Substrate (إطار عمل Polkadot)

ما هو Substrate في منظومة Polkadot؟

Substrate هو إطار عمل معياري قائم على Rust يُستخدم لبناء شبكات بلوكشين مخصصة، وParachains، ومنطق وقت التشغيل ضمن منظومة Polkadot.

في وثائق Polkadot الحالية، يُفهم Substrate على نحو أدق باعتباره أحد المكونات الأساسية ضمن Polkadot SDK الأوسع نطاقًا.

تصف وثائق Rust الخاصة بـ Polkadot SDK، وهي الوثائق الرسمية، Substrate بأنه إطار عمل Rust لبناء شبكات البلوكشين بطريقة معيارية وقابلة للتوسعة، وبأنه المحرك الرئيسي وراء منظومة Polkadot.

يوفر Substrate للمطورين لبنات بناء قابلة لإعادة الاستخدام للشبكات، والإجماع، والحسابات، والتخزين، ومعالجة المعاملات، وتنفيذ وقت التشغيل، وانتقالات حالة البلوكشين.

وبدلًا من كتابة بلوكشين من الصفر، يمكن للمطورين استخدام Substrate لتجميع سلسلة تضم وحدات مُنشأة مسبقًا ومنطقًا مخصصًا.

وغالبًا ما تُسمى هذه الوحدات Pallets عندما تُبنى باستخدام FRAME.

تكمن أهمية Substrate في أن Polkadot لم تُصمم كسلسلة واحدة تستضيف كل التطبيقات ضمن البيئة نفسها.

بل صُممت Polkadot كمنظومة متعددة السلاسل، حيث يمكن لشبكات بلوكشين مختلفة أن تتخصص في حالات استخدام مختلفة.

يساعد Substrate المطورين على إنشاء هذه السلاسل المتخصصة بسرعة أكبر وبقدر أكبر من التحكم في قواعدها الخاصة.

وبالنسبة للمبتدئين، أبسط تعريف هو أن Substrate إطار عمل لبناء البلوكشين يقف وراء العديد من الشبكات القائمة على Polkadot SDK.

Substrate وPolkadot SDK

كان يُنظر إلى Substrate سابقًا بوصفه إطار عمل مستقلًا للبلوكشين، لكنه يُعرض اليوم عادةً كجزء من Polkadot SDK.

يصف مستودع Polkadot SDK على GitHub، وهو المستودع الرسمي، حزمة SDK بأنها مجموعة المكونات اللازمة للبناء على Polkadot، وهي منصة بلوكشين متعددة السلاسل تتيح لشبكات البلوكشين المختلفة التوافق التشغيلي بصورة آمنة وقابلة للتوسع.

ويهم هذا التحول لأن المطورين يتعلمون الآن Substrate إلى جانب FRAME وCumulus وXCM وغيرها من مكونات Polkadot SDK.

يوفر Substrate الأساس الجوهري للبلوكشين.

يساعد FRAME المطورين على بناء منطق معياري لوقت التشغيل.

يساعد Cumulus المطورين على تحويل سلسلة قائمة على Substrate إلى Parachain على Polkadot.

يساعد XCM السلاسل على التواصل ونقل الأصول أو التعليمات عبر منظومة Polkadot.

وتوضح وثائق Polkadot الخاصة بـ Parachains أن Substrate يوفر العناصر الأولية والمكتبات الأساسية للبلوكشين، ويوفر FRAME منطقًا معياريًا لوقت التشغيل، ويمكّن Cumulus وظائف Parachain، بينما يتيح XCM التواصل مع Parachains والسلسلة المرحّلة.

لذلك، لا ينبغي النظر إلى Substrate كأداة معزولة.

فهو جزء من حزمة تطوير أوسع لبناء شبكات بلوكشين قابلة للتوافق التشغيلي.

لماذا يُعد Substrate مهمًا في الكريبتو؟

تأتي أهمية Substrate من جعله تطوير البلوكشين أكثر معيارية.

تحتاج البلوكشين إلى العديد من المكونات التقنية قبل أن تتمكن من العمل بأمان.

فهي تحتاج إلى شبكات من نظير إلى نظير، وتشفير، وإدارة الحسابات، وتخزين الحالة، ومجمعات المعاملات، وإنتاج الكتل، وتنفيذ وقت التشغيل، ومنطق الرسوم، والحوكمة، ومنطق الترقيات.

ويُعد بناء كل ذلك من الصفر أمرًا صعبًا ومكلفًا وينطوي على مخاطر.

يوفر Substrate للمطورين أساسًا مُختبرًا، كي يتمكنوا من التركيز بدرجة أكبر على التصميم الفريد لسلسلتهم.

وهذا مهم بصفة خاصة في الكريبتو لأن التطبيقات المختلفة تحتاج إلى قواعد بلوكشين مختلفة.

قد تحتاج سلسلة DeFi إلى منطق متخصص للأصول وتحويلات سريعة عبر السلاسل.

وقد تحتاج سلسلة ألعاب إلى حجم معاملات مرتفع وسلوك مخصص لـ NFT.

وقد تحتاج سلسلة هوية إلى الخصوصية وبيانات الاعتماد وقواعد الأذونات.

وقد تحتاج سلسلة حوكمة إلى التصويت، وأقفال الاقتناع، وإنفاق الخزانة، وضوابط الترقية.

يتيح Substrate للمطورين تخصيص السلسلة نفسها بدلًا من نشر العقود الذكية فقط داخل بيئة ثابتة.

وهذا يجعل Substrate إحدى الأدوات الرئيسية وراء تصميم البلوكشين المخصص للتطبيقات.

Substrate مقابل Polkadot

يرتبط Substrate وPolkadot ببعضهما، لكنهما ليسا الشيء نفسه.

Substrate هو إطار عمل لبناء شبكات البلوكشين.

أما Polkadot فهي شبكة متعددة السلاسل توفر الأمان المشترك، والتوافق التشغيلي، والحوكمة، والتنسيق للسلاسل المتصلة بها.

يمكن بناء بلوكشين باستخدام Substrate ثم تحويله لاحقًا إلى Parachain على Polkadot.

كما يمكن بناء بلوكشين باستخدام Substrate وتشغيله بصورة مستقلة كسلسلة منفردة.

بُنيت Polkadot نفسها بتقنية Polkadot SDK، لكن إطار العمل يمكنه أيضًا دعم تصاميم عديدة ومختلفة للسلاسل.

