Tác giả gốc: Yuki, PaperMoon

Từ Substrate ban đầu cho đến Polkadot SDK hiện tại, mục tiêu của Polkadot chưa bao giờ là theo đuổi hiệu suất tối ưu của một chuỗi đơn lẻ, mà là xây dựng một nền tảng chung để phục vụ nhiều chuỗi không đồng nhất, cho phép bất kỳ ai cũng có thể tạo ra blockchain của riêng mình giống như các khối xây dựng.

Hệ thống này nhấn mạnh vào khả năng kết hợp hơn là khả năng tương thích; cộng tác ở cấp độ hệ thống hơn là tối ưu hóa một điểm. Thông qua quản trị mô-đun, cơ chế bảo mật và giao thức chuỗi chéo gốc (XCM), nó cung cấp cho các nhà phát triển tương lai một "trật tự cơ bản có thể tái sử dụng".

Như Gavin Wood đã phát biểu, Polkadot không phải là "một chuỗi mới có khả năng tương thích khối lượng", mà là một hệ thống xây dựng chuỗi phục vụ cho sự đổi mới hệ sinh thái và tương lai của nhiều chuỗi. Polkadot SDK là hình thức mới nhất của cỗ máy này - một giao diện thống nhất, một ngăn xếp phát triển được chuẩn hóa và một công cụ xây dựng chuỗi đa máy ảo (VM).

Lịch sử và hạn chế của Substrate

Ra mắt bởi Parity vào năm 2018, Substrate là một nền tảng phát triển blockchain dạng mô-đun được viết bằng Rust, cung cấp nền tảng kỹ thuật cốt lõi cho mạng chính Polkadot và hàng chục chuỗi trong hệ sinh thái của nó. Đổi mới lớn nhất của nó nằm ở việc chia nhỏ các thuật toán đồng thuận, logic thời gian chạy, mô hình tài khoản, quản trị tài sản và hợp đồng thông minh thành các mô-đun pallet có thể kết hợp tự do. Bất kỳ nhóm nào cũng có thể xây dựng một blockchain tùy chỉnh như các khối xây dựng, giúp Substrate được công nhận rộng rãi là nền tảng Layer-0 thực sự đầu tiên trong ngành.

Polkadot Substrate tiên phong trong một phương pháp tiếp cận mới trong phát triển blockchain, chuyển đổi khái niệm xây dựng chuỗi từ một thiết kế độc lập và khép kín sang một blockchain tùy chỉnh "giống như lego". Các nhà phát triển có thể tự do lắp ráp các mô-đun chức năng như quản trị, staking, hợp đồng, danh tính và DEX thông qua hệ thống FRAME, đạt được "phát triển mô-đun cấp chuỗi" và nhanh chóng xây dựng các chuỗi ứng dụng cho DeFi, NFT, DID và các kịch bản khác.

Thiết kế này cho phép hệ sinh thái Polkadot ban đầu thúc đẩy sự đa dạng phong phú của các cải tiến cấp chuỗi trong một khoảng thời gian rất ngắn.

Tuy nhiên, mức độ tự do tùy chỉnh cao do tính mô-đun mang lại cũng mang lại gánh nặng phân mảnh ở cấp độ hệ sinh thái. Sau nhiều năm lặp lại, mã và chức năng để xây dựng một parachain bị phân tán trên nhiều kho lưu trữ mã, chẳng hạn như Substrate, Cumulus và Polkadot. Mỗi dự án phụ thuộc vào các phiên bản khác nhau và sử dụng các nhánh khác nhau, dẫn đến sự mất kết nối nghiêm trọng giữa API và hệ thống tài liệu.

