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边肖：记得要集中注意力。
资料来源：波尔卡多特生态研究所
Substrate对于区块链就像Linux对于互联网一样。
背景提到Polkadot，大家马上会想到跨链，觉得跨链是以太坊智能合约平台功能之后的新需求。诚然，跨链对整个区块链意义重大，但实际上这只是Polkadot的一部分，即互操作性，Polkadot还有另一个非常重要的意义，即可扩展性。
由于trunk chain的并行链结构，Polkadot与其他区块链项目相比具有前所未有的可扩展性，也给我们带来了更多的可能性。
互操作性和扩展性的结合使得Polkadot更加完善，但是当我们深入挖掘Polkadot背后的技术架构时，就不得不提到其背后一个划时代的发明——底层框架。
如果Polkadot是一座高楼，那么Substrate可以描述为这座建筑的钢筋混凝土框架。它的出现使波尔卡多特能够顺利完成摩天大楼的建造。因此，了解底物的产生和发展具有重要的意义。
Substrate诞生于2018年举办的Web3峰会。Polkadot的创始人Gavin博士通过一台原厂Mac电脑，在15分钟内开发出了一台全新的区块链，震惊了当时的观众。当时信息传遍了区块链圈，它使用的开发工具是一个全新的区块链技术框架，名为Substrate by Parity。
这可能是区块链圈子里的人又一次感受到什么是“技术的力量”。毕竟在2018年之前，那些叫嚣着要开发公链的区块链项目，还声称难度太高，要几个月甚至几年才能完成。结果被一个叫底物的框架15分钟KO。
回到2016年，加文博士对Polkadot有了初步的想法，大方向基本上是沿着碎片化的思路思考，通过“某种中间桥梁”将不同链的功能联系起来，从而提高区块链网络的可扩展性。沿着这个重要的思路，我们看到了后来的并联链和中继链。
通过Gavin博士开发以太坊的经验，奇偶校验开发团队发现他们正在重复之前在以太坊和比特币客户端上做过的相同工作。3354构建区块链的一些基础代码，比如账号、智能合约、治理等功能，本质上都是类似的逻辑结构，于是他们就幻想着是否能开发出类似于一个“模块”的东西来简化区块链的基础开发，既解放了开发者，又降低了区块链的开发门槛。
于是，他们沿着这个思路构建了我们现在看到的这个基底，但他们没想到这个框架的力量远远超出了他们的想象。
什么是底物及其功能？我们用通俗的语言解释了底物的诞生。其实从这个过程中，我们大概可以看出底物起到了什么作用。用Polkadot联合创始人Robert Habermeier的话来说，“Substrate就是一套库，用来处理写区块链时所有烦人的事情。”
那么基板有哪些创新点和优势呢？我们将尝试从逻辑上和技术上进一步分析它们。
1.模块化缩短了开发周期。从开发者的角度来看，Substrate大大简化了区块链所涉及的开发者的工作量，这意味着原本的区块链开发至少需要另外一个庞大的团队从底层框架提供技术支持。然而，底层嵌入了诸如核心模块(数据库、公钥/私钥生成、RPC等)的功能。)、基础逻辑(数据结构、结算、时间戳)、P2P网络和共识机制，甚至链式治理，都变成了底层，变成了可转移的模块，从而大大节省了开发周期和流程。
而Substrate是一个完全免费开源的框架，这意味着全世界的开发者都可以免费使用该框架，它是由Rust的编程语言构建的，可以帮助开发者快速安全地完成软件开发。
根据英文的完整定义，基质是一种物质或一层物质，其上放置着某物，或在其上发生某种过程。(在某物之下，或者在能创造某物的物质或层之上)，大概很好地满足了这一点。
