Substrate (framework de Polkadot)

¿Qué es Substrate en el ecosistema Polkadot?

Substrate es un framework modular de blockchain basado en Rust utilizado para crear blockchains personalizadas, parachains y lógica de runtime en el ecosistema Polkadot.

En la documentación actual de Polkadot, Substrate se entiende mejor como uno de los componentes principales del Polkadot SDK.

La documentación de Rust de Polkadot SDK oficial describe Substrate como un framework de Rust para desarrollar blockchains de forma modular y extensible, así como el motor principal del ecosistema Polkadot.

Substrate proporciona a los desarrolladores bloques de construcción reutilizables para redes, consenso, cuentas, almacenamiento, gestión de transacciones, ejecución de runtime y transiciones de estado de blockchain.

En lugar de crear una blockchain desde cero, los desarrolladores pueden utilizar Substrate para ensamblar una cadena con módulos predefinidos y lógica personalizada.

Estos módulos suelen denominarse pallets cuando se desarrollan con FRAME.

Substrate es importante porque Polkadot no está diseñado como una única cadena que aloje todas las aplicaciones en el mismo entorno.

Polkadot está diseñado como un ecosistema multicadena donde diferentes blockchains pueden especializarse en distintos casos de uso.

Substrate ayuda a los desarrolladores a crear esas cadenas especializadas con mayor rapidez y control sobre sus propias reglas.

Para principiantes, la definición más sencilla es que Substrate es el framework de desarrollo de blockchains que sustenta muchas redes basadas en Polkadot SDK.

Substrate y Polkadot SDK

Antes se hablaba de Substrate como un framework blockchain independiente, pero hoy normalmente se presenta como parte del Polkadot SDK.

El repositorio de GitHub de Polkadot SDK oficial describe el SDK como el conjunto de componentes necesarios para desarrollar en Polkadot, una plataforma blockchain multicadena que permite a distintas blockchains interoperar de forma segura y escalable.

Este cambio es importante porque los desarrolladores ahora aprenden Substrate junto con FRAME, Cumulus, XCM y otros componentes de Polkadot SDK.

Substrate proporciona la base blockchain principal.

FRAME ayuda a los desarrolladores a crear lógica modular de runtime.

Cumulus ayuda a los desarrolladores a convertir una cadena basada en Substrate en una parachain de Polkadot.

XCM ayuda a las cadenas a comunicarse y mover activos o instrucciones por el ecosistema Polkadot.

La documentación sobre parachains de Polkadot oficial explica que Substrate proporciona primitivas y bibliotecas blockchain básicas, FRAME proporciona lógica modular de runtime, Cumulus habilita la funcionalidad de parachain y XCM habilita la comunicación con parachains y la relay chain.

Por ello, Substrate no debe considerarse una herramienta aislada.

Forma parte de una pila de desarrollo más amplia para crear blockchains interoperables.

Por qué Substrate es importante en el mercado cripto

Substrate es importante porque hace que el desarrollo de blockchains sea más modular.

Una blockchain necesita muchos componentes técnicos antes de poder funcionar de forma segura.

Necesita redes peer-to-peer, criptografía, gestión de cuentas, almacenamiento de estado, pools de transacciones, producción de bloques, ejecución de runtime, lógica de comisiones, gobernanza y lógica de actualización.

Crear todo esto desde cero es difícil, costoso y arriesgado.

Substrate proporciona a los desarrolladores una base probada para que puedan centrarse más en el diseño exclusivo de su cadena.

Esto es especialmente importante en el mercado cripto porque diferentes aplicaciones necesitan reglas blockchain distintas.

Una cadena DeFi puede necesitar lógica especializada de activos y transferencias cross-chain rápidas.

Una cadena de juegos puede necesitar un elevado volumen de transacciones y comportamiento personalizado para NFT.

Una cadena de identidad puede necesitar privacidad, credenciales y reglas de permisos.

Una cadena de gobernanza puede necesitar votación, bloqueos por convicción, gasto de tesorería y controles de actualización.

Substrate permite a los desarrolladores personalizar la propia cadena, en lugar de limitarse a desplegar contratos inteligentes dentro de un entorno fijo.

Esto convierte a Substrate en una de las herramientas clave para el diseño de blockchains específicas para aplicaciones.

Substrate frente a Polkadot

Substrate y Polkadot están relacionados, pero no son lo mismo.

Substrate es un framework para crear blockchains.

Polkadot es una red multicadena que proporciona seguridad compartida, interoperabilidad, gobernanza y coordinación a las cadenas conectadas.

Una blockchain puede desarrollarse con Substrate y convertirse posteriormente en una parachain de Polkadot.

Una blockchain también puede desarrollarse con Substrate y funcionar independientemente como cadena autónoma.

Polkadot se desarrolla con tecnología Polkadot SDK, pero el framework también puede admitir diseños de cadenas muy diversos.

Esta distinción es importante porque Substrate es el conjunto de herramientas para desarrolladores, mientras que Polkadot es el ecosistema de red.