Để tránh xung đột với nhánh chính, nhiều nhóm phải fork các runtime của riêng mình và duy trì phiên bản thủ công, dẫn đến khó khăn trong việc hợp nhất hệ sinh thái với nhánh chính, đồng bộ hóa liên kho lưu trữ phức tạp và cập nhật phiên bản bị trì hoãn. Khi các phụ thuộc và giao diện cơ bản phát triển độc lập, toàn bộ hệ sinh thái phải đối mặt với ba nút thắt cổ chai lớn:

● Khó nâng cấp: Thân chính tiến triển chậm, các bản cập nhật mô-đun yêu cầu đồng bộ hóa thủ công và nhiều chuỗi vẫn sử dụng phiên bản cũ trong thời gian dài.

● Khó khăn trong việc cộng tác: Không thể sử dụng lại trực tiếp thời gian chạy từ các nhóm khác nhau và việc phát triển mô-đun chia sẻ hoặc chuỗi chéo đòi hỏi phải thực hiện công việc lặp đi lặp lại.

● Khó phổ biến: Tài liệu và chuỗi công cụ rời rạc, đường cong học tập dốc, khiến các nhà phát triển mới khó có thể nắm vững quy trình phát triển ở cấp độ chuỗi một cách có hệ thống.

Kết quả cuối cùng là tính tự do mô-đun của Substrate thực sự đã tạo ra sự phân mảnh ở cấp độ hệ sinh thái. Do đó, Parity đã thực hiện một bước quan trọng: hợp nhất và tích hợp tất cả các mô-đun cốt lõi, giao diện và kho lưu trữ thành một Polkadot SDK hoàn chỉnh và được chuẩn hóa.

Sự ra đời của Polkadot SDK: Tái cấu trúc một khuôn khổ thống nhất

Sau nhiều năm hợp tác rời rạc, Parity cuối cùng đã quyết định thực hiện hợp nhất kiến ​​trúc lịch sử vào năm 2023–2024.

Nhóm chính thức đã hợp nhất Substrate, Cumulus, Polkadot (cũng như FRAME và các kho lưu trữ liên quan đến nút) thành một cơ sở mã duy nhất: Polkadot SDK.

Trong một thời gian dài, sự phát triển độc lập của nhiều kho lưu trữ đã khiến các nhà phát triển phải tốn nhiều năng lượng vào việc cộng tác giữa các dự án, cập nhật phụ thuộc và quản lý phiên bản.

Polkadot SDK loại bỏ hoàn toàn tình trạng đồng bộ hóa và xung đột thường xuyên giữa nhiều kho lưu trữ thông qua quản lý phụ thuộc thống nhất, thông số kỹ thuật phát triển chuẩn hóa và cơ chế cập nhật mã đồng bộ.

Trong thông báo sáp nhập, Parity đã tuyên bố rõ ràng rằng bước đi này nhằm mục đích chuyển đổi Substrate từ một "khung kỹ thuật linh hoạt" đơn thuần thành một giao thức chuẩn hóa hỗ trợ toàn bộ hệ sinh thái Polkadot. Thư viện Polkadot SDK mới tích hợp tất cả các thành phần cốt lõi của Polkadot.

● Substrate: Cung cấp thời gian chạy blockchain, sự đồng thuận và các mô-đun cốt lõi;

● FRAME: Xây dựng hệ thống mô-đun pallet để triển khai logic thời gian chạy có thể cắm được;

● Cumulus: Là lớp bộ điều hợp parachain, nó cho phép các chuỗi kết nối trực tiếp với các chuỗi chuyển tiếp;

● Nút Polkadot: Xác định ngăn xếp giao thức của nút chính và logic truyền thông mạng.

Cấu trúc kỹ thuật cốt lõi của Polkadot SDK

Tất cả các mô-đun, phụ thuộc và tài liệu hiện được hợp nhất trong một kho lưu trữ , với tài liệu di chuyển và lịch sử cập nhật đầy đủ.

