala có thể đảm bảo rằng các giao dịch cấp dữ liệu oracle luôn được ưu tiên cao nhất, và nằm đầu tiên ở mỗi khối, tránh được sự tự ý sắp xếp lại giao dịch của các validator. Các giao dịch oracle hợp lệ cũng được miễn phí giao dịch để hỗ trợ các nhà khai thác oracle.

Với tất cả các tính năng đó, Acala có thể có nhiều người vận hành oracle hơn, và các giao dịch oracle vẫn được đảm bảo kể cả khi mạng tắc nghẽn. Do đó, các giao thức trên Acala sẽ trở nên an toàn hơn.

Substrate cũng cung cấp một mô đun EVM cho phép Acala hỗ trợ các hợp đồng thông minh EVM và Solidity. Do vậy, các smart contract Solidity hiện có có thể được chuyển sang nền tảng Acala với những thay đổi tối thiểu và các nhà phát triển Solidity có thể tiếp tục triển khai các ứng dụng DeFi trên Acala bằng bộ công cụ và thư viện quen thuộc.

Kết quả:

Acala đã phát triển và có những điểm đặc biệt của riêng mình. Tất cả nhờ vào sự linh động của mô đun Substrate. Acala đã có thể xử lý phí giao dịch bằng nhiều loại token khác nhau, giúp cho oracle trở nên được ưu tiên đúng với tầm quan trọng của nó. Và trên hết, Acala phát triển được một môi trường hỗ trợ Solidity smart contract tên là Acala EVM+, với nhiều tính năng mà EVM không có.

Unique Network

Unique Network là một mạng lưới được xây dựng bằng Substrate, nhằm cung cấp cơ sở hạ tầng cho NFT trong hệ sinh thái Polkadot và Kusama. Nó có tất cả chức năng cơ bản để phát triển NFT (như đúc, giao dịch, đốt), cũng như các công cụ hỗ trợ NFT (như ví, phòng trưng bày, sàn giao dịch…), và hướng tới việc xây dựng các giải pháp ứng dụng NFT trong tương lai.

Vấn đề:

• Mô hình kinh tế: các nền tảng yêu cầu người dùng của họ phải sở hữu tiền điện tử để thực hiện giao dịch NFT. Điều này tạo ra một xung đột lớn đối với việc áp dụng NFT trên thị trường đại chúng.
• Quyền sử dụng: các blockchain hiện tại không cho phép thuê hoặc ủy quyền quản lý NFT. Đây là một điểm thiếu sót trong mô hình kinh tế, khiến cho người sở hữu NFT không nhận được một khoản thu nhập ổn định bằng tài sản của mình

Giải pháp:

• Mô hình kinh tế: Substrate cho phép tùy chỉnh trên tất cả các giai đoạn của một giao dịch.
• Quyền sử dụng: Substrate cho phép lên lịch để thực hiện thanh toán khi thuê NFT.

Kết quả:

• Mô hình kinh tế: người dùng không phải trả phí giao dịch nữa, có nghĩa là họ có thể sử dụng Unique Network để tạo và trao đổi NFT mà không cần phải:
  • Tìm hiểu địa chỉ tiền mã hóa là gì
  • Đăng ký trên các sàn giao dịch
  • KYC
  • Tạo ví và lưu trữ một lượng native token để làm phí giao dịch

Bằng cách sử dụng mô đun Signed Extension trên Substrate, địa chỉ thanh toán phí có thể được xác định trước. Ví dụ, khi giao dịch trong một bộ sưu tập NFT cụ thể, phí giao dịch đã được chỉ định sẵn vào một địa chỉ ví (có thể là ví của người tạo ra bộ NFT), nên tất cả giao dịch liên quan đến bộ NFT đó sẽ không phải tốn phí (không cần mua native token), tạo thuận lợi cho cả người bán lẫn người mua.

• Quyền sử dụng: để kích hoạt mô hình đăng ký quyền sử dụng NFT, Unique Network sử dụng một mô đun “lên lịch” (scheduler). Người dùng có thể lên lịch bất kỳ giao dịch nào từ chuyển tiền đơn giản (trả nợ) đến smart contract call (đòi nợ). Điều này tạo ra một mối quan hệ thanh toán giữa người thuê và người cho thuê NFT, và khiến cho việc ủy quyền NFT trở nên khả thi.

