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從Substrate到Polkadot SDK:一場重建生態底層的科技革命
星球君的朋友们
Odaily资深作者
2025-11-10 14:12
本文約5676字,閱讀全文需要約9分鐘
一種服務生態創新和多鏈未來的造鏈體系。

原文作者:Yuki, PaperMoon

從最初的Substrate 到如今的Polkadot SDK,Polkadot 的目標始終不是追求單鏈性能的極致,而是要構建一套服務異構多鏈的通用底座,讓任何人都能像搭積木一樣創建自己的區塊鏈。

這套體系強調的不是相容性,而是可組合性;不是單點最佳化,而是系統級協作。它透過模組化治理、安全機制和原生跨鏈協定(XCM),為未來的開發者提供「可重複使用的底層秩序」。

正如Gavin Wood 所言,Polkadot不是“卷相容性的一條新鏈”,而是一種服務生態創新和多鏈未來的造鏈體系。而Polkadot SDK,正是這台機器的最新形態,一個統一介面、標準化開發棧、跨VM 的造鏈引擎。

Substrate 的歷史與限制

Substrate由Parity於2018 年推出,是一套以Rust 編寫的模組化區塊鏈開發框架,為Polkadot 主網及生態數十條鏈提供了核心技術底座。它最大的創新在於將共識演算法、執行時期邏輯、帳戶模型、資產治理、智慧合約等全部拆分為可自由組合的pallet 模組。任何團隊都可以像搭積木一樣拼出一條客製化區塊鏈,這讓Substrate 成為業界公認的首個真正意義上的Layer-0 Framework。

Polkadot Substrate 首創了將搭建一條鏈從獨立封閉的設計邏輯,變成「開放樂高」的客製化區塊鏈。開發者可以透過FRAME 體係自由拼裝治理、質押、合約、身分、DEX 等功能模組,實現“鍊級拼裝式開發”,快速建構面向DeFi、NFT、DID 等場景的應用鏈。

這項設計使得早期Polkadot 生態在極短時間內孕育出豐富多樣的鏈級創新。

然而,模組化的高度客製化自由也帶來了生態層面的碎片化負擔。經過多年迭代,建構一條平行鏈的程式碼與功能分散在多個程式碼倉庫中,Substrate, Cumulus和Polkadot等。每個項目都依賴不同版本、使用不同分支,API 與文件體系割裂嚴重。

為了避免主分支衝突,許多團隊只能fork 出各自的runtime,手動維護版本,結果導致生態難以主幹合流、庫間同步複雜、版本更新延遲。當底層依賴與介面各自演化,整個生態陷入了三大瓶頸:

● 升級困難:主幹推進緩慢,模組更新需人工同步,許多鏈長期停留在舊版。

●協作困難:不同團隊的runtime 無法直接重複使用,跨鍊或共享模組開發需重複勞動。

● 傳播難:文件與工具鏈分裂,學習曲線陡峭,新開發者難以系統掌握鍊級開發。

最終結果是,Substrate 的模組化自由,在生態層面反而製造了碎片化的束縛。正因如此,Parity邁出了關鍵一步:將所有核心模組、介面與倉庫統一整合,重構為一個完整、標準化的Polkadot SDK。

Polkadot SDK 的誕生:重構統一框架

在經歷多年碎片化協作之後,Parity 最終選擇在2023–2024年進行歷史性的架構整合。

官方將Substrate、Cumulus、 Polkadot (以及FRAME 與節點相關倉庫) 全部合併為單一程式碼庫:Polkadot SDK。

長期以來,多個倉庫的獨立演化讓開發者在跨專案協作、依賴更新和版本管理上耗費巨大精力。

Polkadot SDK 透過統一的依賴管理、標準化的開發規範和同步的程式碼更新機制,徹底消除多倉庫之間的頻繁同步與衝突。

Parity 在合併公告中明確指出,這一步旨在讓Substrate 不再只是一個“靈活的工程框架”,而是成為支撐整個Polkadot 生態的標準化協議棧,新的Polkadot SDK庫集成了Polkadot 的全部核心組件:

● Substrate:提供區塊鏈運行時、共識與核心模組;

●FRAME:建構pallet 模組系統,實現可插拔式運行時邏輯;

● Cumulus:作為平行鏈適配層,使鏈能直接連接中繼鏈;