ويهم هذا التمييز لأن Substrate هو مجموعة أدوات المطورين، في حين أن Polkadot هي منظومة الشبكة.

ولا يصبح المشروع الذي يستخدم Substrate تلقائيًا Parachain على Polkadot.

ولكي تصبح السلسلة Parachain، يجب أن تستخدم المكونات المرتبطة بـ Parachains وأن تتصل بنموذج السلسلة المرحّلة الخاص بـ Polkadot.

وبعبارة بسيطة، يُستخدم Substrate لبناء السلاسل، بينما تربط Polkadot السلاسل المتوافقة ضمن شبكة مشتركة متعددة السلاسل.

Substrate مقابل العقود الذكية

يختلف Substrate عن منصة العقود الذكية لأنه يتيح للمطورين بناء وقت تشغيل البلوكشين نفسه.

يكتب مطور العقد الذكي منطق التطبيق الذي يعمل داخل بيئة بلوكشين قائمة.

أما مطور Substrate فيمكنه تحديد قواعد بيئة السلسلة نفسها.

وقد يشمل ذلك قواعد الحسابات، وقواعد الرسوم، وقواعد الحوكمة، وقواعد التخزين، وأنواع المعاملات، ومنطق الأصول، وسلوك الترقيات.

تُعد العقود الذكية قوية لأنها أسهل في النشر ولا تتطلب إطلاق سلسلة كاملة.

ويُعد Substrate قويًا لأنه يمنح تحكمًا أعمق في المنطق الأساسي للسلسلة.

قد يختار المشروع العقود الذكية عندما يريد نشرًا أسرع داخل سلسلة قائمة.

وقد يختار Substrate عندما يحتاج إلى وقت تشغيل مخصص، أو تصميم خاص للمدققين أو Parachain، أو أداء متخصص، أو ميزات أصلية على مستوى البروتوكول.

يمكن لبعض السلاسل القائمة على Polkadot SDK أيضًا دعم العقود الذكية عبر تضمين Pallet للعقود الذكية أو وحدة وقت تشغيل مرتبطة بها.

وهذا يعني أن Substrate والعقود الذكية يمكن أن يكمل كل منهما الآخر بدلًا من التنافس المباشر.

كيف يعمل Substrate؟

يعمل Substrate عبر فصل البلوكشين إلى مكونات قابلة لإعادة الاستخدام ووقت تشغيل قابل للتخصيص.

يتولى جانب العقدة الشبكات، وعمليات قاعدة البيانات، ومنطق مجمع المعاملات، وإنتاج الكتل، والمشاركة في الإجماع، والتواصل مع العقد الأخرى.

ويحدد وقت التشغيل دالة انتقال الحالة، أي إنه يقرر كيف تغيّر المعاملات الصالحة حالة السلسلة.

ويضم وقت التشغيل هذا معظم منطق الأعمال الخاص بالسلسلة.

يمكن أن يتضمن وقت تشغيل Substrate Pallets للأرصدة، والأصول، والتخزين، والحوكمة، والهوية، والجلسات، والطوابع الزمنية، والعشوائية، وNFT، وميزات أخرى.

كما يمكن للمطورين كتابة Pallets مخصصة عندما لا تكون Pallets المنشأة مسبقًا كافية.

يُترجم وقت التشغيل إلى WebAssembly، ويُشار إليه غالبًا باسم Wasm، كي يُنفذ بصورة متسقة من قِبل عقد الشبكة.

يدعم هذا التصميم ترقيات وقت التشغيل دون انقسام، لأن كود وقت التشغيل نفسه يمكن ترقيته من خلال الحوكمة على السلسلة أو منطق ترقية مفوض.

وتهم الترقيات دون انقسام لأنها تتيح للبلوكشين التطور دون مطالبة كل مشارك بتثبيت إصدار جديد من السلسلة يدويًا في الوقت نفسه.

وبالنسبة للمطورين، يوفر ذلك مسارًا أكثر مرونة لصيانة البلوكشين وتحسينه بعد الإطلاق.

FRAME في Substrate

يرمز FRAME إلى Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities.

FRAME هو إطار العمل الرئيسي لتطوير وقت التشغيل المعياري والمستخدم مع Substrate وPolkadot SDK.

توضح النظرة العامة الرسمية على FRAME أن FRAME يساعد المطورين على إنشاء بيئات وقت تشغيل للبلوكشين من مكونات معيارية تسمى Pallets.

والـ Pallet هي وحدة وقت تشغيل توفر ميزة محددة.

فعلى سبيل المثال، يمكن لـ Pallet الأرصدة إدارة نظام أرصدة التوكن الأصلي.

ويمكن لـ Pallet الأصول إدارة عدة أصول قابلة للاستبدال.

ويمكن لـ Pallet الحوكمة دعم منطق المقترحات والتصويت.

ويمكن لـ Pallet التخزين دعم اختيار المدققين وقواعد Staking.

يمكن للمطورين دمج Pallets الحالية وPallets المخصصة لبناء وقت تشغيل يناسب غرض سلسلتهم.

وهذه إحدى أقوى مزايا Substrate لأنها تقلل الأعمال الهندسية المتكررة.

فلا يحتاج الفريق إلى إعادة ابتكار ميزات البلوكشين الشائعة إذا كانت Pallets موثوقة متوفرة بالفعل.

ما هو وقت التشغيل؟

وقت التشغيل هو الجزء من البلوكشين القائم على Substrate الذي يحدد قواعد السلسلة.

فهو يحدد المعاملات الصالحة، وكيف تتغير الأرصدة، وكيف تُنشأ الأصول، وكيف تعمل الحوكمة، وكيف تُحتسب الرسوم، وكيف تُحدّث الحالة.

وبمصطلحات البرمجيات التقليدية، يشبه وقت التشغيل طبقة منطق الأعمال في البلوكشين.

وبمصطلحات البلوكشين، هو دالة انتقال الحالة التي يجب أن تنفذها جميع العقد الصادقة بصورة متسقة.

ويهم وقت التشغيل لأن سلسلتين قد تستخدمان بنية تحتية متشابهة للعقد، مع امتلاكهما قواعد مختلفة جدًا.

قد يُحسّن أحد أوقات التشغيل لخدمة DeFi.