2.多项选择可以满足不同的需求。当然，有人可能会质疑，基板模块化是不是刚性的。实际上，Substrate是一个多层架构，它允许开发者在开发的便利性和技术的自由性之间进行选择。具体的三层结构是衬底核心(Polkadot-Core集成)、衬底SRML和衬底节点。
具体来说，如图所示，从上到下，技术自由度降低，抽象度降低，依赖性增加。基板核心是用于构建区块链最小框架的模块，也是基板框架中最基本的一层。它可以提供存储、共识、事务队列和块产生机制等模块以及底层JavaScript的实用程序。较低的SRML层更简单。开发者需要做的就是从模块中选择自己需要的组，设置参数。最后，Substrate Node，可以说是这个框架中的小白应用层，只需要提供JSON配置文件就可以获得一个完整的智能合约区块链。
如果你需要从零开始建造你自己的区块链，你只需要从顶部的波尔卡多特核心板开始。因此，衬底不是完全模块化的。其实它的自由度还是很高的，可以满足开发者的各种需求，完美印证了“想你所想，做你所为，随心所欲”的状态。
3.无分叉的运行时更新。我们知道“分叉”现象在区块链世界是不可或缺的，而传统的分叉不仅削弱了区块链网络本身的实力，甚至可能因为分叉不到位而给一些项目带来灾难。Substrate带来的最激动人心的特性之一是无分叉运行时升级。
正如我们在上一篇文章中介绍的，在基于衬底的链中，链本身存储了一个叫做WebAssembly Blob或WASM Blob的东西。这个Blob包含链构建新块所需的所有逻辑，链本身的运行时包含在这个WASM Blob中。如果需要修改区块链的相关信息，只需要结合链治公投即可。如果票数通过，就可以完成相应的升级，从而减少硬分叉的影响。
因此，基于衬底开发的区块链(像Polkadot)自然解决了硬fork带来的问题，于是在8月15日，奇偶工程师Bastian发微博称，Polkadot的并行链测试网络Rococo进行了首次无fork运行时升级，完美实现了该方案。
关于底物1的一些事实。底物是波尔卡多特？Polkadot是一个基于底层框架的区块链项目，而底层框架，更确切地说，是一个可以被定制来构建区块链的工具。但是Polkadot精简后，Substrate实质上相当于一个通用的区块链模板。
2.基板做的链条是波尔卡多的平行链条吗？Polkadot的平行链和底物生成的链可以独立存在。当然，Polkadot的并联链也可以直接利用底物框架来构建。下图说明了它们之间的关系。
3.Substrate发行的链会取代其他区块链吗？很多朋友一直担心Polkadot和以太坊2.0是不是竞争关系。实际上，Substrate框架和Polkadot并不打算取代现有的基础设施。他们的出发点不一样。基质框架和Polkadot的愿景是成为链的生态。它不是与单个区块链竞争，而是扮演连接各种链的角色，填补工程可能性的空白。
平行链是连接到Polkadot的区块链，其安全性由Polkadot的中继链保护，因此不能选择自己的共识机制。如果一个区块链想要使用自己的共识机制，或者已经有成熟的区块链与Polkadot属于不同的共识机制，比如比特币和以太坊，那么他们可以通过一条平行的链作为“桥”连接Polkadot，这就是Polkadot中的转移桥。
4.底物只能做公链开发？可能有人觉得Substrate只能用于公链开发，其实不然。Substrate本身就是一个开发框架，不限制是否只能用于公有链开发。相反，由于其技术创新性，底物将是公共链、生态和联盟链之间的重要桥梁。
例如，Polkadot的中继链设计为允许并行链通过块认证节点进行认证并与之交互。同样，每个并联链也可以作为其他外围并联链的中继链存在，可以无限扩展。但是这个平行链是联盟链还是公有链并不重要，只要能连接起来，就能完成交互。