Điều này có nghĩa là các nhà phát triển không còn cần phải tìm kiếm, ghép nối và gỡ lỗi trong nhiều kho lưu trữ mã nữa mà có thể xây dựng, gỡ lỗi và triển khai toàn bộ chuỗi trong một môi trường thống nhất, cải thiện trải nghiệm của nhà phát triển từ "tính mô-đun linh hoạt" thành "có thể cấu thành trên toàn bộ hệ sinh thái".

Polkadot SDK sau này đã nhận được sự công nhận rộng rãi từ các nhà phát triển và cộng đồng hệ sinh thái.

Nó không chỉ tạo thành nền tảng cho những đổi mới cấp chuỗi trong tương lai của Polkadot mà còn giúp các nhà phát triển dễ dàng xây dựng Appchain hoặc Rollup của riêng mình theo cách mô-đun.

Hệ thống tài liệu, cấu trúc API và công cụ xây dựng được thống nhất hoàn toàn, giúp giảm đáng kể thời gian học tập và cải thiện đáng kể hiệu quả cộng tác.

Đối với Parity, sự tích hợp này thể hiện sự phát triển đáng kể về mặt kiến ​​trúc kể từ khi Polkadot ra đời; đối với toàn bộ hệ sinh thái, Polkadot SDK đánh dấu sự khởi đầu thực sự của sự chuyển đổi từ "sự cùng tồn tại đa chuỗi" sang "sự hợp tác đa chuỗi". Substrate cung cấp sự tự do để tạo chuỗi, trong khi SDK cung cấp trật tự cho hệ sinh thái.

Từ SDK đến REVM: Kết quả tất yếu của việc bản địa hóa EVM

EVM gốc được hỗ trợ sẵn trên Polkadot. Sự xuất hiện của REVM cho phép các chuỗi dựa trên Polkadot SDK dễ dàng tích hợp tất cả các chức năng của Ethereum. Điều này có nghĩa là Polkadot không còn phụ thuộc vào bất kỳ giải pháp tương thích EVM bên ngoài nào nữa, mà thay vào đó tích hợp trực tiếp môi trường thực thi cốt lõi của hệ sinh thái Ethereum vào hệ thống riêng của mình.

Trong những ngày đầu của hệ sinh thái Polkadot, khả năng tương thích EVM được xử lý độc lập bởi mỗi parachain. Các chuỗi như Moonbeam, Astar và Acala đã áp dụng khuôn khổ Frontier do Parity cung cấp, một phương pháp tiếp cận mô-đun để triển khai chức năng EVM. Mô hình này mang lại cho parachain tính linh hoạt cao nhưng cũng tạo ra sự phân mảnh kỹ thuật, yêu cầu mỗi chuỗi phải tự duy trì mô-đun Frontier, quản lý khả năng tương thích RPC, gỡ lỗi logic EVM và khắc phục các sự cố tương thích.

Đội ngũ Parity đã trực tiếp nhúng công cụ EVM dưới dạng REVM vào SDK chính, đặt nó bên cạnh FRAME, Cumulus và XCM như một mô-đun cốt lõi. EVM tương thích với các tiện ích bổ sung từ nhiều chuỗi song song khác nhau và đã được chính thức tích hợp vào lõi hệ thống, trở thành một tính năng tiêu chuẩn của Polkadot.

REVM được Parity viết lại bằng Rust và tương thích hoàn toàn với kiến ​​trúc Polkadot SDK. Việc tạo ra REVM không phải là một lớp tương thích bổ sung, mà là một sự tích hợp ở cấp độ hệ thống.