Un proyecto que utiliza Substrate no se convierte automáticamente en una parachain de Polkadot.

Para convertirse en parachain, la cadena debe utilizar componentes relacionados con parachains y conectarse al modelo de relay chain de Polkadot.

En términos sencillos, Substrate se utiliza para crear cadenas y Polkadot conecta cadenas compatibles en una red multicadena compartida.

Substrate frente a contratos inteligentes

Substrate se diferencia de una plataforma de contratos inteligentes porque permite a los desarrolladores crear el propio runtime de la blockchain.

Un desarrollador de contratos inteligentes escribe lógica de aplicación que se ejecuta dentro de un entorno blockchain existente.

Un desarrollador de Substrate puede definir las reglas del propio entorno de la cadena.

Esto puede incluir reglas de cuentas, comisiones, gobernanza, staking, tipos de transacción, lógica de activos y comportamiento de actualización.

Los contratos inteligentes son potentes porque son más fáciles de desplegar y no requieren lanzar una cadena completa.

Substrate es potente porque proporciona un control más profundo sobre la lógica central de la cadena.

Un proyecto puede elegir contratos inteligentes si busca un despliegue más rápido dentro de una cadena existente.

Un proyecto puede elegir Substrate si necesita un runtime personalizado, su propio diseño de validadores o parachain, rendimiento especializado o funciones nativas a nivel de protocolo.

Algunas cadenas basadas en Polkadot SDK también pueden admitir contratos inteligentes mediante la inclusión de un pallet de contratos inteligentes o un módulo de runtime relacionado.

Esto significa que Substrate y los contratos inteligentes pueden complementarse, en lugar de competir directamente.

Cómo funciona Substrate

Substrate funciona separando una blockchain en componentes reutilizables y un runtime personalizable.

El lado del nodo gestiona las redes, las operaciones de bases de datos, la lógica del pool de transacciones, la producción de bloques, la participación en el consenso y la comunicación con otros nodos.

El runtime define la función de transición de estado; es decir, decide cómo las transacciones válidas modifican el estado de la cadena.

Este runtime es donde reside la mayor parte de la lógica de negocio específica de la cadena.

Un runtime de Substrate puede incluir pallets para balances, activos, staking, gobernanza, identidad, sesiones, marcas temporales, aleatoriedad, NFT y otras funciones.

Los desarrolladores también pueden escribir pallets personalizados cuando los pallets predefinidos no sean suficientes.

El runtime se compila a WebAssembly, normalmente denominado Wasm, para que pueda ejecutarse de forma coherente en los nodos de red.

Este diseño admite actualizaciones de runtime sin fork, ya que el código del runtime puede actualizarse mediante gobernanza on-chain o lógica de actualización autorizada.

Las actualizaciones sin fork son importantes porque permiten que una blockchain evolucione sin exigir que todos los participantes instalen manualmente una nueva versión de la cadena al mismo tiempo.

Para los desarrolladores, esto ofrece una vía más flexible para mantener y mejorar una blockchain después de su lanzamiento.

FRAME en Substrate

FRAME significa Framework for Runtime Aggregation of Modularized Entities.

FRAME es el principal framework de desarrollo modular de runtime utilizado con Substrate y Polkadot SDK.

La descripción general de FRAME oficial explica que FRAME ayuda a los desarrolladores a crear entornos de runtime blockchain a partir de componentes modulares denominados pallets.

Un pallet es un módulo de runtime que proporciona una función específica.

Por ejemplo, un pallet de balances puede gestionar el sistema de saldos del token nativo.

Un pallet de activos puede gestionar varios activos fungibles.

Un pallet de gobernanza puede admitir la lógica de propuestas y votaciones.

Un pallet de staking puede admitir la selección de validadores y las reglas de staking.

Los desarrolladores pueden combinar pallets existentes y personalizados para crear un runtime que se adapte al propósito de su cadena.

Esta es una de las principales ventajas de Substrate porque reduce el trabajo de ingeniería repetitivo.

Un equipo no necesita reinventar funciones blockchain comunes si ya existen pallets fiables.

¿Qué es un runtime?

Un runtime es la parte de una blockchain basada en Substrate que define las reglas de la cadena.

Determina qué transacciones son válidas, cómo cambian los saldos, cómo se crean activos, cómo funciona la gobernanza, cómo se calculan las comisiones y cómo se actualiza el estado.

En términos de software tradicional, el runtime es similar a la capa de lógica de negocio de la blockchain.

En términos blockchain, es la función de transición de estado que todos los nodos honestos deben ejecutar de forma coherente.

El runtime es importante porque dos cadenas pueden utilizar una infraestructura de nodos similar y, aun así, tener reglas muy diferentes.

Un runtime puede optimizarse para DeFi.

Otro runtime puede optimizarse para identidad.

Otro runtime puede optimizarse para NFT o juegos.

El modelo de runtime de Substrate permite a los desarrolladores personalizar la blockchain a un nivel profundo.

Por ello, Substrate se utiliza a menudo para cadenas específicas de aplicaciones, y no solo para entornos de contratos de propósito general.