Substrate的划时代意义当Substrate在2018年以耀眼的姿态出现时，人们更多的是对未来的无限期待，而不仅仅是惊叹它的“发链”速度。现在随着Polkadot生态的发展，Substrate似乎越来越稳定，我们也从中看到了一些不一样的东西，可能会让Substrate走的更远。
1.一键链接，开启区块链的下一阶段。2017年是区块链生态大爆发的一年。随着以太坊技术的逐渐成熟和被越来越多的人认可，许多开发者意识到他们可以基于以太坊发布他们设想的区块链项目。
通常的做法是，项目创始团队先根据区块链和一个行业的结合设计一个区块链应用，拥有或设计一个更高级的公链，然后基于ETH的一键发币功能进行融资，按照每个人融资的比例分配相应数量的这个应用或这个公链的Token，然后慢慢烧钱做这个应用的专有链或公链。当这个链条做出来后，通过一对一的映射，将硬币转移到后面的链条上，就完成了一个链条的开发过程。
然而理想很丰满，现实却不买账。因为以太坊上发布数字资产很容易，所以做公链的难度上升了好几个层次。在以太坊上发行数字资产，只需要学习智能合约，然后做几行代码就可以了。就是因为太方便快捷了，以太坊才是一键发币。
但是，做一个公链就更难了，尤其是需要从底层逻辑重构的区块链。对技术人才的要求包括了解比特币、以太坊等知名区块链的代码和原理，了解各种主流共识算法，以及智能合约。除此之外，技术团队必须拥有密码学、分布式系统和网络安全方面的专业人士甚至专家。其中最难的是密码学，有些公链甚至是由——图灵奖的诺贝尔奖得主在计算机中发起的。
因此，区块链人才将很难找到。曾经有人想招一个资深的区块链架构师做他们公链的CTO，年薪百万以上都招不到人。毕竟有这个实力的人都去做自己的项目了。
这只是公链人力成本高的问题。还有一个问题是，公链的研发难度大，研发周期长，稍微复杂的项目研发需要半年时间，难度较大的项目研发需要几年时间。比如大家熟知的Filecoin项目，已经从2018年6月延期到2020年10月，可见一斑。
这样一来，做一个公链项目，就是一个成本高，耗时长的项目。然而，这个困扰区块链领域多年的问题已经被衬底框架轻松解决了。只需要一个人和15分钟就可以制作一个具有定制功能的区块链。基板框架把一键硬币发行的便利性提升到了“一键连锁发行”的水平，看似轻描淡写但只是降低了成本和R&D周期。事实上，这是划时代的一步。
为什么说是划时代的？这就相当于当年只有巨型计算机的时候，突然微型计算机诞生了，让计算机不再是个别机构的专属，而是每个人都可以轻松使用的电子设备。于是，就有了后来互联网的诞生，也就有了现在发达的互联网生态。同样，底层框架也像当年的计算机革命一样，迈出了简化复杂的重要一步。
2.区块链应用已经快速成熟。在Substrate框架出现之前，对于想做区块链应用的团队来说，相当于做了一个互联网时代的app，花了90%的时间和金钱做Android也是一样。现在有了Substrate的一键链，开发起来就像拎个包一样轻松，主要的时间和精力可以花在完善应用本身的业务层面上。
然而，传统的区块链应用程序有另一个问题。系统会限制应用程序的开发。为了引入新的特征或改变现有的规则，通常通过改变底层协议的规则来升级系统。然而，传统的区块链系统升级需要硬分叉升级，大大增加了工作难度。
试想一下，如果苹果的手机系统每次都要有超过一半的人升级，那也算是一次成功的升级，对系统的容错性要求很高。如果升级过程中出现问题，用户的数字资产可能会丢失，用户有可能分裂成两个生态系统。
但是这对于衬底框架来说不是问题。Substrate框架允许系统在没有硬分叉的情况下升级，创建了一个健壮、安全和快速变化的系统，这对于区块链应用程序来说没有后顾之忧。
此外，基底框架具有许多功能模块，这使得制作高度定制的区块链变得非常容易。或者，后期由于项目需要，想调整一些功能，也可以随意增减，非常灵活自由。Substrate的出现，如同互联网中Linux系统的诞生，将为后续产业的发展提供重要的基础。用Linux，安卓，华为，小米，三星手机都有。同样的道理，有了Substrate，未来区块链行业会涌现出很多优秀的相关应用和项目。