Các tính năng cốt lõi bao gồm:

● Triển khai Rust: Hiệu suất cao, an toàn cho bộ nhớ và tích hợp liền mạch với các thành phần SDK khác;

● Tích hợp gốc: REVM được biên dịch trực tiếp vào Polkadot SDK, loại bỏ nhu cầu sử dụng tiện ích bổ sung Frontier;

● Trải nghiệm nhà phát triển thống nhất: Tương thích với toàn bộ chuỗi công cụ Ethereum (Foundry, Hardhat, Ethers.js), nhà phát triển có thể sử dụng trực tiếp các công cụ Ethereum hiện có "ngay lập tức";

● Không tốn chi phí di chuyển: Hợp đồng Solidity có thể được triển khai tới mạng chính Polkadot hoặc bất kỳ chuỗi SDK nào mà không cần sửa đổi;

● Thống nhất cấp hệ sinh thái: Tất cả các chuỗi mới đều có khả năng thực thi EVM theo mặc định, không còn phụ thuộc vào các dự án riêng lẻ như Moonbeam để cung cấp điểm vào tương thích.

Điều này có nghĩa là việc triển khai và thực hiện các hợp đồng EVM sẽ lần đầu tiên trở thành chức năng gốc ở cấp độ mạng chính Polkadot.

Sự ra đời của REVM không phải là kết quả của cạnh tranh bên ngoài, mà là một sản phẩm tất yếu của việc tích hợp SDK. Khi các mô-đun và giao thức cơ bản được chuẩn hóa hoàn toàn, khả năng tương thích EVM sẽ tự nhiên được tích hợp vào tiêu chuẩn hệ thống, thay vì trở thành một plugin bổ sung. Đây cũng là lần đầu tiên Polkadot thực sự "hấp thụ Ethereum" ở lớp thực thi, đạt được bước nhảy vọt từ "khả năng tương thích" lên "bản địa".

Vào năm 2025, Parity quyết định viết lại toàn bộ khuôn khổ phát triển.

Polkadot SDK mới không chỉ kế thừa bản chất của Substrate mà còn biên dịch EVM của Ethereum trực tiếp vào lõi của nó.

Đây không chỉ là sự lặp lại phiên bản mà còn là sự tái cấu trúc triết lý cơ bản.

Polkadot không chỉ tương thích với Ethereum nữa mà còn hấp thụ và biến nó thành một phần cố định của Ethereum.

Nhưng câu hỏi đặt ra là—Polkadot có thể duy trì nguyên trạng, vậy tại sao lại phải mạo hiểm viết lại toàn bộ SDK vào năm 2025 và đưa EVM trực tiếp vào nhân hệ thống?

Substrate, ban đầu được phát triển bởi Parity (công ty đứng sau sự phát triển cốt lõi của Polkadot), là một nền tảng phát triển blockchain dạng mô-đun dành cho Rust. Nó được sử dụng để xây dựng các blockchain tùy ý và bao gồm các mô-đun cốt lõi như đồng thuận, lưu trữ, mạng và thời gian chạy. Nó tạo thành nền tảng công nghệ cơ bản của mạng Polkadot.

Từ năm 2023 đến năm 2024, Parity đã hợp nhất Substrate, Cumulus (một mô-đun chuỗi chéo) và máy khách Polkadot thành một kho lưu trữ duy nhất có tên là Polkadot SDK (Bộ phát triển phần mềm) để đơn giản hóa cấu trúc phát triển và quản lý API.

Sự tích hợp này cho phép các nhà phát triển hoàn thành mọi công việc phát triển cho các mô-đun cấp chuỗi, sự đồng thuận, chuỗi chéo, nút, tài sản và quản trị bằng cách sử dụng một kho lưu trữ chính SDK duy nhất, do đó chuyển đổi quy trình từ "nhiều dự án sử dụng cùng một thư viện" thành "phát triển tích hợp ngăn xếp thống nhất".

Các thành phần cốt lõi của Polkadot SDK hiện tại:

Trong tương lai, REVM sẽ là một phần của hệ sinh thái PolkaVM/PVM với tư cách là mô-đun máy ảo hỗ trợ khả năng tương thích với EVM (Máy ảo Ethereum), tạo thành một phần của "giải pháp tương thích với EVM" cùng với pallet-revive + ETH-RPC.

