Substrate là gì? Tìm hiểu tổng quan về Substrate

17

Trong lĩnh vực công nghệ blockchain, Substrate là một công cụ thiết yếu dành cho việc xây dựng các hệ sinh thái blockchain thông minh, tiện lợi và hiệu quả. Được coi là “Cosmos SDK” cho mạng Polkadot, Substrate cung cấp nền tảng mạnh mẽ cho việc phát triển các ứng dụng blockchain tùy chỉnh. Để hiểu rõ hơn về những tính năng nổi bật và lợi ích mà Polkadot mang lại, hãy theo dõi bài viết tiếp theo của chúng tôi.

Substrate là gì?

Substrate là một công cụ phần mềm mạnh mẽ dành cho các nhà phát triển công nghệ, giúp họ thiết lập và xây dựng các nền tảng blockchain cá nhân trên mạng Polkadot. Được thiết kế để hoạt động như một layer 0, Polkadot tạo điều kiện cho các blockchain kết nối và tương thích một cách chặt chẽ. Điều này không chỉ đơn thuần hỗ trợ việc chia sẻ thông tin dữ liệu mà còn hình thành một hệ sinh thái phi tập trung mạnh mẽ.

Hiện tại, Polkadot đang liên tục cải tiến và mở rộng hệ thống của mình với mục tiêu xây dựng “Mạng phi tập trung – Decentralized Web”. Điều này giúp các trader quản lý thông tin cá nhân một cách an toàn mà không cần phụ thuộc vào bên thứ ba, như chính phủ hay các tổ chức lớn. Với các tính năng vượt trội của Substrate, nhiều trader hiện đang khai thác công nghệ này để xây dựng các blockchain đa dạng và linh hoạt.

Một trong những thành công nổi bật của Polkadot là việc phát triển các Parachain, những sản phẩm thực thi tốt nhất trên nền tảng này. Sự kết hợp hoàn hảo giữa Substrate và Polkadot đã mang đến nhiều tính năng tiện ích, như Sharing Security, cho phép tận dụng toàn bộ hệ sinh thái của Polkadot với quy mô lớn và khả năng tương tác cross-chain hiệu quả.

Polkadot – Substrate có thực tương đồng không?

Substrate không phải là một blockchain theo định nghĩa truyền thống; thay vào đó, nó được xem như một nền tảng công nghệ nằm ngoài các khung SDK blockchain thông thường. Điều này cho phép các nhà phát triển tự do sáng tạo và thiết kế các nền tảng blockchain tùy chỉnh theo định hướng cá nhân của họ.

Tuy nhiên, như bất kỳ công nghệ nào khác, Substrate cũng có những điểm mạnh và điểm yếu. Một trong những thách thức lớn nhất của việc phát triển dựa trên smart contract là yêu cầu các nhà phát triển phải đưa ra tất cả các quyết định thiết kế liên quan đến blockchain. Những quyết định này có thể thay đổi theo ưu tiên của từng dự án, điều này có thể gây khó khăn trong việc điều chỉnh và tối ưu hóa.

Ví dụ rõ ràng nhất là tình hình vào mùa hè năm 2020, khi DeFi bùng nổ và gas fee trên Ethereum tăng vọt. Điều này đã làm cho chi phí hoạt động trên chuỗi trở nên cao ngất ngưởng, ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất và sự chấp nhận của các sản phẩm DeFi. Mặc dù nhiều ý tưởng sáng tạo được đưa ra, nhưng chi phí gas cao đã khiến một số sản phẩm không thể hoạt động hiệu quả trong thực tế.

Một ví dụ cụ thể là Black Hole Swap của Hakka Finance. Black Hole Swap, một Automated Market Maker (AMM), được thiết kế để thực hiện swap giữa các stablecoin và tích hợp các tính năng vay vốn để xử lý nguồn cung dư thừa. Mặc dù Black Hole Swap được coi là một sản phẩm đổi mới với nhiều tiện ích cho trader, như mức trượt giá thấp và tỷ giá tốt, nhưng chi phí gas cao đã hạn chế sự hấp dẫn của nó. Sản phẩm này chủ yếu phục vụ cho các hoạt động giao dịch arbitrage của các nhà đầu tư lớn, hay còn gọi là Whales.