¿Qué son los pallets?

Los pallets son componentes modulares de runtime utilizados para crear blockchains basadas en Substrate.

Un pallet puede proporcionar una función lista para usar o una función personalizada.

La guía de Polkadot para añadir pallets oficial explica que añadir un pallet existente implica configurar dependencias, implementar el trait de configuración del pallet y registrar el pallet en el runtime.

Los pallets comunes pueden gestionar balances, activos, marcas temporales, aleatoriedad, staking, claves de sesión, gobernanza, identidad, NFT y pagos de transacciones.

Se pueden escribir pallets personalizados para lógica específica de aplicaciones que no esté disponible en módulos estándar.

Por ejemplo, una cadena de juegos podría crear un pallet personalizado para la fabricación de objetos.

Una cadena DeFi podría crear un pallet personalizado para incentivos de liquidez.

Una cadena de identidad podría crear un pallet personalizado para la emisión de credenciales.

Los pallets hacen que Substrate sea flexible porque los desarrolladores pueden ensamblar una cadena como un conjunto de bloques de construcción.

Sin embargo, los pallets siguen requiriendo pruebas cuidadosas, benchmarking, revisión de seguridad y análisis económico.

Substrate y parachains

Substrate se utiliza habitualmente para crear parachains de Polkadot.

Una parachain es una blockchain que se conecta a Polkadot y se beneficia de su modelo de seguridad compartida e interoperabilidad.

La descripción general de parachains de Polkadot oficial explica que las parachains son blockchains especializadas que se conectan a la relay chain y pueden comunicarse entre sí mediante la arquitectura de Polkadot.

Substrate proporciona la base para crear la cadena.

Cumulus proporciona las herramientas que hacen que la cadena sea compatible con el modelo de parachains de Polkadot.

XCM proporciona mensajería cross-chain entre parachains y otros sistemas de consenso.

Esto significa que una cadena basada en Substrate puede formar parte de una red multicadena más amplia, en lugar de operar por sí sola.

Para los usuarios, las parachains pueden crear aplicaciones especializadas con seguridad compartida y movimiento de activos cross-chain.

Para los desarrolladores, las parachains pueden reducir la carga de crear desde cero un modelo de seguridad completamente independiente.

Para el ecosistema Polkadot, las parachains basadas en Substrate son la base de la escalabilidad blockchain especializada.

Substrate y cadenas autónomas

Una cadena autónoma es una blockchain que opera independientemente, en lugar de conectarse como parachain de Polkadot.

Substrate puede utilizarse para crear cadenas autónomas porque el framework no se limita al desarrollo de parachains.

Una cadena autónoma puede tener su propio conjunto de validadores, diseño de consenso, economía de tokens, proceso de gobernanza y supuestos de seguridad.

Esto puede resultar útil para equipos que buscan independencia total o que no están preparados para conectarse a Polkadot.

Sin embargo, las cadenas autónomas deben gestionar su propia seguridad.

No pueden depender automáticamente de la seguridad compartida de Polkadot salvo que se conecten mediante la arquitectura adecuada.

Esta es una contrapartida importante.

Una cadena autónoma puede tener más independencia, pero también una seguridad más débil si no consigue atraer suficientes validadores o stake económico.

Una parachain puede obtener seguridad compartida, pero debe cumplir los requisitos del ecosistema Polkadot.

Substrate proporciona a los desarrolladores flexibilidad para elegir el modelo que se ajuste a sus objetivos.

Substrate y XCM

XCM significa Cross-Consensus Messaging.

Es un formato de mensajes utilizado por sistemas basados en Polkadot SDK para comunicarse entre cadenas y entornos de consenso.

La documentación sobre XCM de Polkadot oficial explica que XCM permite que las parachains se comuniquen y gestionen tareas como saldos de usuarios, gobernanza y staking, mientras que la relay chain se centra en la seguridad compartida.

Las parachains basadas en Substrate pueden utilizar XCM para enviar activos, mensajes e instrucciones por el ecosistema Polkadot.

Esto es importante porque un ecosistema multicadena necesita comunicación, no solo blockchains aisladas.

Sin mensajería cross-chain, cada cadena se convierte en una isla independiente.

Con XCM, un token, una instrucción de gobernanza o una acción de aplicación pueden desplazarse entre cadenas compatibles según reglas definidas.

Para los usuarios, XCM puede posibilitar transferencias de activos cross-chain e interacciones entre aplicaciones.

Para los desarrolladores, XCM crea una forma de desarrollar aplicaciones que utilizan más de una cadena.

Substrate proporciona el framework de la cadena, mientras que XCM ayuda a coordinar esas cadenas.

Substrate y consenso

Substrate proporciona a los desarrolladores herramientas para el consenso blockchain, pero no obliga a todas las cadenas a utilizar un único modelo de consenso fijo.

Una cadena puede elegir componentes de consenso según su propósito y modelo de red.

El consenso determina cómo se producen, finalizan y aceptan los bloques en la red.