6. Tổng kết

Hi vọng qua bài viết này, bạn đã có thêm những kiến thức về Substrate và có một góc nhìn cho hướng đi của mình. Không chỉ vậy, rất nhiều mạng lưới cùng nhiều tính năng độc đáo đã được xây dựng, cho thấy sức mạnh tối ưu hóa và sáng tạo khi sử dụng Substrate. Mong rằng bạn sẽ có thêm niềm tin và động lực để tự phát triển một blockchain để đời.

Substrate được xem là “Cosmos SDK” cho Polkadot. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu tổng quan về Substrate là gì, mối quan hệ và tầm quan trọng của Substrate đối với Polkadot.

1. Polkadot Substrate là gì?

Substrate là một Software Development Kit (Bộ công cụ phát triển phần mềm) hỗ trợ việc xây dựng blockchain riêng biệt trên Polkadot (tương tự như Cosmos). Polkadot là một layer 0 cho phép các Blockchain kết nối với nhau để chia sẻ dữ liệu và tạo thành một mạng lưới phi tập trung.

Tầm nhìn của Polkadot là tạo ra một “Decentralized Web – Mạng phi tập trung”, nơi mà danh tính và dữ liệu của chúng ta sẽ được kiểm soát bởi chính chúng ta, chứ không phải bởi một bên thứ ba như tổ chức hay chính phủ nào đó.

Substrate có thể được sử dụng để xây dựng bất kỳ loại blockchain nào, trong đó quan trọng nhất là khả năng trở thành Polkadot Parachain, việc kết nối với Polkadot mang lại vô số lợi ích, bao gồm Sharing Security, khả năng tương tác Cross-chain và quyền truy cập vào hệ sinh thái khổng lồ của Polkadot.

2. Mối quan hệ giữa Substrate và Polkadot

Bản thân substrate không phải là một blockchain, mà giống như một khung SDK blockchain. Substrate cho phép các nhà phát triển xây dựng các blockchain tùy chỉnh, tự do xác định cách blockchain của mình phát triển.

Việc phát triển một dự án trên general smart contract mang lại các ưu và nhược điểm riêng. Nhược điểm là nó buộc các nhà phát triển phải kế thừa tất cả các quyết định thiết kế của blockchain gốc, những quyết định này thường được đưa ra với các ưu tiên khác với của bạn.

Ví dụ:

Trong thời kỳ DeFi bùng nổ vào mùa hè năm 2020, gas fee tăng mạnh và không ổn định làm cho chi phí hoạt động on-chain trên Ethereum thường tăng cao bất thường. Một vài ý tưởng khả thi về mặt ý tưởng nhưng thực tế không thể hoạt động thành công trong thực tế vì ảnh hưởng tiêu cực từ gas fee.

Black Hole Swap từ Hakka Finance là một điển hình, Black hole Swap là một AMM được thiết kế dành riêng cho việc Swap các Stablecoin. Black Hole Swap tích hợp sâu với giao thức cho vay để tận dụng nguồn cung dư thừa trong khi vay không đủ. Do đó, nó có thể xử lý các giao dịch vượt xa tính thanh khoản hiện có của nó, cung cấp cho người dùng một tỷ giá tốt và mức trượt giá thấp.

Cá nhân mình thấy BlackHoleSwap thật sự là một innovation product tại thời điểm đó, nhưng khi đưa vào hoạt động thực tế thì sản phẩm không nhận được nhiều sự chú ý từ đại đa số người dùng DeFi vì gas fee quá đắt cho mỗi lệnh giao dịch. BlackHoleSwap chủ yếu được sử dụng bởi Whales trong các hoạt động arbitrage (giao dịch chênh lệch giá).

Một Blockchain xây dựng bằng Substrate vẫn có thể hoạt động một mình mà không cần gắn vào relay chain của Polkadot, nhưng như mình cũng chia sẻ ở trên việc kết nối với polkadot cho phép các blockchain tuỳ chỉnh nhiều lợi ích.

Một trong những ưu điểm lớn nhất là các blockchain dựa dựa trên substrate dễ dàng tích hợp vào Polkadot hoặc Kusama để trở thành parachain hoặc parathread.