● Polkadot Node:定義主節點協定棧與網路通訊邏輯。

Polkadot SDK的技術核心結構

所有模組、依賴與文件系統現已統一在一個倉庫中,且擁有完整的遷移文檔與更新歷史。

這意味著開發者不再需要在多個程式碼庫中尋找、拼接、調試,而可以在統一的環境中建置、調試、部署整條鏈,開發者體驗從「靈活模組化」提升為「全生態可組合」。

併後的Polkadot SDK 得到了開發者與生態社區的廣泛認可。

它不僅主導了Polkadot 未來鏈級創新的主幹,也讓開發者更輕鬆地以模組化方式搭建自己的Appchain 或Rollup。

文件體系、API 結構與建置工俱全面統一,學習曲線大幅降低,協作效率顯著提升。

對Parity 而言,這次整合是自Polkadot 創世以來非常大的一次架構進化;對於整個生態而言,Polkadot SDK 標誌著從「多鏈共存」到「多鏈協同」的真正開始。 Substrate給了造鏈自由,SDK給了生態秩序。

從SDK 到REVM:EVM 原生化的必然結果

原生EVM在波卡上得到了原生的支持。 REVM的出現,使得基於polkadot sdk的鏈可以輕鬆包含以太坊的所有功能。它標誌著Polkadot 不再依賴任何外掛式的EVM 相容方案,而是將以太坊生態的核心執行環境,直接納入自身體系之中。

早期Polkadot生態的EVM 相容性由各平行鏈自行解決,Moonbeam、Astar、Acala 等鏈都採用了Parity 提供的Frontier 框架,一種透過模組化方式實現EVM 功能的方案。這種模式讓平行鏈具有高度靈活性,但也帶來了工程層面的割裂,每條鏈都需要獨立維護Frontier 模組、管理RPC 相容、調試EVM 邏輯、修復相容性問題。

Parity 團隊將EVM引擎以REVM的形式直接嵌入SDK 主體,與FRAME、Cumulus、XCM 並列為核心模組。 EVM 相容於從各平行鏈的外掛工程,正式被收編進系統核心,成為Polkadot 的標準能力。

REVM 由Parity 以Rust重寫,原生適配Polkadot SDK 架構。它的誕生不是一個額外的兼容層,而是一種系統級的整合。

核心特徵包括:

● Rust 實現:效能高、記憶體安全,與SDK 其他元件無縫協作;

●原生整合:REVM 直接編譯進Polkadot SDK,無需Frontier 外掛;

● 開發者體驗統一:相容於以太坊全套工具鏈(Foundry、Hardhat、Ethers.js),開發者可直接使用現有以太坊工具「開箱即用」;

●零遷移成本:Solidity 合約無需修改即可部署至Polkadot 主網或任意SDK 鏈;

●生態級統一:所有新鏈預設擁有EVM 執行能力,不再依賴Moonbeam 等個體項目提供相容入口。

這意味著,EVM 合約的部署與執行將首次成為Polkadot 主網路層級的原生功能。

REVM 的誕生不是外部競爭的結果,而是SDK 一體化的必然產物。當底層的模組與協定實現徹底標準化,EVM 相容自然會被吸收為系統標準,而非額外插件。這也是Polkadot 首次在執行層真正意義上“吸收以太坊”,實現從“相容”到“原生”的躍遷。

直到2025 年,Parity 決定重寫整個開發框架。

新的Polkadot SDK 不僅繼承了Substrate 的靈魂,更把以太坊的EVM 直接編譯進核心。

這不只是一次版本迭代,而是一場理念的重構—

Polkadot 不再只是相容於以太坊,而是吸收它,讓它成為原生的一部分。

但問題是──Polkadot 本可以繼續維持現狀,為什麼要在2025 年冒險重寫整個SDK,把EVM 直接放進系統核心?

Substrate最初是Parity(Polkadot核心開發公司)推出的Rust模組化區塊鏈開發框架,用於建立任意區塊鏈,包含共識、儲存、網路、運行時等核心模組,是Polkadot網路的底層技術基礎.

2023–2024年間,Parity將Substrate、Cumulus(跨鏈模組)、Polkadot客戶端等專案統一合併為單一儲存庫,命名為Polkadot SDK (Software Development Kit),以簡化開發結構和API管理.