En el modelo de parachains de Polkadot, las parachains dependen de la relay chain para la seguridad compartida y la coordinación de la finalidad.

En un modelo de cadena autónoma, la cadena puede utilizar su propio consenso y conjunto de validadores.

La flexibilidad de Substrate permite distintos supuestos de seguridad.

Esta flexibilidad es útil, pero también implica que los usuarios deben comprender la cadena que utilizan.

Una cadena basada en Substrate no cuenta automáticamente con la misma seguridad que Polkadot.

Su seguridad depende de si es una parachain, una cadena autónoma, una cadena de sistema, una red de pruebas u otro diseño.

Al evaluar cualquier red basada en Substrate, los usuarios deben comprobar cómo está protegida.

Substrate y actualizaciones sin fork

Las actualizaciones sin fork son una de las funciones más importantes de Substrate.

Una actualización sin fork permite actualizar el runtime de la blockchain sin dividir la red en versiones incompatibles.

Como el runtime puede almacenarse y actualizarse on-chain como código Wasm, la gobernanza o mecanismos autorizados pueden actualizar las reglas de la cadena a través de la propia cadena.

Esto es útil porque las blockchains necesitan corregir errores, añadir funciones, ajustar la economía y mejorar el rendimiento con el tiempo.

En modelos blockchain más antiguos, las actualizaciones importantes pueden requerir hard forks que dependen de que muchos participantes se coordinen off-chain.

El modelo de actualización de runtime de Substrate hace que la evolución de las cadenas sea más estructurada.

Sin embargo, las actualizaciones sin fork también crean responsabilidades de gobernanza.

Si la gobernanza puede actualizar el runtime, puede modificar comportamientos importantes de la cadena.

Los usuarios deben comprender quién puede aprobar actualizaciones y cómo se toman las decisiones de actualización.

La flexibilidad técnica solo es valiosa cuando se combina con una gobernanza responsable.

Substrate y WebAssembly

WebAssembly, a menudo denominado Wasm, es importante en Substrate porque los runtimes se compilan a Wasm.

Wasm permite ejecutar la lógica de runtime de forma portátil y determinista en distintos nodos.

Esto ayuda a que los nodos acuerden las transiciones de estado incluso si se ejecutan en máquinas diferentes.

También admite el modelo de actualizaciones de runtime on-chain.

Cuando se actualiza un runtime, el nuevo runtime Wasm puede definir las reglas actualizadas de la cadena.

Esto separa más el runtime del software del nodo.

Los operadores de nodos pueden seguir necesitando actualizaciones de software para algunos cambios, pero muchos cambios a nivel de runtime pueden realizarse mediante procesos de actualización on-chain.

Para los desarrolladores, Wasm forma parte de lo que hace que Substrate sea flexible y actualizable.

Para los usuarios, es una de las razones por las que las cadenas basadas en Polkadot SDK pueden evolucionar sin que cada mejora se convierta en un fork de red disruptivo.

Por tanto, Wasm es una capa técnica clave detrás del diseño blockchain modular de Substrate.

Substrate y Rust

Substrate está escrito en Rust, un lenguaje de programación conocido por la seguridad de memoria, el rendimiento y una sólida comprobación de tipos.

Rust se utiliza ampliamente en programación de sistemas, donde la fiabilidad y el rendimiento son importantes.

Los nodos blockchain son software de sistemas porque deben procesar transacciones, almacenar datos, comunicarse con pares y mantener el consenso.

Rust ayuda a los desarrolladores a escribir software blockchain de alto rendimiento con menos errores relacionados con la memoria que algunos lenguajes de sistemas más antiguos.

Esto no significa que Rust evite todos los errores.

Los errores lógicos, fallos de diseño económico, problemas de consenso y supuestos inseguros pueden seguir produciéndose.

Sin embargo, Rust encaja bien con la infraestructura blockchain porque tanto la seguridad como el rendimiento son importantes.

Los desarrolladores de Substrate suelen necesitar conocimientos de Rust para personalizar pallets, crear runtimes y trabajar en profundidad con el código de Polkadot SDK.

Los equipos que desarrollan cadenas de Substrate de nivel de producción también deben comprender las pruebas, el benchmarking, los pesos de runtime y las prácticas de software seguro.

El potencial de Substrate conlleva una exigente curva de aprendizaje de ingeniería.

Substrate y tokens blockchain

Substrate puede admitir muchos modelos de tokens.

Una cadena puede tener un token nativo gestionado mediante un pallet de balances.

Una cadena puede admitir múltiples activos fungibles mediante un pallet de activos.

Una cadena puede admitir NFT o activos únicos mediante módulos especializados de runtime.

Una cadena también puede incluir funcionalidades de contratos inteligentes que permitan a los desarrolladores desplegar tokens basados en contratos cuando sean compatibles.

La documentación del pallet Assets de Polkadot SDK oficial describe el pallet Assets como un módulo para gestionar conjuntos de activos fungibles.

Esta flexibilidad de tokens es una de las razones por las que Substrate resulta útil para parachains y appchains.

Una cadena DeFi puede necesitar muchos activos fungibles.

