Substrate là gì? Ứng dụng Substrate trong hệ sinh thái blockchain

Substrate là gì? Hiện nay Substrate đang được ngành công nghệ máy tính sử dụng với mục đích xây dựng hệ sinh thái blockchain nhanh chóng, tiện lợi và thông minh. Công nghệ này được các chuyên gia nhận định là “Cosmos SDK” cho Polkadot. Vậy Substrate là gì? Các tính năng nổi bật của Substrate trong Polkadot? Tìm hiểu ngay qua nội dung bài viết sau!

Thuật ngữ Substrate là gì?

Substrate là gì trong ứng dụng blockchain?

Các nhà phát triển công nghệ sử dụng Substrate với mục đích như một công cụ phần mềm hỗ trợ việc thiết lập, tạo ra nền tảng blockchain riêng biệt trên Polkadot theo định hướng cá nhân. Polkadot hoạt động theo dạng layer o, khi đó các blockchain sẽ được tương thích và kết nối chặt chẽ với nhau. Điều này không chỉ tạo điều kiện thuận lợi cho việc chia sẻ thông tin dữ liệu mà còn tạo nên một hệ sinh thái mang tính phi tập trung. 

Hiện tại Polkadot đang cố gắng hoàn thiện, nâng cấp toàn diện để hướng tới mục tiêu xây dựng nên một hệ thống “Decentralized Web – Mạng phi tập trung”.  Lợi ích của việc làm này là giúp người dùng có thể dễ dàng quản lý được thông tin bảo mật cá nhân mà không phải phụ thuộc bất kỳ bên thứ ba như tổ chức hay chính phủ nào trước đó. Chính vì những tính năng nổi bật này mà Substrate đang được nhiều người sử dụng để xây dựng nên các blockchain phong phú thể loại.

Thế nhưng thành quả Polkadot Parachain lại là sản phẩm thực thi nhất của nền tảng công nghệ này. Sự kết hợp hoàn hảo giữa Substrate và Polkadot đã mang lại nhiều tính năng tiện ích cho người dùng. Ví dụ điển hình như Sharing Security, cho phép tương tác Cross-chain và sử dụng hệ sinh thái quy mô lớn của Polkadot.

Substrate và Polkadot có mức tương đồng với nhau hay không?

Trên thực tế, các chuyên gia phần mềm nhận định rằng Về bản chất công nghệ substrate không phải là một blockchain. Đây được xem như là một mảng cấu tạo ngoài khung SDK blockchain. Khi sử dụng Substrate, các nhà phát triển được phép tự do sáng tạo, thiết lập nền tảng blockchain theo định hướng mà mình đặt ra. Tuy nhiên, bất kỳ một công nghệ nào cũng luôn tồn tại những điểm mạnh và yếu riêng, phát triển một dự án trên general smart contract cũng không ngoại lệ. Cụ thể yếu điểm lớn nhất là người dùng bắt buộc phải sở hữu đầy đủ tất cả các quyết định thiết kế gốc của bản   blockchain. Tuy nhiên, đối với những quyết định này thường sẽ có một vài mục ưu tiên có sự thay đổi so với bạn.

Có thể nói vào mùa hè 2020, đây cũng là thời kỳ huy hoàng của DeFi, gas fee đã nhảy số ngoạn mục, tuy nhiên không có tính phí dẫn đến việc chi phí hoạt động on-chain trên Ethereum thường định mức cao vót. Cái kết đắng nhận được từ việc này là một số ý tưởng độc đáo, khả năng thực thi cao nhưng khi áp dụng thực tế là có hiệu suất hoạt động thấp. Nguyên nhân chính đến từ gas fee.

Black Hole Swap từ Hakka Finance chính là một trong những ví dụ minh họa điển hình nhất. Công nghệ này là một AMM, nó được xây dựng lên nhằm phục vụ Swap các Stablecoin. Black Hole Swap tích hợp mật thiết với các tính năng về hình thức vay vốn nhằm giải quyết vấn đề nguồn cung dư thừa trong khi vay không đủ. Điều này đồng nghĩa với việc Black Hole Swap có thể xử lý mọi giao dịch có tính quy mô cao hơn. Do đó đem lại cho người dùng nhiều tiện ích, cụ thể là tỷ giá tốt và mức trượt giá thấp.

