substrate 区块链框架 (1)概述
1. 定义
Substrate是一个具备区块链核心要素(例如数据存储,p2p通讯,共识算法,密码学组件等)、可用于构建开源、模块化和可扩展区块链的基础技术框架。
Substrate把一个区块链运行所需要的各个模块拆解开,具备可扩展性、模块化、开源、自主可控的特性。开发者可以方便地通过编写runtime(好比一种更高级的智能合约)来修改如加密、共识等模块构建自己的区块链。
- 核心模块:数据库、加密算法、交易队列、命令行界面、公/私钥生成、RPC等
- 基本逻辑:数据结构、结算、时间戳、分片等
- p2p网络:网络节点管理、私讯协议集成、分布式哈希表
- 共识机制:抵押、Babe、Grandpa、区块落实追踪
- 治理、升级模型:链上逻辑升级、链上治理
- dapp:智能合约(联盟链定制化)
2.设计架构
2.1 Runtime组件
定义如何处理区块,包括状态转换逻辑。
- runtime代码被编译为Wasm并成为区块链存储状态的一部分
- 利用Wasm特性实现无分叉链上升级。
2.2 Substrate客户端
Substrate客户端既是针对与客户端本身相同的平台(而不是Wasm)编译的“本地runtime”, 将调用调度到runtime客户端组件的执行程序,它在本机代码和解释Wasm之间进行选择。尽管本地runtime可能会提供性能优势,但是如果执行程序实现了较新的WASM版本,则执行程序将选择解释Wasm来执行。
2.3 存储组件
用于维持以区块链为代表的分布式系统的交易状态。区块链网络使参与者利用共识机制在不可信环境下达成状态存储。Substrate采用一种简单且高效的键值存储机制。
2.4 P2P点对点网络组件
允许客户端与其他网络参与者进行通信。
- 使用libp2p网络协议栈。
- 支持模块化、自定义共识引擎。
2.5 RPC(远程过程调用)组件
允许区块链用户与链上网络交互,提供HTTP和WebSocket RPC接口服务。
2.7 遥测组件
通过嵌入Prometheus 服务,能够将区块链网络指标对外暴露
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