وقد يُحسّن آخر للهوية.

وقد يُحسّن آخر لـ NFT أو الألعاب.

يتيح نموذج وقت التشغيل في Substrate للمطورين تخصيص البلوكشين على مستوى عميق.

ولهذا السبب يُستخدم Substrate غالبًا للسلاسل المخصصة للتطبيقات، وليس فقط لبيئات العقود ذات الأغراض العامة.

ما هي Pallets؟

Pallets هي مكونات معيارية لوقت التشغيل تُستخدم لبناء شبكات البلوكشين القائمة على Substrate.

يمكن أن توفر Pallet ميزة جاهزة أو ميزة مخصصة.

يوضح دليل Polkadot لإضافة Pallets أن إضافة Pallet قائمة تتضمن ضبط التبعيات، وتنفيذ سمة تهيئة Pallet، وتسجيل Pallet في وقت التشغيل.

يمكن لـ Pallets الشائعة إدارة الأرصدة، والأصول، والطوابع الزمنية، والعشوائية، والتخزين، ومفاتيح الجلسات، والحوكمة، والهوية، وNFT، ومدفوعات المعاملات.

ويمكن كتابة Pallets مخصصة لمنطق خاص بالتطبيق غير متاح في الوحدات القياسية.

فعلى سبيل المثال، قد تكتب سلسلة ألعاب Pallet مخصصة لصناعة العناصر.

وقد تكتب سلسلة DeFi Pallet مخصصة لحوافز السيولة.

وقد تكتب سلسلة هوية Pallet مخصصة لإصدار بيانات الاعتماد.

تجعل Pallets Substrate مرنًا لأن المطورين يستطيعون تجميع السلسلة كما لو كانت مجموعة من لبنات البناء.

لكن Pallets لا تزال تتطلب اختبارات دقيقة، وقياسًا للأداء، ومراجعة أمنية، وتحليلًا اقتصاديًا.

Substrate وParachains

يُستخدم Substrate بصورة شائعة لبناء Parachains لـ Polkadot.

الـ Parachain هي بلوكشين تتصل بـ Polkadot وتستفيد من نموذج الأمان المشترك والتوافق التشغيلي الخاص بها.

توضح النظرة العامة الرسمية على Polkadot Parachains أن Parachains هي شبكات بلوكشين متخصصة تتصل بالسلسلة المرحّلة ويمكنها التواصل مع بعضها عبر بنية Polkadot.

يوفر Substrate الأساس لبناء السلسلة.

ويوفر Cumulus الأدوات التي تجعل السلسلة متوافقة مع نموذج Parachain الخاص بـ Polkadot.

ويوفر XCM رسائل عبر السلاسل بين Parachains وأنظمة الإجماع الأخرى.

وهذا يعني أن السلسلة القائمة على Substrate يمكن أن تصبح جزءًا من شبكة أكبر متعددة السلاسل بدلًا من العمل بمفردها.

وبالنسبة للمستخدمين، يمكن أن تنشئ Parachains تطبيقات متخصصة تتمتع بأمان مشترك ونقل للأصول عبر السلاسل.

وبالنسبة للمطورين، قد تقلل Parachains عبء بناء نموذج أمان مستقل تمامًا من الصفر.

وبالنسبة لمنظومة Polkadot، تشكل Parachains القائمة على Substrate أساس قابلية توسع البلوكشين المتخصصة.

Substrate والسلاسل المنفردة

السلسلة المنفردة هي بلوكشين تعمل بصورة مستقلة بدلًا من الاتصال كـ Parachain على Polkadot.

يمكن استخدام Substrate لبناء سلاسل منفردة لأن إطار العمل لا يقتصر على تطوير Parachains.

قد تمتلك السلسلة المنفردة مجموعة المدققين الخاصة بها، وتصميم الإجماع، واقتصاد التوكن، وعملية الحوكمة، وافتراضات الأمان الخاصة بها.

وقد يكون ذلك مفيدًا للفرق التي تريد استقلالًا كاملًا أو ليست مستعدة بعد للاتصال بـ Polkadot.

لكن يجب على السلاسل المنفردة إدارة أمنها الخاص.

ولا يمكنها الاعتماد تلقائيًا على الأمان المشترك لـ Polkadot ما لم تتصل عبر البنية المناسبة.

وهذه مفاضلة مهمة.

فقد تتمتع السلسلة المنفردة باستقلال أكبر، لكنها قد تكون أقل أمانًا إذا لم تستطع جذب عدد كافٍ من المدققين أو الحصة الاقتصادية.

وقد تستفيد Parachain من الأمان المشترك، لكنها يجب أن تتبع متطلبات منظومة Polkadot.

يوفر Substrate للمطورين المرونة لاختيار النموذج الذي يناسب أهدافهم.

Substrate وXCM

يرمز XCM إلى Cross-Consensus Messaging.

وهو تنسيق رسائل تستخدمه الأنظمة القائمة على Polkadot SDK للتواصل عبر السلاسل وبيئات الإجماع.

توضح وثائق Polkadot XCM أن XCM يتيح لـ Parachains التواصل ومعالجة مهام مثل أرصدة المستخدمين، والحوكمة، والتخزين، في حين تركز السلسلة المرحّلة على الأمان المشترك.

يمكن لـ Parachains القائمة على Substrate استخدام XCM لإرسال الأصول والرسائل والتعليمات عبر منظومة Polkadot.

وهذا مهم لأن المنظومة متعددة السلاسل تحتاج إلى التواصل، وليس فقط إلى شبكات بلوكشين معزولة.

فمن دون الرسائل عبر السلاسل، تصبح كل سلسلة جزيرة منفصلة.

وباستخدام XCM، يمكن لتوكن أو تعليمات حوكمة أو إجراء تطبيق أن ينتقل بين السلاسل المتوافقة وفق قواعد محددة.

وبالنسبة للمستخدمين، يمكن لـ XCM إتاحة تحويلات الأصول عبر السلاسل والتفاعل مع التطبيقات.

وبالنسبة للمطورين، ينشئ XCM طريقة لبناء تطبيقات تستخدم أكثر من سلسلة واحدة.

يوفر Substrate إطار السلسلة، بينما يساعد XCM هذه السلاسل على التنسيق.

Substrate والإجماع

يوفر Substrate للمطورين أدوات لإجماع البلوكشين، لكنه لا يفرض على كل سلسلة استخدام نموذج إجماع ثابت واحد.