Mặc dù Substrate cho phép xây dựng các blockchain đầy đủ tính năng mà không cần kết nối với relay chain của Polkadot, việc tích hợp với Polkadot mang lại nhiều lợi ích vượt trội. Kết nối này không chỉ tăng cường khả năng tương tác mà còn mở rộng các tính năng của blockchain, tạo ra một giải pháp toàn diện và hiệu quả hơn cho các nhà phát triển và trader.

Substrate và Cosmos SDK có gì khác biệt?

Cả Cosmos và Polkadot đều được thiết kế để hỗ trợ phát triển phần mềm blockchain, và mỗi hệ sinh thái này cung cấp các công cụ đặc thù giúp các nhà phát triển và người dùng xây dựng mạng lưới blockchain theo ý thích. Cosmos thường được biết đến với Cosmos SDK, trong khi Polkadot sử dụng công nghệ Substrate. Mục tiêu chung của cả hai là tạo ra nền tảng linh hoạt để người dùng có thể cấu hình mạng lưới của riêng mình, bao gồm cả việc tích hợp các module khác nhau.

Tuy nhiên, có một số điểm khác biệt quan trọng giữa Cosmos SDK và Substrate:

• Ngôn ngữ lập trình: Cosmos SDK hỗ trợ ngôn ngữ Go, trong khi Substrate hỗ trợ bất kỳ ngôn ngữ nào có thể được biên dịch thành WebAssembly (WASM). Điều này mang lại sự linh hoạt cao hơn cho Substrate, giúp các nhà phát triển dễ dàng làm việc với các ngôn ngữ lập trình yêu thích của họ.
• Kiến trúc: Về mặt kiến trúc, Cosmos SDK nổi bật với sự linh hoạt và khả năng mở rộng. Điều này cho phép các nhà phát triển thực hiện các dự án nhanh chóng và dễ dàng hơn. Ví dụ, hệ sinh thái Cosmos đã phát triển những dự án nổi bật như Terra (LUNA). Ngược lại, Polkadot yêu cầu kiến thức kỹ thuật cao hơn để triển khai, điều này có thể ảnh hưởng đến quá trình phát triển và niềm tin của người dùng.
• Tương lai và tiềm năng: Polkadot, mặc dù đòi hỏi kỹ thuật cao, lại có một lợi thế lớn về mặt phát triển tương lai. Công cụ và công nghệ của Polkadot được thiết kế để phát triển và mở rộng mạnh mẽ trong tương lai, điều này có thể dẫn đến những tính năng và quy mô ấn tượng hơn.

Công nghệ Substrate mang đến lợi ích gì?

Substrate là công cụ tiên tiến và chủ chốt trong việc xây dựng blockchain, mang đến cho các nhà phát triển và trader nhiều lợi ích quan trọng:

• Tính năng nổi bật: Substrate nổi bật nhờ vào khả năng cung cấp nhiều tính năng hữu ích, giúp xây dựng blockchain nhanh chóng và hiệu quả. Công cụ này đảm nhiệm những nhiệm vụ quan trọng nhất như quản lý các lớp dữ liệu và cơ chế đồng thuận, cho phép bạn tạo ra một blockchain mới chỉ với vài thao tác đơn giản.
• Sự phổ biến và uy tín: Được giới thiệu chính thức vào năm 2018, Substrate đã nhanh chóng thu hút sự tín nhiệm của cộng đồng. Tính đến nay, công nghệ này đã được tích hợp vào hơn 170 dự án, cho thấy sự phổ biến và ứng dụng rộng rãi của nó trong lĩnh vực blockchain.
• Khả năng linh hoạt: Substrate nổi bật với khả năng linh hoạt trong việc xử lý các thao tác phức tạp. Tùy thuộc vào mục tiêu của từng dự án, bạn có thể chọn từ các module có sẵn hoặc tự phát triển các module mới. Công cụ này hỗ trợ nhiều cơ chế đồng thuận như PoA (Proof of Authority), PoS (Proof of Stake), DPoS (Delegated Proof of Stake), và NPoS (Nominated Proof of Stake).
• Tính tương thích và dễ sử dụng: Substrate sử dụng ngôn ngữ Rust, vốn tương tự như JavaScript về cú pháp lệnh và gần gũi với C++ về mặt logic. Nếu bạn đã có nền tảng vững chắc với JavaScript, việc làm quen với Rust sẽ trở nên dễ dàng hơn, giúp bạn nhanh chóng phát triển và triển khai các giải pháp blockchain.