Lúc này có thể khẳng định rằng BlackHoleSwap là một innovation product thực thụ. Tuy nhiên, kết quả thực tế nhận được từ sản phẩm khi đi vào hoạt động làm khiến nhiều người thất vọng. Bởi công nghệ này không thu hút nhiều người dùng DeFi, nguyên nhân cho sự việc này là gas fee khá cao cho mỗi lệnh giao dịch. Chính vì vậy, khách hàng mục tiêu của BlackHoleSwap chủ yếu là phục vụ Whales trong các hoạt động arbitrage (giao dịch chênh lệch giá).

Trên thực tế, một blockchain với đầy đủ các tính năng có thể được thiết lập trên Substrate mà không cần phải gắn vào relay chain của Polkadot. Thế nhưng để blockchain có thể tích hợp nhiều tính năng vượt trội và hiệu quả hơn thì việc kết nối với polkadot là giải pháp thông minh nhất.

Sự khác biệt giữa Substrate và Cosmos SDK

Nhìn chung cả Polkadot và Cosmos đều có tính năng dùng với mục đích dùng để phát triển phần mềm. Ngoài 2 cái tên này, chúng còn được giới công nghệ ưu ái gọi lần lượt là Substrate và Cosmos SDK. Hướng đích đến cuối cùng là giúp các nhà phát triển công nghệ dễ dàng thiết lập mạng lưới blockchain theo ý thích riêng biệt, bao gồm cả module khác nhau.

Tuy nhiên giữa hai công cụ này có những điểm khác biệt đặc trưng riêng:
– Ngôn ngữ mà Cosmos SDK hỗ trợ Go, trong khi đó Substrate hỗ trợ cho tất cả các ngôn ngữ được biên dịch thành WASM (Web Assembly). Nếu nói như vậy thì chúng ta có thể dễ dàng nhận biết rằng Substrate có sự linh hoạt và chủ động hơn cho các nhà phát triển công nghệ.
– Mặc khác, Cosmos chiếm ưu thế về kiến trúc linh động hơn, điều này giúp các nhà phát triển dễ dàng trong yếu tố kỹ thuật hơn khi sử dụng Substrate. Đồng thời phong cách thiết kế cũng trở nên rộng và phong phú hơn, cụ thể như Terra (LUNA).

Ngược lại ở phía Polkadot, khi sử dụng đòi hỏi tính kỹ thuật cao, điều này ảnh hưởng nhiều đến tiến độ thực hiện, gây mất niềm tin cho người dùng. Có thể nói nhận định này đã được minh chứng rõ ràng qua hai dự án lớn là: Cosmos mainnet vào 2019, Polkadot mainnet vào năm 2021. Tuy nhiên ưu điểm lớn nhất của Polkadot là công cụ được ra đời thuộc thế hệ phát triển sau. Do đó nó thừa hưởng tất cả các tính năng vượt trội, tạo ra một quy mô lớn ngoạn mục trong tương lai.

Những lợi ích mà công nghệ Substrate mang lại cho người dùng

Substrate – Công cụ hiện đại đóng vai trò quan trọng trong việc xây dựng blockchain hiệu quả