يمكن للسلسلة اختيار مكونات الإجماع استنادًا إلى غرضها ونموذج شبكتها.

ويحدد الإجماع كيفية إنتاج الكتل وإنهاء صلاحيتها وقبولها من الشبكة.

في نموذج Parachain الخاص بـ Polkadot، تعتمد Parachains على السلسلة المرحّلة من أجل الأمان المشترك وتنسيق نهائية المعاملات.

وفي نموذج السلسلة المنفردة، قد تستخدم السلسلة إجماعها ومجموعة المدققين الخاصة بها.

وتتيح مرونة Substrate افتراضات أمان مختلفة.

هذه المرونة مفيدة، لكنها تعني أيضًا أن على المستخدمين فهم السلسلة التي يستخدمونها.

فالسلسلة القائمة على Substrate لا تتمتع تلقائيًا بالمستوى نفسه من الأمان الذي تتمتع به Polkadot.

يعتمد أمنها على ما إذا كانت Parachain أو سلسلة منفردة أو سلسلة نظام أو شبكة اختبار أو تصميمًا آخر.

عند تقييم أي شبكة قائمة على Substrate، ينبغي للمستخدمين التحقق من طريقة تأمينها.

Substrate والترقيات دون انقسام

تُعد الترقيات دون انقسام من أهم ميزات Substrate.

تتيح الترقية دون انقسام ترقية وقت تشغيل البلوكشين من دون تقسيم الشبكة إلى إصدارات غير متوافقة.

وبما أن وقت التشغيل يمكن تخزينه وتحديثه على السلسلة ككود Wasm، تستطيع الحوكمة أو الآليات المفوضة ترقية قواعد السلسلة من خلال السلسلة نفسها.

وهذا مفيد لأن شبكات البلوكشين تحتاج إلى إصلاح الأخطاء، وإضافة ميزات، وتعديل اقتصادياتها، وتحسين الأداء بمرور الوقت.

في نماذج البلوكشين الأقدم، قد تتطلب الترقيات الكبرى انقسامات صلبة تعتمد على تنسيق عدد كبير من المشاركين خارج السلسلة.

يجعل نموذج ترقية وقت التشغيل في Substrate تطور السلسلة أكثر تنظيمًا.

لكن الترقيات دون انقسام تنشئ أيضًا مسؤولية حوكمة.

إذا استطاعت الحوكمة ترقية وقت التشغيل، فإنها تستطيع تغيير سلوك مهم في السلسلة.

ينبغي للمستخدمين فهم من يمكنه الموافقة على الترقيات وكيف تُتخذ قرارات الترقية.

لا تكون المرونة التقنية ذات قيمة إلا عندما تقترن بحوكمة مسؤولة.

Substrate وWebAssembly

يكتسب WebAssembly، الذي يُشار إليه غالبًا باسم Wasm، أهمية في Substrate لأن أوقات التشغيل تُترجم إلى Wasm.

يتيح Wasm تنفيذ منطق وقت التشغيل بطريقة قابلة للنقل وحتمية عبر عقد مختلفة.

وهذا يساعد العقد على الاتفاق على انتقالات الحالة حتى إن كانت تعمل على أجهزة مختلفة.

كما يدعم نموذج ترقية وقت التشغيل على السلسلة.

عند ترقية وقت التشغيل، يستطيع وقت التشغيل الجديد بصيغة Wasm تحديد قواعد السلسلة المحدّثة.

وهذا يجعل وقت التشغيل منفصلًا بدرجة أكبر عن برمجيات العقدة.

قد يحتاج مشغلو العقد إلى تحديثات برمجية لبعض التغييرات، لكن كثيرًا من التغييرات على مستوى وقت التشغيل يمكن أن يحدث عبر عمليات الترقية على السلسلة.

وبالنسبة للمطورين، يمثل Wasm جزءًا مما يجعل Substrate مرنًا وقابلًا للترقية.

وبالنسبة للمستخدمين، فهو أحد أسباب قدرة السلاسل القائمة على Polkadot SDK على التطور دون أن يصبح كل تحسين انقسامًا مزعزعًا للشبكة.

لذلك، يُعد Wasm طبقة تقنية رئيسية وراء تصميم Substrate المعياري للبلوكشين.

Substrate وRust

كُتب Substrate بلغة Rust، وهي لغة برمجة معروفة بأمان الذاكرة والأداء والتحقق القوي من الأنواع.

تُستخدم Rust على نطاق واسع في برمجة الأنظمة التي تتطلب الموثوقية والأداء.

تُعد عقد البلوكشين برمجيات أنظمة لأنها تعالج المعاملات، وتخزن البيانات، وتتواصل مع الأقران، وتحافظ على الإجماع.

تساعد Rust المطورين على كتابة برمجيات بلوكشين عالية الأداء مع أخطاء مرتبطة بالذاكرة أقل من بعض لغات الأنظمة الأقدم.

ولا يعني ذلك أن Rust تمنع كل الأخطاء.

فلا تزال أخطاء المنطق، وعيوب التصميم الاقتصادي، ومشكلات الإجماع، والافتراضات غير الآمنة ممكنة.

ومع ذلك، تُعد Rust مناسبة بقوة لبنية البلوكشين التحتية لأن الأمان والأداء مهمان معًا.

يحتاج مطورو Substrate عادةً إلى معرفة Rust لتخصيص Pallets، وبناء أوقات التشغيل، والعمل بعمق مع كود Polkadot SDK.

ينبغي للفرق التي تبني سلاسل Substrate جاهزة للإنتاج أيضًا فهم الاختبار، وقياس الأداء، وأوزان وقت التشغيل، وممارسات البرمجيات الآمنة.

تأتي قوة Substrate مع منحنى تعلم هندسي جاد.

Substrate وتوكنات البلوكشين

يمكن لـ Substrate دعم نماذج عديدة للتوكنات.

يمكن أن تحتوي السلسلة على توكن أصلي تديره Pallet الأرصدة.

ويمكن أن تدعم عدة أصول قابلة للاستبدال عبر Pallet الأصول.

كما يمكن أن تدعم NFT أو الأصول الفريدة عبر وحدات متخصصة لوقت التشغيل.

ويمكن للسلسلة أيضًا تضمين وظائف العقود الذكية التي تتيح للمطورين نشر توكنات قائمة على العقود عندما تكون مدعومة.