Una cadena de juegos puede necesitar NFT y activos de artículos de juego.

Una cadena de gobernanza puede necesitar bloqueos de tokens y saldos de votación.

Una cadena puede incorporar el comportamiento de los tokens al runtime, en lugar de depender únicamente de contratos externos.

Los usuarios deben recordar que todos los tokens basados en Substrate pueden tener sus propias reglas específicas de cadena.

Substrate y gobernanza

Substrate puede admitir gobernanza on-chain avanzada porque la lógica de gobernanza puede integrarse directamente en el runtime.

La gobernanza puede utilizarse para actualizaciones de runtime, gasto de tesorería, cambios de parámetros, registro de activos, configuración de validadores y decisiones de protocolo.

El sistema de gobernanza de Polkadot es un ejemplo de lo que puede crearse con tecnología Polkadot SDK.

La documentación sobre gobernanza de Polkadot oficial explica que los votantes pueden utilizar tokens y la votación por convicción para influir en las decisiones.

Otras cadenas basadas en Substrate pueden diseñar modelos de gobernanza distintos.

Algunas pueden utilizar consejos, referendos, comités técnicos, orígenes, tracks o procesos de aprobación personalizados.

Esta flexibilidad es útil porque diferentes comunidades necesitan sistemas de gobernanza distintos.

Sin embargo, la gobernanza también puede ser un riesgo.

Si un grupo pequeño controla las actualizaciones, los fondos de tesorería o las funciones de emergencia, los usuarios deben comprender ese supuesto de confianza.

El diseño de gobernanza de una cadena Substrate debe evaluarse con el mismo cuidado que su código.

Substrate y comisiones

Las cadenas basadas en Substrate pueden personalizar las comisiones de transacción.

Una cadena puede definir cómo se calculan las comisiones, qué token las paga, si cambian con la congestión y cómo se distribuyen los ingresos por comisiones.

La lógica de comisiones puede gestionarse mediante módulos de runtime, como los pallets de pago de transacciones.

Algunas cadenas pueden cobrar comisiones en el token nativo.

Otras pueden admitir el pago de comisiones con otros activos.

Algunas pueden patrocinar o subvencionar comisiones, o diseñar modelos de comisiones específicos de aplicaciones.

Esta flexibilidad puede mejorar la experiencia de usuario.

Por ejemplo, una cadena de aplicaciones de consumo puede querer que los usuarios interactúen sin tener que comprender primero un proceso complejo de token de gas.

Sin embargo, la personalización de comisiones también puede crear complejidad.

Los usuarios pueden no saber qué token es necesario para cada transacción.

Los desarrolladores deben comunicar claramente las reglas de comisiones en carteras y aplicaciones.

Substrate y staking

Substrate puede admitir sistemas de staking mediante lógica de runtime.

El staking puede utilizarse para seleccionar validadores, proteger una red, recompensar participantes o gestionar la responsabilidad de los validadores.

Polkadot utiliza Nominated Proof-of-Stake, donde los titulares de tokens pueden nominar validadores y participar en la seguridad de la red.

La documentación sobre staking de Polkadot oficial explica que los nominadores ayudan a seleccionar validadores respaldándolos con stake.

Otras cadenas basadas en Substrate pueden utilizar diferentes diseños de staking, delegación o selección de collators.

Substrate ofrece a los desarrolladores la posibilidad de adaptar las reglas de staking a las necesidades de la red.

El diseño del staking afecta a la descentralización, la distribución de recompensas, los incentivos de los validadores, el riesgo de slashing y la liquidez del token.

Los usuarios no deben asumir que todas las cadenas Substrate tienen las mismas reglas de staking que Polkadot.

Antes de hacer staking con cualquier token, los usuarios deben comprender los periodos de bloqueo, la lógica de recompensas, el riesgo de los validadores, las reglas de gobernanza y las condiciones de slashing.

El staking es un mecanismo de seguridad, no solo una función de rendimiento.

Substrate y desarrollo de parachains

Substrate es utilizado habitualmente por equipos que desarrollan parachains porque admite una personalización profunda del runtime.

Un equipo de parachain puede empezar con plantillas, incluir pallets existentes, escribir pallets personalizados, configurar Cumulus, conectarse a redes de prueba y prepararse para la interoperabilidad con Polkadot.

La guía de instalación de Polkadot SDK oficial explica cómo los desarrolladores pueden instalar dependencias, configurar herramientas de Rust y compilar Polkadot SDK.

El desarrollo de parachains suele requerir sólidos conocimientos de Rust, configuración de runtime, benchmarking, pesos, pruebas, XCM y despliegue operativo.

Es más complejo que desplegar un contrato de token sencillo.

La recompensa de esta complejidad es el control.

Una parachain puede personalizar su entorno de ejecución, economía, gobernanza, gestión de activos e interoperabilidad.

Esto hace que Substrate resulte atractivo para proyectos serios que necesitan una blockchain completa, y no solo un contrato.

Sin embargo, los equipos no deben elegir Substrate solo porque parezca avanzado.