Các tính năng không thể qua bỏ của Substrate

Ngoài những thông tin đã được đề cập về Substrate, hãy cùng tìm hiểu chi tiết các tính năng nổi bật của công cụ này qua những điểm sau:

• Linh hoạt: Substrate làm cho quá trình xây dựng blockchain trở nên nhanh chóng và đơn giản hơn bao giờ hết. Tính linh hoạt của nó cho phép bạn dễ dàng tùy chỉnh và triển khai các giải pháp blockchain mà không gặp phải các rào cản phức tạp.
• Nguồn mở: Substrate hoạt động trên nền tảng mã nguồn mở, điều này có nghĩa là bạn có thể tiếp cận và tham gia vào một cộng đồng phát triển năng động. Các nhà phát triển, dù là cá nhân hay tổ chức, có thể tận dụng các công cụ và tính năng tiên tiến nhất, đồng thời góp ý và cải thiện hệ thống dựa trên nhu cầu thực tế của người dùng.
• Khả năng tương thích: Substrate cung cấp hai lựa chọn chính cho các nhà phát triển: khả năng tương thích cao với các hệ thống hiện tại và bảo mật, hiệu quả trong việc tương tác, hoặc khả năng xử lý dữ liệu chuỗi chéo và ngoài chuỗi. Mặc dù mỗi phương án có những điểm mạnh và hạn chế riêng, Substrate giúp giải quyết những vấn đề này một cách triệt để thông qua các cầu nối, lời tiên tri và giao thức tương thích.
• Future-Proof: Trong bối cảnh công nghệ blockchain phát triển mạnh mẽ với hàng ngàn dự án mới ra đời, Substrate đảm bảo khả năng tương thích với các xu hướng công nghệ tương lai như các cơ chế đồng thuận mới, thư viện mật mã tiên tiến và các lĩnh vực tri thức bằng không. Điều này giúp bạn đảm bảo rằng các dự án của mình sẽ luôn được cập nhật và duy trì tính cạnh tranh trong thời gian dài.

Thành phần chính trong cấu trúc cơ bản của Substrate

Substrate không chỉ nổi bật với tính linh hoạt trong thao tác mà còn mang lại nhiều lợi ích quan trọng trong việc phát triển blockchain. Dưới đây là một số điểm nổi bật về cấu trúc và tính năng của Substrate:

Cấu trúc Substrate

Các mảng chính của một Substrate bao gồm:

• Định dạng nhị phân: dạng WebAssembly.
• Ngôn ngữ lập trình: Rust.
• Mạng lưới: LibP2P.
• Thuật toán đồng thuận: Hybrid PBFT/Aurand.
• Randomness Beacon: Collective coin flipping.
• Thuật toán xác minh: Edwards-Cure E25519.
• Chức năng hashing: Blake2d.
• Cấu trúc địa chỉ: Version Base-58+Blacke2b checksum.

Khi áp dụng WebAssembly (WASM), Substrate nổi bật như một giải pháp hứa hẹn với hiệu suất công việc vượt trội. Việc tích hợp WASM không chỉ tối ưu hóa hiệu suất mà còn đơn giản hóa quá trình nâng cấp hệ thống, loại bỏ nhu cầu thực hiện các fork phức tạp. Substrate, được phát triển bằng ngôn ngữ Rust, cho phép mã nguồn được biên dịch thành các tệp thực thi và chạy mượt mà qua công cụ WebAssembly. Điều này không chỉ đảm bảo sự ổn định và hiệu quả của ứng dụng mà còn hỗ trợ khả năng nâng cấp dễ dàng và liên tục mà không làm gián đoạn hoạt động của hệ thống.