تصف وثائق Pallet الأصول في Polkadot SDK Pallet الأصول بأنها وحدة لإدارة مجموعات الأصول القابلة للاستبدال.

وتُعد مرونة التوكنات هذه أحد أسباب فائدة Substrate لـ Parachains وAppchains.

قد تحتاج سلسلة DeFi إلى العديد من الأصول القابلة للاستبدال.

وقد تحتاج سلسلة ألعاب إلى NFT وأصول لعناصر الألعاب.

وقد تحتاج سلسلة حوكمة إلى أقفال للتوكنات وأرصدة للتصويت.

يمكن للسلسلة بناء سلوك التوكن ضمن وقت التشغيل بدلًا من الاعتماد على العقود الخارجية فقط.

ينبغي للمستخدمين تذكر أن كل توكن قائم على Substrate قد تكون له قواعد خاصة بالسلسلة.

Substrate والحوكمة

يمكن لـ Substrate دعم حوكمة متقدمة على السلسلة لأن منطق الحوكمة يمكن بناؤه مباشرةً ضمن وقت التشغيل.

يمكن استخدام الحوكمة لترقيات وقت التشغيل، وإنفاق الخزانة، وتغيير المعلمات، وتسجيل الأصول، وإعدادات المدققين، وقرارات البروتوكول.

نظام الحوكمة في Polkadot هو أحد الأمثلة على ما يمكن بناؤه بتقنية Polkadot SDK.

توضح وثائق حوكمة Polkadot أن الناخبين يمكنهم استخدام التوكنات والتصويت بالاقتناع للتأثير في القرارات.

يمكن للسلاسل الأخرى القائمة على Substrate تصميم نماذج حوكمة مختلفة.

قد يستخدم بعضها مجالس، أو استفتاءات، أو لجانًا تقنية، أو صلاحيات منشأ، أو مسارات، أو عمليات موافقة مخصصة.

تُعد هذه المرونة مفيدة لأن المجتمعات المختلفة تحتاج إلى أنظمة حوكمة مختلفة.

لكن الحوكمة قد تكون أيضًا مصدر خطر.

إذا سيطرت مجموعة صغيرة على الترقيات أو أموال الخزانة أو الوظائف الطارئة، فيجب على المستخدمين فهم افتراض الثقة هذا.

ينبغي تقييم تصميم حوكمة سلسلة Substrate بعناية مساوية لتقييم كودها.

Substrate والرسوم

يمكن للسلاسل القائمة على Substrate تخصيص رسوم المعاملات.

يمكن للسلسلة تحديد كيفية احتساب الرسوم، وأي توكن يدفع الرسوم، وما إذا كانت الرسوم تتغير مع الازدحام، وكيف توزع إيرادات الرسوم.

قد يُعالج منطق الرسوم عبر وحدات وقت التشغيل مثل Pallets مدفوعات المعاملات.

قد تفرض بعض السلاسل الرسوم بالتوكن الأصلي.

وقد يدعم بعضها دفع الرسوم بأصول أخرى.

وقد يرعى بعضها الرسوم أو يدعمها أو يصمم نماذج رسوم خاصة بالتطبيق.

يمكن لهذه المرونة أن تحسن تجربة المستخدم.

فعلى سبيل المثال، قد ترغب سلسلة تطبيقات موجهة للمستهلكين في أن يتفاعل المستخدمون دون الاضطرار أولًا إلى فهم عملية معقدة لتوكن الغاز.

لكن تخصيص الرسوم قد يؤدي أيضًا إلى تعقيد.

فقد لا يعرف المستخدمون أي توكن مطلوب لأي معاملة.

ينبغي للمطورين توضيح قواعد الرسوم بوضوح في المحافظ والتطبيقات.

Substrate وStaking

يمكن لـ Substrate دعم أنظمة Staking عبر منطق وقت التشغيل.

قد يُستخدم Staking لاختيار المدققين، وتأمين الشبكة، ومكافأة المشاركين، أو إدارة مساءلة المدققين.

تستخدم Polkadot نظام Nominated Proof-of-Stake، حيث يستطيع حاملو التوكنات ترشيح المدققين والمشاركة في أمن الشبكة.

توضح وثائق Staking الخاصة بـ Polkadot أن المُرشحين يساعدون في اختيار المدققين عبر دعمهم بحصة Staking.

قد تستخدم السلاسل الأخرى القائمة على Substrate تصاميم مختلفة لـ Staking أو التفويض أو اختيار المجمعين.

يوفر Substrate للمطورين القدرة على تكييف قواعد Staking مع احتياجات الشبكة.

يؤثر تصميم Staking في اللامركزية، وتوزيع المكافآت، وحوافز المدققين، ومخاطر Slashing، وسيولة التوكن.

ينبغي للمستخدمين عدم افتراض أن كل سلسلة قائمة على Substrate لديها قواعد Staking مماثلة لـ Polkadot.

قبل تخزين أي توكن، ينبغي للمستخدمين فهم فترات القفل، ومنطق المكافآت، ومخاطر المدققين، وقواعد الحوكمة، وشروط Slashing.

Staking آلية أمان، وليس مجرد ميزة للعائد.

Substrate وتطوير Parachains

يُستخدم Substrate على نطاق واسع من قِبل الفرق التي تبني Parachains لأنه يدعم تخصيصًا عميقًا لوقت التشغيل.

يمكن لفريق Parachain البدء من قوالب، وتضمين Pallets قائمة، وكتابة Pallets مخصصة، وتهيئة Cumulus، والاتصال بشبكات الاختبار، والاستعداد للتوافق التشغيلي مع Polkadot.

يوضح دليل تثبيت Polkadot SDK كيف يمكن للمطورين تثبيت التبعيات وإعداد أدوات Rust وبناء Polkadot SDK.

يتطلب تطوير Parachain عادةً معرفة قوية بـ Rust، وتهيئة وقت التشغيل، وقياس الأداء، والأوزان، والاختبار، وXCM، والنشر التشغيلي.

وهو أكثر تعقيدًا من نشر عقد توكن بسيط.

ومقابل هذا التعقيد، يحصل المشروع على التحكم.

يمكن لـ Parachain تخصيص بيئة التنفيذ، والاقتصاديات، والحوكمة، ومعالجة الأصول، والتوافق التشغيلي.