• Substrate là một trong các công cụ rất được ưa chuộng và sử dụng phổ biến, rộng rãi vì sự tiện lợi cùng các tính năng hiện đại hỗ trợ việc xây dựng một blockchain trong khoảng thời gian ngắn nhất. Công việc mà substrate đảm nhận trong quá trình xây dựng một blockchain là giai đoạn quan trọng và khó nhất. Có thể tóm tắt một cách cụ thể là công cụ này sẽ giúp đảm nhận các lớp dữ liệu và cơ chế đồng thuận. Việc của người dùng bây giờ sẽ rất đơn giản chỉ bằng các thao tác là đã có thể sở hữu một blockchain mới.
• Mãi đến năm 2018 Substrate mới được công bố và đưa vào sử dụng, tuy nhiên lợi ích mà nó đem lại là vô cùng lớn. Chính vì điều đó khiến cho Substrate nhận được nhiều sự yêu thích và tín nhiệm từ người dùng. Ở thời điện hiện tại đã có hơn 170 dự án đang tích hợp công nghệ này.
• Substrate đang đứng top đầu trong việc xử lý các thao tác khó với khả năng linh động hơn đối với các mạng lưới blockchain khác. Tùy theo mục tiêu ban đầu mà mỗi dự án sẽ hướng tới, các nhà phát triển sẽ lựa chọn cho dự án của mình các loại module có sẵn gắn vào hoặc tự phát triển từ nền tảng trước đó. Sau đây là một số cơ chế đồng thuận có thể chọn lựa như PoS, PoA, DPoS hoặc NPoS,…
• Substrate là con đường ngắn nhất để đưa bạn tiến lên hành trình trở thành một nhà phát triển blockchain chân chính. Ngôn ngữ  được lựa chọn cho công nghệ này là Rust, xét về dòng lệnh có nét tương đồng với JavaScript, về mặt logic lại khá giống C++. Do đó, nếu bản thân đã có nền tảng kiến thức về JS thì việc dùng Rust và thao tác trên nó sẽ không mất quá nhiều thời gian của bạn cũng như công sức bỏ ra.

Một số tính năng nổi bật của Substrate

Sử dụng Substrate để phát triển blockchain sẽ tạo mạng lưới mang tính phi tập trung công bằng và an toàn hơn

Với những nội dung được chia sẻ ở trên, chắc hẳn các bạn cũng nắm được khái niệm Substrate là gì. Nội dung tiếp theo mà chúng tôi muốn gửi đến bạn đó là một số tính năng nổi bật của Substrate trong việc xây dựng và phát triển blockchain? Khi sử dụng Substrate để tạo ra blockchain sẽ thiết lập nên một lưới mang tính phi tập trung, từ đó việc xác minh trở nên minh bạch, nhanh chóng và tiện lợi hơn.

• Linh hoạt: Việc áp dụng Substrate trong quá trình xây dựng blockchain trở nên dễ dàng và nhanh chóng hơn bao giờ hết.
• Mở: Việc cấp phép được nguồn mở rất phức tạp và không hề dễ dàng đối với một cá nhân hay tổ chức. Do đó, việc của các nhà phát triển bây giờ là cần một hệ thống kiến trúc thông minh có thể hỗ trợ và tương thích với các chức năng mới nhất hiện nay. Và điều quan trọng được nhắc đến ở đây là một cộng đồng mở có được ý kiến từ các cổ đông.
• Khả năng tương thích: Hiện tại đang có hai sự lựa chọn bắt buộc các nhà phát triển phải đánh đổi: 1 là khả năng tương thích, bảo mật và hiệu quả để tương tác, 2 là dữ liệu tồn tại ngoài chuỗi và chuỗi chéo. Cũng vì sự bất cập này đã hình thành nên các cầu nối, lời tiên tri và các giao thức có khả năng tương tác khác. Và tất cả đều có những ưu và nhược điểm riêng. Thế nhưng khi có sự hỗ trợ của Substrate các mối e ngại này được giải quyết triệt để. 
• Future-Proof: Hiện nay tốc độ phát triển của công nghệ Blockchain đang ngày một bức phá, vượt ngàn dự án được ra đời. Điều này làm bàn đạp giúp một số lĩnh vực mới phát triển theo như thư viện mật mã, tri thức bằng không hay cơ chế đồng thuận,… 

Cấu trúc cơ bản của một Substrate gồm những thành phần chính nào?

