分分種發鏈的背後，Substrate技術框架能否開啟跨鏈時代
在今天的Web3峰會上，前以太坊聯合創始人，現Polkadot（波卡）鏈創始人Gavin Wood通過一臺全新的Mac電腦，在15分鐘內開發了一條全新的區塊鏈，可謂驚豔四座。而其用到的，正是被Parity公司稱為Substrate的一種技術方案。
如果你關注Polkadot的開發進展，你可能會多次看到“Substrate”這個詞。它是Polkadot專案的重要組成部分，但網路上有關它的資訊，是非常有限的。它並沒有出現在Polkadot的白皮書或者黃皮書當中，而關於它的規範說明書正在不斷地被修改和完善。從較高的層面上來看，Substrate是用於建立密碼貨幣和其它去中心化系統的一種新框架。
根據Parity Technologies公司軟體開發者Jack Fransham 撰寫的《 ofollow,noindex" target="_blank">什麼是Substrate？ 》這篇文章，我們可以得到以下這些資訊：
雖然Polkadot是使用Substrate構建的，但Substrate並不只屬於Polkadot，任何專案方或個體都可以通過Substrate來構建自己的區塊鏈，這不需要等待Polkadot的完成，你甚至無需釋出概念驗證，就可以開始使用該框架來開發區塊鏈。而等到Polkadot主網上線之後，這些通過Substrate構建的區塊鏈，都可以無縫地和Polkadot鏈進行互動。
那Substrate到底屬於什麼呢？你可以將其視為Express應用程式框架，或者另一個Web應用框架，但它是用於構建分散式或去中心化系統的（例如密碼貨幣或訊息匯流排（Message Bus））。正如大多數Web應用不需要重新實現自己的HTTP版本一樣，Polkadot團隊認為，大家都從頭開始構建網路和共識程式碼，是一件非常浪費精力的事。如果你想使用Substrate來構建一個新專案，你所要做的，就是在你的程式碼中實施非常少量的hooks函式，然後你就可以免費獲得：
- 共識，終結性和區塊投票邏輯。即使你並不是在構建一個密碼貨幣，這也是可取的，這意味著你可以免費獲得拜占庭容錯共識。因此，即使系統中的部分節點被攻破了，或者轉為了惡意節點，系統也能夠繼續正常工作；
- 一個高效的、確定性的沙盒WebAssembly runtime（應用的執行環境），它可用於執行智慧合約，甚至執行其它基於Substrate的專案。你不需要使用WebAssembly，當然，你也可以編寫自己的虛擬機器直譯器，但Polkadot團隊堅信使用WebAssembly runtime的好處，這樣做你就可以利用全球開發社群為其建立的各種工具；
- 能夠在瀏覽器中無縫執行節點，它可與任何桌面或雲節點進行通訊；
- 跨平臺的資料庫和檔案儲存抽象，甚至它可以在瀏覽器中運作;
- 無縫客戶端更新，任何可能影響共識的更新，都是通過將程式碼編譯到WebAssembly，並將其部署為網路上的另一條訊息來處理的。不僅如此，你還可以儲存自己希望的多版本的共識程式碼，並且Substrate將處理相關複雜性，確保正在執行的本機程式碼與當前部署的WebAssembly程式碼保持一致。
- 當Polkadot網路正式上線時，你可以立即將自己的專案與Polkadot網路無縫對接……
而對於私密交易的區塊鏈實現而言，想要通過Substrate框架進行構建可能會更復雜。此外，截至目前，該技術方案的很多技術名稱都沒有定稿，所以你會在不同的地方看到不同版本的說法。但這裡有一些簡單的關於你需要實現什麼，才能啟動並執行一個完整的區塊鏈：
（1）、一個根據前一區塊頭來建立新等待區塊的函式，這個區塊頭包含：
- 區塊高度；
- 對區塊狀態的”加密承諾“，這對於驗證區塊是否正確的輕客戶端而言，是非常重要的。加密承諾與雜湊具有相同的作用，你無法在不使承諾失效的情況下更改狀態；
- 對區塊體內所有外在因素的加密承諾，防止外在因素被改變；
- 區塊的父級雜湊值；
- 一些額外的任意資料，這類資料的一個用例是用於客戶端更新，因為輕客戶端僅同步區塊頭資訊，如果要更新它們，就不能以一種外部的方式實現更新，否則輕客戶端就不會接受它們；
（2）、一種將外部資料（例如交易）新增到等待區塊的函式。它也會更新鏈的狀態（例如，賬戶餘額）； （3）、獲取等待區塊，並從中生成完成區塊（finished block）的函式，然後這些完成區塊，就可以在整個網路中得到傳播； （4）、執行現有區塊的一個函式，它是由全節點來負責執行的，它可以確認接收到的區塊，在被接受之前是有效的。例如，在一個價值鏈中，你可以檢查沒有人嘗試轉移超過其餘額的資金。
而這種設計的其中一個缺點在於，你必須手動確保在建立區塊時完成狀態轉換，以及在執行現有區塊同步時 完成狀態轉換。如果你不這樣做，你可能會遇到共識問題！而在未來，這可能會發生一些變化，但在當前的實踐當中，這不會是一個很大的問題，因為你可能會把外部執行委託給一個公共函式；
此外，你需要提供一個驗證者集。這覆蓋了權威證明（proof-of-authority）、權益證明（POS）以及委託權益證明（DPOS）鏈，但目前Polkadot團隊無意在Substrate框架當中支援工作量證明（POW）鏈。
（Substrate簡短規範，來源：https://www.parity.io/substrate/）
而從以上這些資訊，我們不難看出，Polkadot團隊是希望通過Substrate技術框架來為其跨鏈大業進行鋪墊的，類似的跨鏈專案Cosmos也有這種設計，而Substrate的作用，類似於以太坊當前的ERC-20通證標準，只不過以前是人人發幣，以後便是人人發鏈。
更多的資料：
Video: Gavin Wood presenting Substrate at Event Horizon 2018 Video: Rob Habermeier presenting Substrate at Truebit's Berlin meetup