وهذا يجعل Substrate جذابًا للمشاريع الجادة التي تحتاج إلى بلوكشين كامل وليس إلى عقد فقط.

لكن ينبغي للفرق ألا تختار Substrate لمجرد أن اسمه يبدو متقدمًا.

بل ينبغي اختيارها له عندما تكون هناك حاجة فعلية إلى سلسلة مخصصة.

Substrate وأدوات المطورين

يتضمن تطوير Substrate أدوات لبناء شبكات البلوكشين واختبارها وقياس أدائها ونشرها.

قد يستخدم المطورون مستودع Polkadot SDK، وسلاسل أدوات Rust، وقوالب العقد، وقوالب وقت التشغيل، وشبكات الاختبار، وأدوات قياس الأداء، وإنشاء مواصفات السلسلة.

تصف وثائق قياس الأداء في Polkadot أداة frame-omni-bencher بأنها أداة رسمية لقياس أداء FRAME Pallets.

ويُعد قياس الأداء مهمًا لأن سلاسل Substrate تحتاج إلى أوزان معاملات تعكس تكلفة التنفيذ.

إذا كانت الأوزان منخفضة جدًا، فقد تؤدي المعاملات الثقيلة إلى تحميل السلسلة فوق طاقتها.

وإذا كانت الأوزان مرتفعة جدًا، فقد يدفع المستخدمون أكثر أو يواجهون حدودًا غير ضرورية.

والاختبار مهم أيضًا لأن أخطاء وقت التشغيل قد تؤثر في الأرصدة، والحوكمة، وStaking، والأصول، والسلوك عبر السلاسل.

ينبغي للمطورين استخدام اختبارات الوحدات، واختبارات التكامل، واختبارات وقت التشغيل، وقياسات الأداء، وشبكات الاختبار، وعمليات التدقيق قبل إطلاق سلاسل جاهزة للإنتاج.

يجعل Substrate بناء البلوكشين أكثر معيارية، لكنه لا يجعل هندسة البلوكشين سهلة.

تساعد الأدوات القوية على تقليل المخاطر، لكنها لا يمكن أن تحل محل التصميم الدقيق.

Substrate والتوافق التشغيلي

يرتبط Substrate ارتباطًا وثيقًا بالتوافق التشغيلي لأن العديد من السلاسل القائمة عليه مصممة للاتصال بـ Polkadot.

تعتمد بنية Polkadot متعددة السلاسل على تواصل السلاسل المتخصصة بدلًا من عملها في عزلة.

وXCM هو تنسيق الرسائل الرئيسي لهذا التواصل.

يمكن لـ Parachains القائمة على Substrate استخدام XCM لإرسال التوكنات والتعليمات وغيرها من الرسائل عبر السلاسل.

وقد يدعم ذلك حالات استخدام مثل DeFi عبر السلاسل، وإدارة الأصول متعددة السلاسل، وإجراءات Staking عن بُعد، والحوكمة عبر السلاسل، وخدمات البنية التحتية المشتركة.

يُعد التوافق التشغيلي ذا قيمة لأن مستخدمي الكريبتو يحتفظون بشكل متزايد بأصول عبر شبكات عديدة.

لكن التوافق التشغيلي يزيد أيضًا التعقيد.

يجب أن يفهم المستخدمون السلاسل المصدر والوجهة، والأصول، والرسوم، ومسارات XCM، ودعم المحافظ.

ويجب على المطورين التعامل مع حالات الفشل، وتسجيل الأصول، ورسوم التنفيذ، وتنسيقات الرسائل، وافتراضات الأمان.

يوفر Substrate الأساس لبناء سلاسل متوافقة تشغيليًا، لكن التوافق الآمن لا يزال يتطلب تنفيذًا دقيقًا.

Substrate والأمان

يعزز Substrate أمان البلوكشين عبر توفير مكونات قابلة لإعادة الاستخدام، لكن الأمان لا يزال يعتمد على كيفية تهيئة السلسلة وصيانتها.

فقد ينشئ وقت تشغيل سيئ التصميم مخاطر جسيمة.

وقد تحتوي Pallet مخصصة على أخطاء منطقية.

وقد يوافق نظام الحوكمة على ترقيات غير آمنة.

وقد ينشئ نظام Staking مشكلات مركزية أو Slashing.

وقد يعرّض إعداد XCM المستخدمين لأخطاء التحويل عبر السلاسل.

وقد يكون نموذج الرسوم عرضة للرسائل المزعجة إذا كانت الأوزان والتكاليف غير صحيحة.

ولهذا يتطلب أمان Substrate مراجعة الكود، وقياس الأداء، والاختبارات، وعمليات التدقيق، والمراقبة، والحوكمة المسؤولة.

ينبغي للمستخدمين أيضًا فهم ما إذا كانت السلسلة Parachain على Polkadot، أو سلسلة منفردة، أو شبكة اختبار، أو نشرًا تجريبيًا.

ولا تعني عبارة «مبنية باستخدام Substrate» تلقائيًا أن السلسلة آمنة.

بل تعني أن السلسلة تستخدم إطار عمل قويًا، وأن الأمان النهائي يعتمد على التنفيذ.

مزايا Substrate

الميزة الأولى لـ Substrate هي تطوير البلوكشين المعياري.

يمكن للمطورين استخدام Pallets المُنشأة مسبقًا وPallets المخصصة لإنشاء منطق خاص بالسلسلة.

الميزة الثانية هي تخصيص وقت التشغيل.

يمكن للسلسلة تحديد قواعدها الخاصة للأصول والرسوم والحوكمة وStaking والحسابات والترقيات.

الميزة الثالثة هي التوافق مع منظومة Polkadot.

يمكن تصميم سلسلة Substrate كـ Parachain مع دعم Cumulus وXCM.

الميزة الرابعة هي القدرة على الترقية دون انقسام.

يمكن لترقيات وقت التشغيل مساعدة السلاسل على التطور من دون انقسامات صلبة يدوية ومزعزعة.

الميزة الخامسة هي البنية التحتية القائمة على Rust.

تدعم Rust الأداء وأمان الذاكرة لتطوير عقد البلوكشين.

الميزة السادسة هي التوافق التشغيلي.

يمكن لـ Parachains القائمة على Substrate التواصل عبر أنظمة الرسائل عبر السلاسل في Polkadot.