Trong phiên bản mới nhất của Polkadot SDK, REVM đã được tích hợp rõ ràng vào các thành phần cốt lõi (tức là mô-đun chuẩn cho lớp thực thi hợp đồng thông minh). Tất cả các chuỗi SDK trong tương lai sẽ tự động hỗ trợ REVM/EVM mà không cần các tiện ích bổ sung hoặc gói tương thích của bên thứ ba. Chiến lược "cung cấp khả năng tương thích EVM gốc cho hệ sinh thái Polkadot" đã được củng cố trong cơ sở mã chính và tài liệu phát triển chính thức.

Công nghệ cốt lõi của Polkadot SDK

Polkadot SDK không chỉ là một "kho lưu trữ tích hợp", mà còn là một giao thức chuẩn hóa, định nghĩa lại logic của việc tạo ra blockchain. Mục tiêu cốt lõi của nó là đảm bảo "tính nhất quán ở cấp độ hệ thống" trong việc xây dựng, nâng cấp, tương tác xuyên chuỗi và quản trị blockchain, giải phóng các nhà phát triển khỏi các cấu hình kỹ thuật phức tạp để họ có thể tập trung vào kinh doanh và đổi mới.

Cấu trúc này khiến Polkadot SDK không chỉ là một "khung xây dựng chuỗi" mà còn giống một hệ điều hành có thể liên tục phát triển.

Như tài liệu chính thức nhấn mạnh: SDK không chỉ cung cấp các mô-đun mà còn xác định cách các mô-đun có thể cộng tác an toàn, chia sẻ tài nguyên và nâng cấp.

Từ Substrate đến Polkadot SDK: Tại sao EVM bước vào "Kỷ nguyên bản địa" với Polkadot

Bản thân Substrate không đi kèm với EVM; thay vào đó, nó được tích hợp động thông qua các pallet và mô-đun RPC trong kho lưu trữ Frontier. Bất kỳ chuỗi Substrate nào (như Moonbeam, Astar, Acala, v.v.) đều cần phải nhập các mô-đun này.

Các nút Frontier duy trì các cấu trúc dữ liệu bổ sung (băm khối Ethereum, chỉ mục giao dịch, nhật ký, v.v.) để đáp ứng các chức năng truy vấn chỉ mục RPC, do đó phát sinh chi phí tài nguyên cao hơn so với các nút Substrate thuần túy.

Một số nhà phát triển gọi nó là "Hộp cát Ethereum trong Substrate" vì nó mô phỏng toàn bộ mô hình lưu trữ và thực thi EVM bên ngoài môi trường Substrate.

Tuy nhiên, nó cũng mang lại một số hạn chế:

Phân khúc trải nghiệm người dùng: Ví điện tử kiểu Polkadot.js cần được kết hợp với Metamask. Tài sản EVM/ERC20 và Substrate thường hoạt động độc lập (một số dự án khắc phục điều này bằng cách ánh xạ địa chỉ và giao diện người dùng tùy chỉnh, nhưng bản chất vẫn như cũ).

Tiêu thụ tài nguyên cao: Các nút cần thực hiện lập chỉ mục chuyên dụng và phân tích khối cho các RPC liên quan đến EVM, làm tăng áp lực dữ liệu và lưu trữ (đặc biệt đối với ETH-style_block/explorer, v.v.).

Cô lập mô-đun EVM & Substrate: Các hợp đồng EVM gặp khó khăn khi gọi hoặc thao tác trực tiếp các pallet gốc của Substrate, khiến việc quản lý quyền/tái sử dụng logic trở nên phức tạp hơn và "hiệu ứng hộp cát" là điều hiển nhiên.