3. Substrate vs Cosmos SDK

Cả Polkadot và Cosmos đều cung cấp bộ công cụ phát triển phần mềm, được gọi là Substrate và Cosmos SDK. Cả hai đều nhằm mục đích giúp các nhà phát triển dễ dàng bắt đầu xây dựng blockchain của riêng họ và bao gồm các module khác nhau.

Sự khác biệt chính giữa hai module này là Cosmos SDK hỗ trợ Go, trong khi Substrate hỗ trợ bất kỳ ngôn ngữ nào biên dịch thành WASM (Web Assembly), nhìn từ khía cạnh này, substrate mang lại sự linh hoạt hơn cho các nhà phát triển.

Nhưng bù lại, Kiến trúc linh hoạt hơn của Cosmos làm cho độ khó kỹ thuật của nó thấp hơn và phong cách thiết kế thiên về ứng dụng của nó đã làm cho hệ sinh thái dựa trên Tendermint hiện tại cho ra mắt nhiều sản phẩm tuyệt vời ví dụ như Terra (LUNA).

Ngược lại ở phía Polkadot, do khái niệm thiết kế tương đối tập trung và thách thức kỹ thuật tương đối lớn đã dẫn đến sự chậm trễ và mất niềm tin của người dùng, điều này được biểu hiện một phần thông quan thời gian mainnet của 2 dự án: Cosmos mainnet vào 2019, Polkadot mainnet vào năm 2021. Tuy nhiên, lợi thế đi sau của Polkadot có nhiều khả năng tạo ra hiệu ứng quy mô tốt hơn trong tương lai khi hệ sinh thái Polkadot mở rộng.

4. Tổng kết

Tổng quan, Substrate là một nền tảng phát triển blockchain linh hoạt và quan trọng đối với Polkadot, nó đáp ứng mục tiêu chính trong tầm nhìn tổng thể của Polkadot – công nghệ nền tảng cho phép các nhà phát triển xây dựng và triển khai Parachain của họ trên relay của Polkadot. Nếu không có Substrate, sẽ khó để xây dựng các blockchains riêng biệt để tạo thành hệ sinh thái Polkadot.

Polkadot network bao gồm một số phân đoạn blockchain không đồng nhất được gọi là “parachains”. Polkadot parachains là các blockchain thế hệ tiếp theo vượt ra ngoài giới hạn của các mạng kế thừa. Họ là một hệ sinh thái đa dạng của các nền tảng, cộng đồng và nền kinh tế độc lập đang thay đổi cách chúng ta giao tiếp trực tuyến.

1. Parachain là gì ?

Parachains là các blockchains tùy chỉnh, dành riêng cho dự án được liên kết với mạng Polkadot (DOT) và Kusama (KSM). Người dùng có thể sử dụng chúng cho các mục đích khác nhau, bao gồm kết nối với chuỗi khối chính — chuỗi chuyển tiếp, được coi là cốt lõi của mạng Polkadot và Kusama. Tại sao? Nếu không có chuỗi chuyển tiếp, các chuỗi khối chéo không thể chuyển tài sản từ chuỗi khối này sang chuỗi khối khác.

Mỗi parachain có các mục đích sử dụng cụ thể và trong nhiều trường hợp, hỗ trợ các mã thông báo tương ứng của nó. Parachains phải tham gia một cuộc đấu giá trước khi họ có thể trở thành Polkadot hoặc Kusama parachain.

Polkadot parachain là gì ?

Polkadot network bao gồm một số phân đoạn blockchain không đồng nhất được gọi là “parachains”. Polkadot parachains là các blockchain thế hệ tiếp theo vượt ra ngoài giới hạn của các mạng kế thừa. Họ là một hệ sinh thái đa dạng của các nền tảng, cộng đồng và nền kinh tế độc lập đang thay đổi cách chúng ta giao tiếp trực tuyến.

Parachains trên Kusama hoạt động khá giống với các Parachains trên Polkadot vì Kusama được xây dựng để bắt chước hầu hết các tính năng chính của Polkadot.

Đọc thêm về parachains trên Polkadot và Kusama tại đây.