Deben elegirlo cuando realmente necesiten una cadena personalizada.

Substrate y herramientas para desarrolladores

El desarrollo con Substrate implica herramientas para crear, probar, realizar benchmarking y desplegar blockchains.

Los desarrolladores pueden utilizar el repositorio de Polkadot SDK, toolchains de Rust, plantillas de nodos, plantillas de runtime, redes de prueba, herramientas de benchmarking y generación de especificaciones de cadena.

La documentación sobre benchmarking de Polkadot oficial describe frame-omni-bencher como una herramienta oficial para realizar benchmarking de pallets FRAME.

El benchmarking es importante porque las cadenas Substrate necesitan pesos de transacción que reflejen el coste de ejecución.

Si los pesos son demasiado bajos, las transacciones pesadas pueden sobrecargar la cadena.

Si los pesos son demasiado altos, los usuarios pueden pagar más o encontrar límites innecesarios.

Las pruebas también son importantes porque los errores de runtime pueden afectar a los saldos, la gobernanza, el staking, los activos y el comportamiento cross-chain.

Los desarrolladores deben utilizar pruebas unitarias, de integración y de runtime, benchmarks, testnets y auditorías antes de lanzar cadenas de producción.

Substrate hace que el desarrollo de blockchains sea más modular, pero no hace que la ingeniería blockchain sea sencilla.

Unas herramientas sólidas ayudan a reducir el riesgo, pero no sustituyen un diseño cuidadoso.

Substrate e interoperabilidad

Substrate está estrechamente vinculado a la interoperabilidad porque muchas cadenas basadas en Substrate están diseñadas para conectarse a Polkadot.

La arquitectura multicadena de Polkadot depende de que las cadenas especializadas se comuniquen en lugar de operar de forma aislada.

XCM es el formato de mensajes clave para esta comunicación.

Las parachains basadas en Substrate pueden utilizar XCM para enviar tokens, instrucciones y otros mensajes cross-chain.

Esto puede admitir casos de uso como DeFi cross-chain, gestión de activos multicadena, acciones de staking remotas, gobernanza cross-chain y servicios de infraestructura compartida.

La interoperabilidad es valiosa porque los usuarios cripto mantienen cada vez más activos en muchas redes.

Sin embargo, la interoperabilidad también aumenta la complejidad.

Los usuarios deben comprender las cadenas de origen, cadenas de destino, activos, comisiones, rutas XCM y compatibilidad de carteras.

Los desarrolladores deben gestionar casos de fallo, registro de activos, comisiones de ejecución, formatos de mensajes y supuestos de seguridad.

Substrate proporciona la base para crear cadenas interoperables, pero la interoperabilidad segura sigue requiriendo una implementación cuidadosa.

Substrate y seguridad

Substrate mejora la seguridad blockchain proporcionando componentes reutilizables, pero la seguridad sigue dependiendo de cómo se configure y mantenga una cadena.

Un runtime mal diseñado puede seguir creando riesgos graves.

Un pallet personalizado puede contener errores lógicos.

Un sistema de gobernanza puede aprobar actualizaciones inseguras.

Un sistema de staking puede generar problemas de centralización o slashing.

Una configuración de XCM puede exponer a los usuarios a errores de transferencias cross-chain.

Un modelo de comisiones puede ser vulnerable al spam si los pesos y costes son incorrectos.

Por ello, la seguridad de Substrate exige revisión de código, benchmarking, pruebas, auditorías, supervisión y gobernanza responsable.

Los usuarios también deben comprender si una cadena es una parachain de Polkadot, una cadena autónoma, una red de pruebas o un despliegue experimental.

La expresión «desarrollada con Substrate» no significa automáticamente que una cadena sea segura.

Significa que la cadena utiliza un framework potente y que la seguridad final depende de la implementación.

Ventajas de Substrate

La primera ventaja de Substrate es el desarrollo modular de blockchains.

Los desarrolladores pueden utilizar pallets predefinidos y personalizados para crear lógica específica de cada cadena.

La segunda ventaja es la personalización del runtime.

Una cadena puede definir sus propias reglas para activos, comisiones, gobernanza, staking, cuentas y actualizaciones.

La tercera ventaja es la compatibilidad con el ecosistema Polkadot.

Una cadena Substrate puede diseñarse como parachain con soporte de Cumulus y XCM.

La cuarta ventaja es la capacidad de actualización sin fork.

Las actualizaciones de runtime pueden ayudar a las cadenas a evolucionar sin hard forks manuales disruptivos.

La quinta ventaja es una infraestructura basada en Rust.

Rust admite rendimiento y seguridad de memoria para el desarrollo de nodos blockchain.

La sexta ventaja es la interoperabilidad.

Las parachains basadas en Substrate pueden comunicarse mediante los sistemas de mensajería cross-chain de Polkadot.

La séptima ventaja es la flexibilidad para appchains.

Los equipos pueden crear cadenas optimizadas para DeFi, identidad, juegos, NFT, gobernanza o infraestructura de estilo empresarial.