الميزة السابعة هي المرونة لـ Appchains.

يمكن للفرق بناء سلاسل محسنة لـ DeFi، أو الهوية، أو الألعاب، أو NFT، أو الحوكمة، أو البنية التحتية بأسلوب المؤسسات.

مخاطر وقيود Substrate

الخطر الأول هو التعقيد.

Substrate قوي، لكنه يتطلب معرفة جادة بـ Rust ووقت التشغيل والبلوكشين والأمان.

الخطر الثاني هو جودة التنفيذ.

يمكن أن تؤدي Pallet سيئة، أو ترقية غير آمنة، أو نظام حوكمة ضعيف، أو نموذج رسوم رديء إلى الإضرار بالسلسلة.

الخطر الثالث هو سوء فهم الأمان.

قد يفترض المستخدمون أن سلسلة Substrate تتمتع بالأمان المشترك لـ Polkadot، حتى إن كانت مجرد سلسلة منفردة.

الخطر الرابع هو مخاطر الحوكمة.

قد تكون سلطة ترقية وقت التشغيل مفيدة، لكنها قد تغير قواعد مهمة إذا استولت جهة على الحوكمة أو أُديرت بإهمال.

الخطر الخامس هو مخاطر التوافق التشغيلي.

يتطلب XCM والأصول عبر السلاسل تهيئة دقيقة وتثقيفًا للمستخدمين.

الخطر السادس هو عبء المطورين.

يجب على الفريق الذي يبني سلسلته الخاصة صيانة البنية التحتية والوثائق والتكاملات والترقيات ودعم المجتمع.

الخطر السابع هو ملاءمة المنظومة.

قد لا تحتاج بعض المشاريع إلى بلوكشين مخصصة بالكامل، وقد تكون خدمتها أفضل بالنشر على سلسلة قائمة.

Substrate أداة جادة لبناة السلاسل الجادين، وليست اختصارًا لتجاوز الهندسة الجيدة.

متى ينبغي للمشروع استخدام Substrate؟

قد يستخدم المشروع Substrate عندما يحتاج إلى وقت تشغيل بلوكشين مخصص.

وقد يستخدمه عندما تكون العقود الذكية محدودة أكثر مما يلزم لتصميم التطبيق المطلوب.

وقد يستخدمه عندما يحتاج المشروع إلى Staking أو حوكمة أو رسوم أو أصول أو منطق حسابات مخصص.

وقد يستخدمه عندما يريد المشروع أن يصبح Parachain على Polkadot.

وقد يستخدمه عندما يكون التوافق التشغيلي عبر XCM محوريًا للتطبيق.

وقد يستخدمه عندما تكون أهمية الأداء والتحكم في وقت التشغيل والتخصيص على مستوى البروتوكول أكبر من سرعة النشر البسيطة.

وقد لا يحتاج المشروع إلى Substrate إذا كان يريد فقط إطلاق توكن أساسي أو عقد ذكي بسيط.

وقد لا يحتاج إليه إذا لم تكن لديه الموارد الهندسية لصيانة سلسلة.

وقد لا يحتاج إليه إذا كانت سلاسل منظومة Polkadot الحالية توفر بالفعل الوظائف المطلوبة.

وأفضل سبب لاستخدام Substrate هو الحاجة الفعلية إلى التخصيص على مستوى السلسلة.

Substrate للمستخدمين

لا يتفاعل معظم المستخدمين مع Substrate مباشرةً.

بل يتفاعلون مع المحافظ، وParachains، والتوكنات، ولوحات تحكم Staking، وصفحات الحوكمة، وتطبيقات DeFi، ومنصات NFT، والمستكشفات المبنية فوق سلاسل قائمة على Substrate.

لكن فهم Substrate يمكن أن يساعد المستخدمين في اتخاذ قرارات أفضل.

إذ يمكن للمستخدم معرفة ما إذا كانت السلسلة Parachain أو سلسلة منفردة.

ويمكنه فهم سبب اختلاف رسوم أو قواعد الحوكمة في Parachain عن أخرى.

ويمكنه فهم سبب احتياج التحويلات عبر السلاسل إلى XCM.

ويمكنه فهم سبب قفل بعض الأرصدة أو حجزها أو ربطها أو استخدامها للحوكمة.

كما يمكنه فهم أن Polkadot منظومة متعددة السلاسل، وليست بيئة تطبيقات موحدة واحدة.

تساعد معرفة Substrate المستخدمين على رؤية البنية الكامنة وراء التطبيقات التي يستخدمونها.

وقد يحسن ذلك الوعي الأمني، وقرارات Staking، والمشاركة في الحوكمة، وإدارة الأصول عبر السلاسل.

Substrate للمطورين

بالنسبة للمطورين، يمثل Substrate إطار عمل لبناء شبكات بلوكشين كاملة، وليس فقط تطبيقات لامركزية.

يمكن للمطورين إنشاء Pallets مخصصة، وتهيئة Pallets القائمة، وتحديد أنواع وقت التشغيل، وضبط أوزان المعاملات، وإدارة التخزين، وبناء مواصفات السلسلة، واختبار الترقيات، والاتصال ببنية Polkadot التحتية.

ويمكنهم تصميم منطق وقت التشغيل الذي يناسب تطبيقهم بدلًا من تكييف كل فكرة مع بيئة سلسلة ثابتة.

وينشئ ذلك حرية إبداعية كبيرة.

لكنه ينشئ مسؤولية أيضًا.

على مطور Substrate التفكير في افتراضات الإجماع، والرسوم، ونمو التخزين، والحوكمة، والترقيات، والتوافق التشغيلي، والأمان، وتجربة المستخدم.

يتطلب تطوير بلوكشين جاهز للإنتاج أكثر من كتابة كود يمكن ترجمته برمجيًا.

فهو يتطلب تصميم نظام اقتصادي واجتماعي قادر على العمل في ظروف خصومية.

يوفر Substrate إطار العمل، لكن على المطورين بناء السلسلة بمسؤولية.

ولهذا السبب تعد الوثائق الرسمية والقوالب وقياس الأداء وشبكات الاختبار وعمليات التدقيق ودعم المنظومة أمورًا مهمة للغاية.

مفاهيم خاطئة شائعة حول Substrate

أحد المفاهيم الخاطئة الشائعة هو أن Substrate هو نفسه Polkadot.