2. Kiến trúc của Polkadot Blockchain

Cái gọi là “Polkadot relay chain” kết nối và bảo mật các parachains, cho phép chúng giao tiếp với các mạng bên ngoài thông qua các cầu nối.

Hãy cùng chúng tôi đi qua từng phần của kiến ​​trúc Polkadot chi tiết hơn bên dưới.

• Polkadot relay chain: Thành phần chịu trách nhiệm về an ninh mạng được chia sẻ, sự đồng thuận và khả năng tương tác chuỗi chéo. Tất cả các parachains đều được hưởng các đặc tính cơ bản của relay chain thông qua kết nối của họ với nó.
• Parachains: Các blockchains độc lập với các token tương ứng và chức năng được tối ưu hóa cho các trường hợp sử dụng cụ thể. Parachains có thể kết nối với relay chain theo một trong hai cách – trả tiền khi bạn di chuyển hoặc thuê một vị trí để kết nối liên tục.
• Bridges: Bộ blockchain chuyên biệt cho phép các phân đoạn Polkadot kết nối và tương tác với các mạng khác, chẳng hạn như Ethereum (ETH) và Bitcoin (BTC).

Kiến trúc Polkadot cho phép người dùng parachain thực hiện các giao dịch nhanh hơn và rẻ hơn. Nó mở đường cho sự phát triển parachain cho phép các nhà phát triển xây dựng các blockchains không truyền thông tin người dùng đến mạng công cộng hoặc yêu cầu nhiều giao dịch.

3. Các cập nhật được thực hiện cho các Polkadot parachains

Polkadot thường xuyên thông báo về việc ra mắt parachain mới, cập nhật dự án và đấu giá parachain thông qua bản tin. Hãy để chúng tôi xem xét những phát triển gần đây nhất được thực hiện đối với Polkadot network

Bridges

Mặc dù Polkadot kết nối liền mạch các parachains trong mạng của nó, nhưng mỗi chuỗi bên ngoài cần tạo các triển khai tùy chỉnh để đạt được cùng một mức độ truy cập.

Trong chuỗi khối chéo, cầu nối cho phép chuyển tài sản sang các chuỗi khối khác. Do đó, các cây cầu ngày càng trở nên quan trọng trong bối cảnh tài chính phi tập trung (Decentralized Finance – DeFi). Hầu hết các cây cầu, tuy nhiên, là trông giữ.

Custodial bridges là “trusted bridges” có thể được tập trung hoặc bán phân cấp, xác định quyền quản lý việc trao đổi token và các tài sản khác trên mạng của họ.

Trong các cầu nối, được duy trì thông qua kiến ​​trúc custodial, validators vận hành ví multisig để thực hiện các hoạt động bắc cầu. Mặc dù tập hợp trình xác nhận có thể thay đổi hoặc không đổi và các khóa của nó có thể được hoặc không được giữ trong một vùng bảo mật, nhưng kiến ​​trúc cơ bản vẫn giống nhau.

Tuy nhiên, lưu ý rằng sự xuất hiện gần đây của các vụ hack cầu đã chứng minh rằng việc giữ một honeypot chứa hàng trăm triệu đô la là một rủi ro bảo mật.

Snowfork

Light client bridge này được mệnh danh là “Holy Grail of bridges – Chén thánh của những cây cầu” vì chính blockchain mục tiêu xác nhận liệu người dùng có gửi tiền đến một địa chỉ trên blockchain gốc hay không. Blockchain đích có thể đúc hoặc mở khóa tiền cho người dùng mà không cần dựa vào bên thứ ba để xác minh thông tin. Nhưng cầu khách hàng nhẹ có thể tốn kém vì người dùng phải xác minh các bằng chứng trên dây chuyền, do đó làm tăng chi phí xăng.

Tham gia Snowfork , một cầu nối không tin cậy của Ethereum đã hoạt động trong hai năm qua. Cầu nối sẽ cho phép người dùng di chuyển ETH và các mã thông báo khác một cách đáng tin cậy từ một parachain Polkadot này sang một parachain khác hoặc quay trở lại Ethereum network, rất có thể thông qua Snowfork hub.