底层框架解决了区块链应用研发中主链的搭建问题，也保证了应用运行系统与时俱进。同时，丰富的功能模块库满足了区块链项目的各类功能需求，大大缩短了区块链应用从前期到成熟的周期，加速了项目的迭代演进。可以预见，区块链应用发展的黄金时期即将到来。
3.在基质框架一键连锁上线之前，区块链生态的发展将加速。一个项目开始接受从筹款到上线主网的落地考验。整个过程需要用年来衡量，而基质框架可以把这个时间缩减到几个月，不仅加快了单个项目的迭代时间，也意味着区块链生态的进化速度像八倍一样快进。
回顾近几年的区块链项目，很多项目都是在数字资产发行后两三年才在主网上线，开始接受落地的考验。整个过程耗时数年。很多项目因为运营问题、项目设计问题、经济模式等问题，从上马到现在一直在走下坡路，导致慢性死亡。一些项目方以研发难度高为由，拒绝在主网上推出，担心一推出市场就死掉。
其实这种现象是必然会发生的。就像当年互联网刚兴起的时候，各种门户网站蜂拥而至的人蜂拥而至，最后却是一地鸡毛。随着移动互联网的兴起，各种O2O应用层出不穷，让人眼花缭乱，但现在剩下的是几何？一个行业成熟了，一定会野蛮生长。最终大浪淘沙，留下的是真正实用有价值的项目。
区块链工业也是如此。有公链、DApp、德菲等几万多个项目。但只有100个真正有价值的仍然存在。有多少资本随着前两年的大起大落变成了新技术探索的成本。尽管如此，这片新开发的蓝海，就像一个漩涡，仍然会吸引更多的人才和资本投资，直到区块链的真正价值被发现。
毫无疑问，基质框架为整个区块链的生态发展按下了快进键。项目迭代速度加快，越来越多的人和资本参与进来，更多的项目会死掉，找到区块链真正价值的项目会离我们越来越近。
火花出现了，引线已经点燃，区块链的生态将像灿烂的烟花一样在黎明前绽放，即将迎来一个阳光灿烂的日子。
基板怎么用？关于基板的优势和独特的便利性我们已经提到了很多，那么如何入门呢？我们将与您分享一篇名为《Substrate 一键发链极简教程》(原文链接：www.polkaworld.org/articles/substrate-simple-tutorial)的文章，该文章由PolkaWorld于去年发表。有兴趣的读者可以尝试一下，或许会有意想不到的收获。
Postscript Substrate2.0版本于今年9月底上线。新版本带来了新的功能，——个离链工人和70多个可组合的模块。下行工作机可以安全地将数据集成到区块链中，非常适合物联网(IoT)设备或通过Oracle输入的实际数据。
这也再次体现了Substrate和Polkadot出色的可扩展性。甚至目前没有涉及的功能模块，以后也可以加入，真正做到与时俱进。
11月初，V1版平行链已经上线，平行链准备上线。如果该功能成功上线，意味着Polkadot将开启真正的跨链，Substrate即将迎来更大的舞台。
从时代发展的角度来看，正如我们身处时代的洪流中，很难真正判断一个事物的核心发展轨迹，但透过那面历史的镜子，我们可以看到更多的可能性，而Substrate的诞生或许在某个时刻被后人称为区块链发展的重要转折点，就像多年前的“智能合约”一样。这是最好的故事。
特别感谢：感谢博卡第一华人社区PolkaWorld在内容上的支持。
参考文献：1。波尔卡多特底物基本链介绍：2.波尔卡多特一键连锁。如何用基板建造区块链？3.深入了解基板2.04，视频|基板是下一代区块链的通用框架。5.基板2.0来了！6.Substrate，下一代区块链开发框架，正在被技术牛人悄悄研究！7.波尔卡世界概要，关于波尔卡多特和基质的一切8，基质已经到达9，基质一言以蔽之