Ngoài thao tác dễ dàng và linh hoạt thì còn rất nhiều lợi ích khác mà Substrate mang lại trong việc xây dựng blockchain. Và để biết thêm công cụ Substrate được hình thành như thế nào? chúng ta cùng nhau tìm hiểu thêm tổng quan về cấu trúc của Substrate qua nội dung sau nhé:

Cấu trúc cơ bản của Substrate

Một Substrate bao gồm các mảng chính như sau:

• Định dạng nhị phân: 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 Ed25519
• Chức năng hashing: Blake2d
• Cấu trúc địa chỉ: Version Base-58 + Blacke2b checksum

Dựa vào việc sử dụng WebAssembly (WASM), Substrate là một ứng cử viên tiềm năng cao trong hiệu suất công việc. Đồng thời quá trình nâng cấp không cần fork vô cùng tiện lợi. Cấu trúc của Substrate được lập trình trên ngôn ngữ Rust, từ đó code được biên dịch thành tệp thực thi và RUN bằng công cụ WebAssembly.

Mức độ tương thích Substrate với nhà phát triển như thế nào?

Đối với Substrate, việc dựa trên mục tiêu mà các dự án do nhà phát triển đề ra để tự động kết hợp các tính năng và hoàn thành yêu cầu là điều rất dễ dàng.

Dưới đây là các tính năng tương thích mà Substrate đã được tích hợp là:

• Sử dụng hợp đồng thông minh WebAssembly (WASM) để thực hiện các quy trình của dự án.
• Thực hiện các tính năng để triển khai cấp độ đa chuỗi.
• Có thể tự động mã hóa tất cả các giao dịch của nhà phát triển.
• Tính năng cho phép người dùng hạn chế các cuộc gọi không được đồng bộ trên công cụ.
• Tính năng nhận định các cấp độ tài khoản.
• Tối ưu hóa đến mức tối đa trong việc quản lý và sắp xếp nhờ công cụ hiện đại cụ thể như: Đưa ra các ý kiến cho nhà phát triển lựa chọn, lấy thông tin liên quan trưng cầu, biểu quyết ý kiến của các đối tượng liên quan.

Các hợp đồng chính đang được xây dựng trên Substrate

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

Substrate và Cosmos SDK

Polkadot và Cosmos (Substrate và Cosmos SDK) đều được tạo ra để cung cấp bộ công cụ nhằm phát triển phần mềm. Mục đích duy nhất của việc này là giúp các nhà phát triển xây dựng blockchain chỉ thông qua một thao tác dễ dàng và có nhiều module sẵn khác nhau hoặc có thể tạo điều kiện để tự phát triển module riêng cho nhà phát triển.

Một số điểm khác biệt giữa hai module này là: Cosmos SDK được tích hợp thêm go, còn Substrate hỗ trợ tất cả các ngôn ngữ được biên dịch thành WASM, nó mang tính năng linh hoạt hơn. Chúng ta có thể thấy, Substrate mang lại sự tiện ích cho các nhà phát triển hơn là Cosmos SDK.

Mặc khác nhờ thao tác dễ dàng và sự linh hoạt của Cosmos đã khiến phần kỹ thuật có phần thoải mái hơn và cách thiết kế  sáng tạo thiên về ứng dụng của nó đã tạo nên một hệ tư tưởng mới cuốn hút hơn dựa trên Tendermint.

Ngược lại hoàn toàn thì Substrate, thiết kế và mặt kỹ thuật tương đối khó khăn không quá sáng tạo, hơn nữa còn hay bị delay khiến người dùng mất niềm tin. Điều này được xác thực một cách đúng nhất qua thời gian hoàn thành mainnet của 2 dự án: Cosmos mainnet vào 2019, Polkadot mainnet vào năm 2021. Với việc ra đời sau Substrate cũng có một lợi thế nhất định khi mở rộng thị trường người sử dụng.

Cơ chế xây dựng blockchain trên Polkadot

Xây dựng blockchain bằng công nghệ Substrate giúp việc kết nối với Polkadot tối ưu và hiệu quả hơn

Để xây dựng lên một blockchain kết nối hiệu quả và tương thích tối đa với Polkadot. Nhà phát triển thường sẽ xây dựng theo lối cũ và kèm theo tính năng xác minh block trong WebAssembly nhằm nâng cao tính bảo mật thông tin tránh bị hacker xâm nhập. Tuy nhiên, nếu làm theo quy cách cũ này sẽ mất khá nhiều thời gian. Dưới đây là 3 cách xây dựng blockchain đơn giản bất cứ ai cũng có thể sử dụng thông qua công cụ Substrate.