Mọi thứ sẽ dựa trên Máy ảo Ethereum (Ethereum Virtual Machine – EVM), vì vậy chúng cũng có thể hoạt động trên các mạng khác. Tuy nhiên, các phiên bản nâng cao hơn sẽ có khả năng truyền bất kỳ loại dữ liệu nào qua các chuỗi. Do đó, các hợp đồng thông minh Ethereum sẽ có thể tương tác với Polkadot.

Tuy nhiên, lưu ý rằng Snowfork vẫn đang được phát triển do sự chậm trễ trong bản đồ đường ban đầu của nó. Những người muốn sử dụng cầu có thể làm như vậy thông qua GitHub.

Custodial bridges under development

Những cây cầu phức tạp vẫn đang trong quá trình phát triển, nhưng một số dự án đã xây dựng những cây cầu trông coi mà người dùng có thể sử dụng trong thời gian chờ đợi. Chúng tôi đã liệt kê ba cây cầu bên dưới.

ChainBridge

ChainBridge là cầu nối được triển khai giữa các chuỗi dựa trên EVM và Substrate. ChainSafe đã tạo ra cây cầu như một giải pháp white-label và sử dụng nó để cung cấp năng lượng cho các cầu nối Ethereum của họ cho các dự án như Centrifuge và Meter.

Astar Network

Astar Network cũng đang làm việc chăm chỉ trên một số cầu nối để trở thành một bridge hub tuyệt vời cho các hệ sinh thái khác. Triển khai đầu tiên của nó là Cosmos (ATOM), cho phép người dùng kết nối nhiều chuỗi để làm việc với nhau đồng thời. Ngoài ra, Astar dự định cuối cùng sẽ liên kết càng nhiều nền tảng với mạng của mình càng tốt.

Interlay

Interlay là một dự án bắc cầu parachain cho Bitcoin. Giống như Snowfork, Interlay không đáng tin cậy nhưng chủ yếu dựa vào việc cung cấp các động lực kinh tế. Và bởi vì Bitcoin không sử dụng hợp đồng thông minh, điều đó có lợi cho người dùng.

4. Công nghệ Substrate của Polkadot

Công nghệ cơ bản của Polkadot là Substrate, một khuôn khổ phát triển giúp người dùng dễ dàng xây dựng một blockchain duy nhất cho một trường hợp sử dụng cụ thể.

Substrate là mô-đun, có thể thích ứng và cho phép người dùng sử dụng các thành phần được tạo sẵn để xây dựng logic kinh doanh cốt lõi trong khi vẫn để khung có thể tùy chỉnh. Do đó, nó nói chung là giảm thiểu các giả định về việc xây dựng một blockchain

Một số tính năng cốt lõi của Substrate là:

Substrate infrastructure

Substrate là một khuôn khổ xây dựng blockchain dựa trên kinh nghiệm của Parity Technologies trong việc xây dựng Ethereum, Bitcoin và các Blockchain doanh nghiệp. Nó cũng được sử dụng để xây dựng relay chain của Polkadot.

Các thành phần chính của Substrate là:

Database

Nền tảng của blockchain là sổ cái được chia sẻ của nó, đòi hỏi phải bảo trì và bảo quản. Substrate không đưa ra bất kỳ giả định nào liên quan đến nội dung hoặc cấu trúc của blockchain.

Lớp cơ sở dữ liệu bên dưới của Substrate sử dụng lưu trữ key-value đơn giản với Patricia Merkle tree đã sửa đổi được xây dựng trên cùng. Cấu trúc độc đáo này cho phép Polkadot xác định xem một mục có trong kho lưu trữ hay không một cách nhanh chóng. Điều này là cần thiết cho các khách hàng nhẹ dựa vào các bằng chứng lưu trữ để cung cấp các tương tác nhẹ nhưng đáng tin cậy với mạng blockchain.

Networking

Giao tiếp trên một blockchain phi tập trung yêu cầu thiết lập một giao thức mạng ngang hàng (Peer-to-Peer – P2P).

Libp2p là một ngăn xếp mạng P2P mô-đun mà người dùng có thể sử dụng cho Substrate. Nó cho phép các blockchains dựa trên Substrate chia sẻ các giao dịch, khối, đồng nghiệp và các chi tiết hệ thống quan trọng khác mà không cần truy cập vào các máy chủ tập trung.

