Визначення Substrate

Substrate — це фреймворк для створення блокчейнів, розроблений компанією Parity Technologies, який забезпечує гнучку та масштабовану інфраструктуру для проєктування індивідуальних блокчейнів. Як основний технологічний елемент екосистеми Polkadot, Substrate дозволяє розробникам швидко створювати повнофункціональні блокчейни з використанням модульних компонентів, не починаючи все з нуля. Фреймворк є технічною базою для проєктів, що підтримуються Web3 Foundation, а також широко використовується незалежними блокчейн-проєктами, і став важливим інструментом для поширення блокчейн-технологій.

Передумови: походження Substrate

Substrate виник як відповідь на ключову проблему блокчейн-розробки — як знизити технічні бар’єри для створення нових блокчейнів. У 2018 році доктор Ґевін Вуд, засновник Parity Technologies і колишній CTO Ethereum, запропонував і очолив розробку Substrate. Фреймворк базується на досвіді Parity у створенні клієнтів Ethereum і мережі Polkadot.

Основна ідея розробки Substrate — це «набір інструментів для блокчейн-розробника», який допомагає уникнути дублювання роботи, характерного для традиційної розробки блокчейнів. До Substrate розробники кожного нового блокчейн-проєкту змушені були створювати базові компоненти — мережевий рівень, механізми консенсусу, обробку транзакцій — з нуля. Це вимагало багато часу й ресурсів і нерідко призводило до появи вразливостей у безпеці.

З роками Substrate став зрілим проєктом з відкритим кодом із активною спільнотою розробників, який постійно оновлюють та вдосконалюють для адаптації до змін у блокчейн-індустрії. Від старту як технологічної основи Polkadot до широкого застосування в багатьох блокчейн-проєктах, Substrate довів свою значущість як інфраструктура для блокчейнів.

Механізм роботи: як функціонує Substrate

Головний принцип дизайну Substrate — це модульність і розширюваність. Архітектура містить кілька основних шарів:

1. Core Layer: включає фундаментальні функції блокчейна — зберігання даних, мережеву комунікацію, обробку транзакцій.
2. FRAME Layer: модульний фреймворк для розробки рантайму, який дозволяє створювати логіку блокчейна за допомогою палетів (модулів).
3. Рантайм: містить бізнес-логіку блокчейна, компілюється у WebAssembly, підтримує оновлення без форків.
4. API-шар: забезпечує інтерфейси для інтеграції з блокчейном.

Робочий цикл Substrate демонструє його гнучкість:

1. Розробники обирають готові палети, які відповідають вимогам проєкту — управління акаунтами, механізми управління, функціонал смарт-контрактів тощо.
2. За допомогою API ці модулі комбінують і налаштовують для створення індивідуального рантайму блокчейна.
3. Код рантайму компілюється у WebAssembly і рідний бінарний код, що забезпечує продуктивність і переносимість.
4. Вузли виконують цей код, підтримують стан мережі та обробляють транзакції.

Унікальна особливість Substrate — це можливість «оновлення без форків», що дозволяє змінювати основну логіку блокчейна без хардфорків і значно підвищує гнучкість та здатність мережі до еволюції.

Які ризики та виклики має Substrate?

Незважаючи на потужні можливості Substrate для побудови блокчейнів, використання цього фреймворку має низку викликів:

1. Високий поріг входу: Substrate поєднує складні технології — Rust, WebAssembly, архітектуру блокчейнів, і це потребує часу для освоєння новими розробниками.

2. Компроміси між продуктивністю та масштабованістю: хоча Substrate пропонує різні механізми консенсусу, розробники повинні балансувати між безпекою, децентралізацією та пропускною здатністю, залежно від застосування.

3. Виклики в управлінні: блокчейни на Substrate потребують ефективних механізмів управління, інакше виникають труднощі з оновленнями або ризики централізації влади.

4. Зрілість екосистеми: порівняно з такими платформами, як Ethereum, інструменти розробки, документація та сторонні сервіси в екосистемі Substrate ще перебувають у процесі розвитку.

5. Регуляторна невизначеність: як фреймворк для кастомізації блокчейнів, різні застосування Substrate можуть стикатися з регуляторними обмеженнями в різних юрисдикціях, особливо у сферах DeFi та ідентифікації особи.

З розширенням сфери застосування Substrate спільнота активно працює над вирішенням цих викликів — покращує документацію, спрощує API, вдосконалює інструменти для розробників, щоб знизити поріг входу, а також оптимізує продуктивність через технічні оновлення та рішення для масштабування.

Substrate як фундаментальний фреймворк для сучасної блокчейн-розробки є важливим етапом еволюції блокчейн-технологій — від окремих застосувань до універсальної інфраструктури. Зменшуючи бар’єри для розробки, підвищуючи гнучкість налаштувань і забезпечуючи сумісність, Substrate суттєво сприяє популяризації блокчейн-технологій. З розвитком екосистеми Web3 Substrate дедалі більше інтегрує різні блокчейн-мережі, підтримує складні сценарії та сприяє стандартизації технологій. Як інструмент для створення блокчейнів Substrate змінює не лише підходи до їх розробки, а й розширює уявлення про межі та можливості блокчейн-технологій.