Mức độ tương thích Substrate đối với nhà phát triển

Dựa vào các mục tiêu của dự án, việc tích hợp và tùy chỉnh các tính năng trong Substrate trở nên dễ dàng và hiệu quả hơn bao giờ hết. Substrate cung cấp một loạt các tính năng tương thích để hỗ trợ các nhà phát triển trong việc xây dựng và triển khai các giải pháp blockchain:

• Hợp đồng thông minh với WASM: Substrate cho phép triển khai các quy trình dự án thông qua hợp đồng thông minh được biên dịch bằng WebAssembly (WASM), mang lại hiệu suất và linh hoạt cao.
• Triển khai đa chuỗi: Các tính năng của Substrate hỗ trợ triển khai đa chuỗi, giúp kết nối và tương tác hiệu quả giữa nhiều mạng blockchain khác nhau.
• Mã hóa giao dịch tự động: Tất cả các giao dịch được thực hiện bởi nhà phát triển có thể được mã hóa tự động, đảm bảo tính bảo mật và minh bạch.
• Quản lý cuộc gọi không đồng bộ: Substrate cung cấp tính năng hạn chế các cuộc gọi không đồng bộ hiện tại trên công cụ, giúp cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống.
• Đánh giá tài khoản: Tính năng này cho phép các trader và nhà phát triển dễ dàng nhận định và quản lý các cấp độ tài khoản trong hệ thống.
• Tối ưu hóa quản lý và tổ chức: Substrate hỗ trợ các công cụ tiên tiến để thu thập ý kiến, đánh giá các lựa chọn, và đưa ra quyết định dựa trên phản hồi từ các bên liên quan, giúp quản lý và tổ chức dự án một cách hiệu quả.

Các hợp đồng chính được xây dựng trên Substrate

• Solidity
• Check Smart Contract
• EVM Smart Contract
• Layer 1: Smart Contract

Tổng quan về Substrate và Cosmos SDK

Substrate và Cosmos SDK (còn gọi là Cosmos và Polkadot) đều được thiết kế nhằm cung cấp các bộ công cụ mạnh mẽ cho việc phát triển phần mềm, đặc biệt là trong lĩnh vực xây dựng blockchain. Mục tiêu chung của cả hai công cụ này là hỗ trợ các nhà phát triển trong việc tạo ra và triển khai blockchain một cách nhanh chóng và hiệu quả, với sự lựa chọn phong phú về các module sẵn có hoặc khả năng tự phát triển module theo nhu cầu riêng.

Sự khác biệt chính giữa Cosmos SDK và Substrate là:

• Ngôn ngữ hỗ trợ: Cosmos SDK tích hợp ngôn ngữ Go, trong khi Substrate hỗ trợ nhiều ngôn ngữ đã được biên dịch thành WebAssembly (WASM). Điều này mang lại sự linh hoạt vượt trội cho Substrate, giúp các nhà phát triển dễ dàng áp dụng và tùy chỉnh theo nhu cầu của mình. Nhờ đó, Substrate có thể cung cấp nhiều tiện ích hơn so với Cosmos SDK.
• Linh hoạt và dễ sử dụng: Cosmos SDK nổi bật với thiết kế dễ sử dụng và tính linh hoạt cao, điều này giúp cho việc phát triển ứng dụng và các giải pháp kỹ thuật trở nên thuận tiện hơn. Cosmos đã thu hút một lượng lớn nhà phát triển nhờ vào sự đơn giản và khả năng mở rộng tốt của nó, đặc biệt là trên nền tảng Tendermint.
• Thách thức kỹ thuật: Trong khi Substrate cung cấp một loạt các công cụ mạnh mẽ, đôi khi nó gặp phải vấn đề về độ ổn định và hiệu suất, dẫn đến sự chậm trễ trong triển khai và ảnh hưởng đến niềm tin của người dùng. Điều này đã xảy ra trong quá trình triển khai của các dự án lớn như Cosmos mainnet vào năm 2019 và Polkadot mainnet vào năm 2021. Các công cụ phát triển mới hơn đã dần chiếm ưu thế trong thị trường khi Substrate gặp phải những vấn đề này.

Blockchain ở Polkadot được xây dựng dựa theo cơ chế nào?