Riesgos y limitaciones de Substrate

El primer riesgo es la complejidad.

Substrate es potente, pero exige conocimientos sólidos de Rust, runtime, blockchain y seguridad.

El segundo riesgo es la calidad de implementación.

Un pallet deficiente, una actualización insegura, un sistema de gobernanza débil o un modelo de comisiones inadecuado pueden perjudicar una cadena.

El tercer riesgo es un malentendido sobre la seguridad.

Los usuarios pueden asumir que una cadena Substrate tiene seguridad compartida de Polkadot incluso cuando solo es una cadena autónoma.

El cuarto riesgo es el riesgo de gobernanza.

La capacidad de actualizar el runtime puede ser útil, pero también puede cambiar reglas importantes si la gobernanza es capturada o actúa de forma descuidada.

El quinto riesgo es el riesgo de interoperabilidad.

XCM y los activos cross-chain requieren una configuración cuidadosa y formación de los usuarios.

El sexto riesgo es la carga para los desarrolladores.

Un equipo que crea su propia cadena debe mantener infraestructura, documentación, integraciones, actualizaciones y apoyo comunitario.

El séptimo riesgo es el ajuste al ecosistema.

Algunos proyectos pueden no necesitar una blockchain personalizada completa y podrían estar mejor atendidos desplegándose en una cadena existente.

Substrate es una herramienta seria para creadores de cadenas serios, no un atajo para evitar una buena ingeniería.

¿Cuándo debería utilizar Substrate un proyecto?

Un proyecto puede utilizar Substrate cuando necesita un runtime blockchain personalizado.

Puede utilizar Substrate cuando los contratos inteligentes sean demasiado limitados para el diseño de aplicación requerido.

Puede utilizar Substrate cuando necesite staking, gobernanza, comisiones, activos o lógica de cuentas personalizados.

Puede utilizar Substrate cuando quiera convertirse en una parachain de Polkadot.

Puede utilizar Substrate cuando la interoperabilidad mediante XCM sea fundamental para la aplicación.

Puede utilizar Substrate cuando el rendimiento, el control del runtime y la personalización a nivel de protocolo sean más importantes que la rapidez de despliegue simple.

Un proyecto puede no necesitar Substrate si solo quiere lanzar un token básico o un contrato inteligente sencillo.

Un proyecto puede no necesitar Substrate si no cuenta con recursos de ingeniería para mantener una cadena.

Un proyecto puede no necesitar Substrate si las cadenas existentes del ecosistema Polkadot ya proporcionan las funciones necesarias.

La mejor razón para utilizar Substrate es una necesidad real de personalización a nivel de cadena.

Substrate para usuarios

La mayoría de los usuarios no interactúan directamente con Substrate.

Interactúan con carteras, parachains, tokens, paneles de staking, páginas de gobernanza, aplicaciones DeFi, plataformas NFT y exploradores creados sobre cadenas basadas en Substrate.

Sin embargo, comprender Substrate puede ayudar a los usuarios a tomar mejores decisiones.

Un usuario puede saber si una cadena es una parachain o una cadena autónoma.

Un usuario puede entender por qué una parachain tiene comisiones o reglas de gobernanza distintas de otra.

Un usuario puede comprender por qué las transferencias cross-chain requieren XCM.

Un usuario puede comprender por qué algunos saldos están bloqueados, reservados, vinculados o se utilizan para la gobernanza.

Un usuario también puede entender que Polkadot es un ecosistema multicadena, y no un entorno de aplicaciones uniforme.

El conocimiento de Substrate ayuda a los usuarios a comprender la arquitectura de las aplicaciones que utilizan.

Esto puede mejorar la concienciación sobre seguridad, las decisiones de staking, la participación en la gobernanza y la gestión de activos cross-chain.

Substrate para desarrolladores

Para los desarrolladores, Substrate es un framework para crear blockchains completas, y no solo aplicaciones descentralizadas.

Los desarrolladores pueden crear pallets personalizados, configurar pallets existentes, definir tipos de runtime, establecer pesos de transacción, gestionar almacenamiento, crear especificaciones de cadena, probar actualizaciones y conectarse a la infraestructura de Polkadot.

Pueden diseñar una lógica de runtime que se ajuste a su aplicación, en lugar de adaptar todas las ideas a un entorno de cadena fijo.

Esto proporciona una gran libertad creativa.

También crea responsabilidad.

Un desarrollador de Substrate debe considerar los supuestos de consenso, las comisiones, el crecimiento del almacenamiento, la gobernanza, las actualizaciones, la interoperabilidad, la seguridad y la experiencia de usuario.

El desarrollo de blockchains de producción exige más que escribir código que compile.

Exige diseñar un sistema económico y social que pueda operar en condiciones adversas.

Substrate proporciona el framework, pero los desarrolladores siguen teniendo que crear la cadena de forma responsable.

Por ello son tan importantes la documentación oficial, las plantillas, el benchmarking, las redes de prueba, las auditorías y el apoyo del ecosistema.