Libp2p là duy nhất vì nó không đưa ra giả định về các giao thức mạng dành riêng cho người dùng phù hợp với triết lý của Substrate. Do đó, người dùng có thể thực hiện các phương tiện vận chuyển thay thế mà không phải lo lắng về các sai lệch tiềm ẩn.

Transaction queue

Người dùng có thể xác định các trạng thái và thay đổi của blockchain bằng cách tập hợp và tổ chức các giao dịch thành các khối. Tuy nhiên, lưu ý rằng thứ tự hoàn thành giao dịch có thể ảnh hưởng đến trạng thái cuối cùng của sổ cái.

Substrate cung cấp cho người dùng quyền kiểm soát hoàn toàn đối với các giao dịch phụ thuộc vào mạng của họ và các quy trình quản lý hàng đợi. Nó giả định mỗi giao dịch có trọng số và một tập hợp các thẻ điều kiện tiên quyết để tạo đồ thị phụ thuộc. Các đồ thị phụ thuộc đơn giản nhất là dạng tuyến tính, nhưng người dùng có thể tạo các đồ thị khác phức tạp hơn.

Consensus

Một blockchain network có thể đạt được sự đồng thuận về các bản cập nhật được thực hiện cho chuỗi theo nhiều cách khác nhau. Theo truyền thống, các động cơ đồng thuận được liên kết chặt chẽ với phần còn lại của Blockchain.

Mặt khác, Substrate đã đi rất lâu để thiết lập một lớp đồng thuận mà người dùng có thể dễ dàng thay đổi trong quá trình phát triển. Nó được thiết kế để sự đồng thuận vẫn có thể được hoán đổi nóng ngay cả khi chuỗi đã hoạt động.

Nhiều công cụ đồng thuận được tích hợp vào Substrate, bao gồm cả những công cụ thuộc sở hữu của Proof-of-work (PoW), Aura (Authority Round) và Polkadot. Tuy nhiên, hãy nhớ rằng động cơ của Polkadot khác vì nó tách biệt quy trình sản xuất khối khỏi quy trình hoàn thiện khối.

5. Cập nhật dữ liệu và indexing liên quan đến Substrate

Các dự án indexing như The Graph là rất cần thiết vì các nút blockchain không thể lấy dữ liệu cũ một cách trực tiếp và hiệu quả. Hơn nữa, nếu một cái gì đó là bất biến, cách duy nhất để lấy nó một lần và lưu trữ nó ở định dạng dễ tiếp cận hơn là tạo một index.

Các dự án và nền tảng dữ liệu yêu cầu lập chỉ mục hoạt động với nhau.

Ví dụ: thay vì cố gắng truy vấn blockchain và tạo hệ thống lưu trữ độc lập, các nền tảng dữ liệu có thể đơn giản thực hiện các truy vấn hiệu quả thông qua các dự án indexing.

SubQuery

SubQuery (SQT) là một dự án indexing hoạt động giống như The Graph. Nó có một tập hợp indexers do chủ sở hữu SQT token bầu chọn. Để sử dụng ứng dụng, người dùng cần SQT tokens để thanh toán cho các truy vấn. Indexer trích xuất và sắp xếp dữ liệu blockchain, cho phép người dùng thực hiện các truy vấn trên SubQuery nhanh hơn so với truy vấn trực tiếp vào blockchain.

Không giống như The Graph, SubQuery không có người quản lý tạo nguồn cấp dữ liệu, thay vào đó, nó sử dụng các hợp đồng đặt hàng làm nguồn dữ liệu.

Subsquid

Subsquid là một dự án indexing Substrate đang diễn ra khác . Mặc dù nó hoạt động trên nguyên tắc cốt lõi giống như phiên bản cũ hơn, nhưng Subsquid mới đã bổ sung thêm các tính năng cho data retrieval layer của nó. Thay vì sử dụng một tập hợp indexer nguyên khối duy nhất, giờ đây nó sử dụng ba tác nhân riêng biệt – indexers, processors và gateways.

Các indexers xử lý tổ chức dữ liệu blockchain, bao gồm hầu hết các công việc. Do đó, chúng thường ở dạng các máy chủ lớn. Trong khi đó, các bộ xử lý thực hiện các truy vấn dữ liệu để chúng có thể là bất kỳ thiết bị nào nhỏ hơn các indexers.