Substrate Core

Như ta đã biết các cách thông thường sẽ mất khá nhiều thời gian và công sức. Và điều đó sẽ là dễ dàng nếu sử dụng Substrate Core,  tại đây với nhiều tính năng vượt trội để xây dựng blockchain. Đây là một vài tính năng nổi bật cụ thể như: Đồng bộ hóa RPC, consensus, storage, triển khai các node riêng, encryption, network, database.

Substrate SRML

Khi thao tác trên công cụ Substrate Runtime Module Library (SRML),  nhà phát triển cần tìm hiểu các module tương thích và thiết lập cấu hình cho module đã được đưa ra trước đó. Nhà phát triển có thể sử dụng module có sẵn hoặc có thể tự phát triển riêng. 

Substrate Node

Substrate Node cũng là một lựa chọn không tồi để xây dựng blockchain theo ý thích riêng của mình. Khi làm việc với công cụ Substrate Node, các thao tác để có được blockchain sẽ không còn phức tạp nữa, việc của bạn chỉ cần cung cấp các tệp cấu hình JSON là được.

Cha đẻ của nền công nghệ Substrate là ai?

Tiến sĩ Gavin Wood nhà sáng lập nên công nghệ Substrate

Tiến sĩ Gavin Wood , đồng thời cũng là nhà đồng sáng lập Ethereum người nắm giữ nhiều bước tiến quan trọng trong ngành blockchain. Ông cũng là cha đẻ của ứng dụng khách Parity Ethereum và triển khai Bicoin và Zcash. Điển hình là phát triển trên công cụ Substrate và Polkadot.

Vào năm 2018, ông được mời tham gia sự kiện Web3, Tiến sĩ Gavin Wood đã có bài phát biểu giới thiệu về công cụ Substrate và các tính năng tiện ích kèm theo. Điều nổi bật trong nội dung mà ông đề cập đến là việc Substrate có thể tạo một blockchain đầy đủ mà chỉ cần một máy tính xách tay nhỏ gọn.

Một số dự án nổi bật được triển khai trên Substrate

Hiện nay đã có hơn 170 dự án mạng blockchain đã được triển khai từ nền tảng công nghệ Substrate. Một số ví dụ điển hình như: Clover, Kilt, Plasma, Chain Link, Kusama, Chain X,…

Tính tới thời điểm hiện tại, các dự án xây dựng trên nền tảng Substrate không chỉ dừng lại ở 170 mà nó ngày một tăng cao. Điều này cho thấy Substrate ngày càng được sử dụng rộng rãi và phổ biến hơn trên công cuộc chạy đua với blockchain.

Substrate giữ vai trò quan trọng trong quá trình xây dựng nên các nền tảng blockchain nhanh chóng, tiện lợi và tận dụng được tối đa các tính năng đối với Polkadot. Hiện nay, công nghệ thông minh này đang đáp ứng tốt và đầy đủ hết các tiêu chí do Polkadot đặt ra. Trong trường hợp muốn xây dựng nên một hệ sinh thái có quy mô lớn mà không dựa trên Substrate có lẽ khá khó khăn. Hy vọng với những nội dung được chia sẻ ở trên, bạn đọc nắm được Substrate là gì? Substrate được ứng dụng như thế nào trong việc tạo ra một hệ sinh thái đối với Polkadot? Đừng quên để lại những lời bình luận nếu bạn thắc mắc nhé!

Xem thêm:

Whitepaper là gì? Sử dụng Whitepaper ra sao cho hiệu quả?

All Time High là gì? Các quy tắc khi giao dịch cùng ATH

Proof Of Concept là gì? Ứng dụng POC như thế nào?

Trang Thái Hùng

Tôi là Trang Thái Hùng – tác giả của những bài viết trên ForexDictionary, với kinh nghiệm hơn 5 năm trong lĩnh vực đầu tư tài chính tôi muốn chia sẻ đến bạn đọc các kiến thức mà tôi đã tích luỹ được, vững kiến thức chọn được nơi đầu tư an toàn lợi nhuận khủng không còn là chuyện quá khó.