Malentendidos habituales sobre Substrate

Un malentendido habitual es que Substrate es lo mismo que Polkadot.

Substrate es un framework, mientras que Polkadot es una red multicadena desarrollada con tecnología Polkadot SDK.

Otro malentendido es que todas las cadenas Substrate son automáticamente parachains de Polkadot.

Una cadena Substrate puede ser una parachain, pero también una cadena autónoma o una red de pruebas.

Un tercer malentendido es que Substrate solo sirve para tokens.

Substrate puede admitir lógica de tokens, pero también gobernanza, identidad, staking, mensajería, almacenamiento, NFT, funciones de privacidad y muchas otras funciones de runtime.

Un cuarto malentendido es que utilizar Substrate hace automáticamente segura una cadena.

La seguridad depende del diseño del runtime, la gobernanza, los supuestos sobre validadores, las auditorías, las pruebas y las operaciones.

Un quinto malentendido es que Substrate sustituye los contratos inteligentes en todos los casos.

Substrate es más adecuado para la personalización a nivel de cadena, mientras que los contratos inteligentes pueden seguir siendo mejores para desplegar aplicaciones más rápido en un entorno existente.

Preguntas frecuentes

¿Qué es Substrate en Polkadot?

Substrate es un framework blockchain modular basado en Rust utilizado dentro de Polkadot SDK para crear blockchains personalizadas, parachains y lógica de runtime.

¿Substrate es lo mismo que Polkadot?

No, Substrate es un framework de desarrollo de blockchains, mientras que Polkadot es una red multicadena que conecta y protege cadenas compatibles.

¿Substrate se sigue utilizando?

Sí, Substrate se sigue utilizando como parte principal de Polkadot SDK, aunque la documentación actual suele presentarlo dentro de la estructura más amplia de Polkadot SDK.

¿Qué es FRAME en Substrate?

FRAME es el framework modular de desarrollo de runtime que permite a los desarrolladores crear runtimes de Substrate mediante componentes reutilizables denominados pallets.

¿Qué es un pallet?

Un pallet es un módulo de runtime que añade una función específica, como balances, activos, staking, gobernanza, identidad, NFT o lógica de aplicación personalizada.

¿Puede utilizarse Substrate fuera de Polkadot?

Sí, Substrate puede utilizarse para crear cadenas autónomas independientes, aunque muchos proyectos lo usan para crear parachains compatibles con Polkadot.

¿Qué lenguaje de programación utiliza Substrate?

Substrate está escrito en Rust y la lógica de runtime de Substrate suele desarrollarse con pallets FRAME basados en Rust.

¿Qué es un runtime de Substrate?

Un runtime de Substrate es la lógica de la cadena que define las transacciones válidas, cambios de estado, balances, gobernanza, comisiones, activos y actualizaciones.

¿Por qué los desarrolladores utilizan Substrate?

Los desarrolladores utilizan Substrate cuando necesitan reglas blockchain personalizadas, diseño modular de runtime, compatibilidad con Polkadot, actualizaciones sin fork o lógica de cadena específica para aplicaciones.

¿Desarrollar con Substrate no tiene riesgos?

No, Substrate es potente pero complejo, y una cadena aún puede tener errores, gobernanza deficiente, economía débil, problemas de interoperabilidad o problemas de seguridad.

Conclusión

Substrate es el framework blockchain modular que sirve de base a muchas redes basadas en Polkadot SDK.

Permite a los desarrolladores crear blockchains personalizadas combinando primitivas blockchain básicas, pallets FRAME, lógica de runtime personalizada y componentes compatibles con Polkadot.

Substrate no es lo mismo que Polkadot, pero es una de las tecnologías principales que hacen posible el ecosistema Polkadot.

Admite el desarrollo de parachains, cadenas autónomas, runtimes personalizados, sistemas de tokens, gobernanza, staking, actualizaciones sin fork e interoperabilidad cross-chain a través de herramientas relacionadas de Polkadot SDK.

Su mayor fortaleza es la flexibilidad.

Los desarrolladores pueden diseñar las reglas de una blockchain según las necesidades de su aplicación, en lugar de estar limitados a un único entorno de runtime fijo.

Esto hace que Substrate sea especialmente útil para appchains, parachains, redes DeFi, sistemas de identidad, cadenas de juegos, cadenas NFT y protocolos con una fuerte componente de gobernanza.

Sin embargo, Substrate no es un atajo sencillo.

Requiere ingeniería sólida, revisión de seguridad, benchmarking, diseño de gobernanza y mantenimiento operativo.

Los usuarios también deben comprender que una cadena basada en Substrate no es automáticamente segura ni forma automáticamente parte del modelo de seguridad compartida de Polkadot.

En el contexto de un glosario cripto, Substrate (framework de Polkadot) se refiere al framework blockchain personalizable dentro de Polkadot SDK que ayuda a los desarrolladores a crear blockchains especializadas, actualizables e interoperables.

La idea principal es que Substrate proporciona a los creadores cripto la capacidad de diseñar blockchains completas, no solo aplicaciones sobre la cadena de otra persona.