Để tạo ra một blockchain kết nối và tương thích tối ưu với Polkadot, các nhà phát triển thường phải dựa vào phương pháp truyền thống, tích hợp các tính năng xác minh block trong WebAssembly nhằm nâng cao bảo mật và giảm nguy cơ bị hacker tấn công. Tuy nhiên, phương pháp này có thể tốn nhiều thời gian và công sức. Để đơn giản hóa quy trình, dưới đây là ba phương pháp xây dựng blockchain nhanh chóng và hiệu quả mà các nhà phát triển nên cân nhắc:

Substrate Core

Nếu phương pháp truyền thống khiến bạn cảm thấy mất nhiều thời gian và công sức, Substrate Core có thể là giải pháp lý tưởng. Với các tính năng nổi bật như đồng bộ hóa RPC, lưu trữ, đồng thuận, mã hóa, cơ sở dữ liệu, triển khai node riêng và mạng lưới, Substrate Core giúp đơn giản hóa quá trình xây dựng blockchain, tiết kiệm thời gian đáng kể cho các nhà phát triển.

Substrate SRML

Công cụ Substrate SRML (Substrate Runtime Module Library) cho phép bạn dễ dàng thiết lập và cấu hình các module phù hợp với nhu cầu của mình. Bạn có thể phát triển module tùy chỉnh hoặc sử dụng các module có sẵn để tích hợp vào dự án của mình. SRML cung cấp một cách tiếp cận linh hoạt và tiện lợi, giúp rút ngắn thời gian triển khai.

Substrate Node

Substrate Node là một công cụ lý tưởng cho việc xây dựng blockchain theo ý muốn. Với Substrate Node, các thao tác thiết lập blockchain trở nên đơn giản và trực quan hơn. Bạn chỉ cần tập trung vào việc cung cấp các tệp cấu hình JSON, giúp quy trình triển khai trở nên nhanh chóng và hiệu quả hơn.

Ai phát minh ra nền công nghệ Substrate?

Trong lĩnh vực blockchain, Tiến sĩ Gavin Wood không chỉ là một trong những nhà đồng sáng lập Ethereum, mà còn là nhân vật chủ chốt trong việc phát triển công nghệ blockchain. Ông không chỉ có vai trò quan trọng trong việc tạo ra ứng dụng khách Parity Ethereum mà còn tham gia vào các dự án đáng chú ý như Zcash và Bitcoin. Đặc biệt, sự đóng góp của ông trong việc phát triển Polkadot và Substrate đã tạo ra những bước tiến quan trọng trong ngành.

Vào năm 2008, Gavin Wood được mời tham gia sự kiện Web3, nơi ông đã có một bài phát biểu nổi bật, giới thiệu công cụ Substrate cùng với các tính năng tiên tiến của nó. Trong bài phát biểu này, ông đã nhấn mạnh khả năng đáng chú ý của Substrate, đó là khả năng tạo ra một blockchain hoàn chỉnh chỉ với một chiếc máy tính xách tay, chứng minh sự linh hoạt và tiềm năng mạnh mẽ của công cụ này trong việc phát triển blockchain.

Các dự án được triển khai trên công cụ Substrate

Hiện nay, nền tảng công cụ Substrate đã hỗ trợ triển khai hơn 170 dự án blockchain, bao gồm nhiều cái tên nổi bật như Chain Link, Chain X, Clover, Kilt, Kusama, và Plasma.

Sự gia tăng liên tục số lượng dự án trên Substrate không chỉ chứng tỏ sự phổ biến ngày càng rộng rãi của nền tảng này mà còn khẳng định vai trò quan trọng của nó trong sự phát triển của hệ sinh thái blockchain. Những con số này phản ánh sự tin tưởng và áp dụng mạnh mẽ của Substrate trong cộng đồng blockchain, đồng thời mở ra cơ hội cho nhiều đổi mới và ứng dụng sáng tạo trong tương lai.

Kết luận

Sau khi khám phá chi tiết về Substrate, các nhà phát triển sẽ nhận ra rằng Substrate đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng các nền tảng blockchain hiệu quả và linh hoạt, đồng thời tối ưu hóa khả năng tích hợp với Polkadot. Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này từ chúng tôi sẽ giúp các bạn hiểu rõ hơn về Substrate và áp dụng nó một cách tối ưu nhất trong các dự án blockchain của mình.