Để khắc phục những hạn chế này, Moonbeam parachain của Polkadot đã đạt được sự tích hợp sâu hơn với khả năng tương thích EVM trên nền tảng Frontier hiện có. Moonbeam không chỉ đơn thuần "tích hợp với Frontier"—mà còn viết lại Frontier một cách toàn diện và liên kết chặt chẽ với Substrate, nhúng các pallet EVM, pallet Ethereum, quản lý tài khoản và giao diện đồng thuận chuỗi chéo XCM vào thời gian chạy chính, đồng thời thống nhất việc phân phối Substrate cơ bản với các tài sản, sự kiện và quản trị EVM.

Moonbeam sử dụng thiết kế pallet cầu nối và ánh xạ đa lớp để ánh xạ địa chỉ EVM sang địa chỉ Substrate, cho phép các tài khoản chuyển tiền, quản lý tài sản và gọi pallet gốc một cách trơn tru giữa các lớp EVM và Substrate, giúp giảm đáng kể tình trạng mất kết nối giữa "ví kép" của người dùng (mặc dù định dạng khóa riêng tư khác nhau, nhưng hầu hết đều hỗ trợ chữ ký kép và nhận dạng tự động).

Các nút Moonbeam cung cấp cả Ethereum JSON-RPC và Substrate RPC cho thế giới bên ngoài, cho phép các nhà phát triển tương tác với cùng một tài sản bằng cách sử dụng Metamask/Hardhat/tools và Polkadot.js/app.

Tuy nhiên, mặc dù Moonbeam triển khai cầu nối ánh xạ giữa địa chỉ EVM và địa chỉ Substrate, các loại khóa riêng tư người dùng cơ bản và thuật toán chữ ký (Ethereum secp256k1 và Substrate sr25519/ed25519) luôn khác nhau. Không phải tất cả ví phần cứng hoặc công cụ hệ sinh thái đều có thể "tự động hỗ trợ" chữ ký chuỗi kép, điều này có thể dễ dàng gây ra trở ngại về khả năng tương thích trong các tình huống khắc nghiệt.

Một số hoạt động nâng cao (đặc biệt là quản trị gốc chuỗi, ủy quyền, v.v.) yêu cầu ví Substrate chuyên dụng và trải nghiệm kết nối vẫn kém hơn so với chuỗi EVM thuần túy.

Các kịch bản liên chuỗi liên quan đến nhiều tài sản và mã thông báo (tài sản Native, ERC20, Substrate) vẫn yêu cầu quản lý các dạng địa chỉ/ID, logic Phê duyệt và bảng ánh xạ khác nhau. Việc phát triển và vận hành vẫn phức tạp về bảo trì, và một số giao dịch chuyển chuỗi liên chuỗi dựa vào giao thức XCM hoặc giao thức cầu nối để xử lý hậu kỳ, dẫn đến độ trễ đồng bộ hóa.

Mặc dù hầu hết các hợp đồng EVM đều có thể được nâng cấp thông qua quản trị, tính linh hoạt và khả năng kiểm soát truy cập của các bản nâng cấp không hoàn toàn tương đương với các bản nâng cấp thời gian chạy Substrate. Trong những trường hợp cực đoan, việc di chuyển một số tài sản và trạng thái hợp đồng có thể yêu cầu sự phối hợp ở cấp độ chuỗi thay vì các hoạt động EVM thuần túy.

Tuyên bố miễn trừ trách nhiệm

Tài liệu do PaperMoon cung cấp và được đưa vào bài viết này chỉ nhằm mục đích giáo dục. Bài viết này không cấu thành lời khuyên tài chính hoặc đầu tư, cũng không nên được hiểu là hướng dẫn cho bất kỳ quyết định kinh doanh nào. Chúng tôi khuyến nghị độc giả nên tự nghiên cứu và tham khảo ý kiến ​​chuyên gia trước khi đưa ra bất kỳ quyết định đầu tư hoặc kinh doanh nào. PaperMoon không chịu trách nhiệm cho bất kỳ hành động nào được thực hiện dựa trên nội dung của bài viết này.

Đọc thêm

https://polkadot-evm.github.io/frontier/overview

https://github.com/polkadot-evm/frontier