Substrate إطار عمل، بينما Polkadot شبكة متعددة السلاسل مبنية بتقنية Polkadot SDK.

ومن المفاهيم الخاطئة الأخرى أن كل سلسلة Substrate تصبح تلقائيًا Parachain على Polkadot.

يمكن أن تكون سلسلة Substrate هي Parachain، لكنها قد تكون أيضًا سلسلة منفردة أو شبكة اختبار.

والمفهوم الخاطئ الثالث هو أن Substrate مخصص للتوكنات فقط.

يمكن لـ Substrate دعم منطق التوكنات، كما يمكنه دعم الحوكمة والهوية وStaking والرسائل والتخزين وNFT وميزات الخصوصية والعديد من وظائف وقت التشغيل الأخرى.

والمفهوم الخاطئ الرابع هو أن استخدام Substrate يجعل السلسلة آمنة تلقائيًا.

يعتمد الأمان على تصميم وقت التشغيل والحوكمة وافتراضات المدققين وعمليات التدقيق والاختبارات والعمليات.

والمفهوم الخاطئ الخامس هو أن Substrate يحل محل العقود الذكية في كل الحالات.

يُعد Substrate أفضل للتخصيص على مستوى السلسلة، بينما قد تبقى العقود الذكية أفضل للنشر الأسرع للتطبيقات داخل بيئة قائمة.

الأسئلة الشائعة

ما هو Substrate في Polkadot؟

Substrate هو إطار عمل معياري قائم على Rust للبلوكشين، يُستخدم ضمن Polkadot SDK لبناء شبكات بلوكشين مخصصة وParachains ومنطق وقت التشغيل.

هل Substrate هو نفسه Polkadot؟

لا، Substrate إطار عمل لبناء البلوكشين، بينما Polkadot شبكة متعددة السلاسل تربط السلاسل المتوافقة وتؤمنها.

هل لا يزال Substrate مستخدمًا؟

نعم، لا يزال Substrate مستخدمًا بوصفه جزءًا أساسيًا من Polkadot SDK، على الرغم من أن الوثائق الحالية تعرضه غالبًا ضمن هيكل Polkadot SDK الأوسع.

ما هو FRAME في Substrate؟

FRAME هو إطار عمل معياري لتطوير وقت التشغيل يتيح للمطورين بناء أوقات تشغيل Substrate باستخدام مكونات قابلة لإعادة الاستخدام تسمى Pallets.

ما هي Pallet؟

Pallet هي وحدة وقت تشغيل تضيف ميزة محددة، مثل الأرصدة أو الأصول أو Staking أو الحوكمة أو الهوية أو NFT أو منطق تطبيق مخصص.

هل يمكن استخدام Substrate خارج Polkadot؟

نعم، يمكن استخدام Substrate لبناء سلاسل منفردة مستقلة، رغم أن العديد من المشاريع تستخدمه لبناء Parachains متوافقة مع Polkadot.

ما لغة البرمجة التي يستخدمها Substrate؟

كُتب Substrate بلغة Rust، ويُبنى منطق وقت تشغيل Substrate عادةً باستخدام FRAME Pallets القائمة على Rust.

ما هو وقت تشغيل Substrate؟

وقت تشغيل Substrate هو منطق السلسلة الذي يحدد المعاملات الصالحة، وتغييرات الحالة، والأرصدة، والحوكمة، والرسوم، والأصول، والترقيات.

لماذا يستخدم المطورون Substrate؟

يستخدم المطورون Substrate عندما يحتاجون إلى قواعد بلوكشين مخصصة، أو تصميم معياري لوقت التشغيل، أو توافق مع Polkadot، أو ترقيات دون انقسام، أو منطق سلسلة خاص بالتطبيق.

هل البناء باستخدام Substrate خالٍ من المخاطر؟

لا، Substrate قوي لكنه معقد، وقد تظل السلسلة معرضة للأخطاء أو الحوكمة السيئة أو الاقتصاديات الضعيفة أو مشكلات التوافق التشغيلي أو المشكلات الأمنية.

الخلاصة

Substrate هو إطار عمل البلوكشين المعياري الذي يشكل أساس العديد من الشبكات القائمة على Polkadot SDK.

يتيح للمطورين بناء شبكات بلوكشين مخصصة عبر دمج العناصر الأولية الأساسية للبلوكشين، وFRAME Pallets، ومنطق وقت التشغيل المخصص، والمكونات المتوافقة مع Polkadot.

Substrate ليس هو Polkadot، لكنه إحدى التقنيات الرئيسية التي تجعل منظومة Polkadot ممكنة.

وهو يدعم تطوير Parachains، وتطوير السلاسل المنفردة، وأوقات التشغيل المخصصة، وأنظمة التوكنات، والحوكمة، وStaking، والترقيات دون انقسام، والتوافق التشغيلي عبر السلاسل باستخدام أدوات Polkadot SDK المرتبطة.

وأكبر نقاط قوته هي المرونة.

إذ يمكن للمطورين تصميم قواعد البلوكشين وفق احتياجات تطبيقاتهم بدلًا من الاقتصار على بيئة وقت تشغيل ثابتة واحدة.

وهذا يجعل Substrate مفيدًا بصفة خاصة لـ Appchains وParachains وشبكات DeFi وأنظمة الهوية وسلاسل الألعاب وسلاسل NFT والبروتوكولات كثيفة الحوكمة.

لكن Substrate ليس اختصارًا بسيطًا.

فهو يتطلب هندسة قوية، ومراجعة أمنية، وقياسًا للأداء، وتصميمًا للحوكمة، وصيانة تشغيلية.

وينبغي للمستخدمين أيضًا فهم أن السلسلة القائمة على Substrate ليست آمنة تلقائيًا ولا جزءًا تلقائيًا من نموذج الأمان المشترك لـ Polkadot.

في سياق معجم الكريبتو، يشير Substrate (إطار عمل Polkadot) إلى إطار عمل البلوكشين القابل للتخصيص ضمن Polkadot SDK، والذي يساعد المطورين على بناء شبكات بلوكشين متخصصة وقابلة للترقية ومتوافقة تشغيليًا.

والخلاصة الرئيسية هي أن Substrate يمنح بناة الكريبتو القدرة على تصميم شبكات بلوكشين كاملة، وليس فقط تطبيقات فوق سلسلة شخص آخر.