這項整合讓開發者可以用一個SDK主倉庫完成鏈級模組、共識、跨鏈、節點、資產、治理所有開發工作,從此由「多專案用同一個函式庫」轉為「統一棧的一體開發」。

目前Polkadot SDK的核心組成:

未來, REVM 屬於PolkaVM / PVM 生態中作為支援EVM (即Ethereum Virtual Machine)相容性的虛擬機後端(VM backend) 模組,與pallet‑revive + ETH-RPC 等構成「EVM 相容解決方案」 的一部分。

Polkadot SDK在最新迭代中,REVM已被明確納入核心組件(即智能合約執行層標準模組),未來所有SDK鏈都自動支援REVM/EVM,無需第三方外掛或相容套件。 「REVM為Polkadot生態提供原生EVM相容力」的策略已經在主程式碼庫和官方開發文件固化。

Polkadot SDK 的技術核心

Polkadot SDK 並非僅僅是一個“整合版倉庫”,而是一套重新定義造鏈邏輯的標準化協定棧。它的核心目標是讓鏈的建構、升級、跨鏈互動與治理都具備“系統級的一致性”,讓開發者從複雜的工程配置中解放出來,專注於業務與創新。

這套結構使Polkadot SDK 不再只是“造鏈框架”,而更像一個能夠持續進化的作業系統。

正如官方文件所強調的:SDK 不僅提供模組,更定義了模組之間如何安全協作、共享資源與升級。

從Substrate 到Polkadot SDK:為什麼EVM 在Polkadot 進入“原生時代”

Substrate本身不帶EVM,而是透過Frontier倉庫中的pallets和RPC模組動態整合。任何Substrate鏈(如Moonbeam、Astar、Acala等)均需導入這些模組。

Frontier節點維護額外的資料結構(以太坊區塊雜湊、交易索引、日誌等),以滿足RPC索引查詢功能,因此資源開銷高於純Substrate節點。

一些開發者稱之為“Ethereum sandbox in Substrate”,因為它在Substrate環境外層模擬了完整EVM執行與儲存模式。

但也會帶來一些限制:

使用者體驗分割:需用Polkadot.js類錢包與Metamask組合,EVM/ERC20和Substrate資產通常各自為政(部分項目透過位址映射和自訂前端部分緩解,但本質未變)。

資源佔用大:節點需要為EVM相關RPC進行專門索引與區塊解析,新增資料與儲存壓力(特別是ETH-style_block/explorer等)。號

EVM & Substrate模組隔離:EVM合約很難直接呼叫或操作Substrate的native pallets,邏輯復用/權限管理變得複雜,「沙盒效應」明顯。

Polkadot的平行鏈Moonbeam為了打破這些限制,基於現有的frontier之上對EVM相容做了更升深入的融合。 Moonbeam並非「簡單存取Frontier」 —— 它對Frontier進行大量重寫和與Substrate的深度綁定,將EVM pallet、Ethereum pallet、帳戶管理與XCM跨鏈共識接口等植入主Runtime,並統一了底層Substrate與EVM資產、事件和治理分佈。

Moonbeam透過多重映射與bridge pallet設計,使EVM地址與Substrate Address映射,允許帳戶在EVM與Substrate層之間流暢轉賬、管理資產與調用native pallet,大幅緩解用戶“雙錢包”割裂(雖然私鑰格式不同,但多數支持雙簽名及自動識別)。

Moonbeam節點對外同時暴露Ethereum JSON-RPC和Substrate RPC,開發者能用Metamask/Hardhat/tools與Polkadot.js/app互動同一資產。

但是,雖然Moonbeam實現了EVM位址和Substrate位址的映射橋接,但用戶私鑰類型、簽章演算法(Ethereum secp256k1與Substrate sr25519/ed25519)底層始終不同,並非所有硬體錢包或生態工具都能簽署為「自動支援」雙鏈下的位格障礙,相容性障礙。

一些高階操作(特別是鏈原生治理、代理委託等)需用專門的Substrate錢包操作,連通體驗還是遜於純EVM鏈。

多資產、多代幣(Native、ERC20、Substrate資產)的跨鏈場景,依舊需管理不同形式的address/ID、Approve邏輯和映射表,開發和營運仍有維護複雜度,且部分鏈間轉帳依賴XCM或橋接協議後處理,存在同步延遲。

雖然大多數EVM合約可用治理升級,但與Substrate runtime升級的靈活性和權限管控依然不完全等價,極端情況下導致部分資產、合約狀態遷移需要鏈層協調而非純EVM操作。

免責聲明

由PaperMoon提供並包含在本文中的資料僅用於學習目的。它們不構成財務或投資建議,也不應被解讀為任何商業決策的指導。我們建議讀者在做出任何投資或商業相關的決定之前,先進行獨立研究並諮詢專業人士。 PaperMoon對根據本文內容採取的任何行動不承擔任何責任。

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

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

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  • 核心观点:Polkadot SDK重构为统一开发框架。
  • 关键要素:
    1. 合并Substrate等核心组件为单一代码库。
    2. 内置REVM实现原生EVM兼容。
    3. 标准化模块接口提升开发效率。
  • 市场影响:降低多链开发门槛,增强生态协同。
  • 时效性标注:中期影响
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