Guía de prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

Guía práctica de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

Las tarifas de Gas en la red Ethereum siempre han sido un problema que enfrentan conjuntamente desarrolladores y usuarios, especialmente durante momentos de congestión en la red. En períodos de alta demanda, los usuarios a menudo necesitan pagar tarifas de transacción extremadamente elevadas. Por lo tanto, es crucial optimizar los costos de Gas durante la fase de desarrollo de contratos inteligentes. Optimizar el consumo de Gas no solo puede reducir eficazmente los costos de transacción, sino que también puede mejorar la eficiencia de las transacciones, brindando a los usuarios una experiencia de uso de blockchain más económica y eficiente.

Este artículo ofrecerá un resumen del mecanismo de tarifas de Gas de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los conceptos clave relacionados con la optimización de tarifas de Gas, así como las mejores prácticas para optimizar tarifas de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Se espera que este contenido proporcione inspiración y ayuda práctica a los desarrolladores, al mismo tiempo que permita a los usuarios comunes entender mejor cómo funcionan las tarifas de Gas en el EVM, enfrentando juntos los desafíos en el ecosistema blockchain.

Mejores prácticas para la optimización de Gas en contratos inteligentes de Ethereum

Introducción al mecanismo de tarifas de Gas de EVM

En redes compatibles con EVM, "Gas" es la unidad utilizada para medir la capacidad de cálculo necesaria para ejecutar operaciones específicas.

En la estructura del EVM, el consumo de Gas se divide en tres partes: ejecución de operaciones, llamadas de mensajes externos y lectura/escritura de memoria y almacenamiento.

Debido a que la ejecución de cada transacción requiere recursos de cálculo, se cobrará una cierta tarifa para prevenir bucles infinitos y ataques de Denegación de Servicio (DoS). La tarifa necesaria para completar una transacción se conoce como "Gas fee".

Desde la bifurcación dura de Londres EIP-1559( ), la tarifa de Gas se calcula mediante la siguiente fórmula:

Tarifa de gas = unidades de gas utilizadas * ( tarifa base + tarifa de prioridad )

La tarifa base será destruida, mientras que la tarifa prioritaria se utilizará como incentivo para alentar a los validadores a agregar transacciones a la cadena de bloques. Establecer una tarifa prioritaria más alta al enviar una transacción puede aumentar la probabilidad de que la transacción sea incluida en el siguiente bloque. Esto es similar a una "propina" que los usuarios pagan a los validadores.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

1. Entender la optimización de Gas en EVM

Al compilar contratos inteligentes con Solidity, el contrato se convierte en una serie de "códigos de operación", es decir, opcodes.

Cualquier fragmento de código de operación (, como crear contratos, realizar llamadas de mensajes, acceder al almacenamiento de cuentas y ejecutar operaciones en la máquina virtual ), tiene un costo de consumo de Gas reconocido, y estos costos están registrados en el libro amarillo de Ethereum.

Después de múltiples modificaciones de EIP, algunos costos de Gas de los códigos de operación han sido ajustados, lo que puede diferir del libro amarillo.

2.Conceptos básicos de optimización de Gas

La idea central de la optimización de Gas es priorizar las operaciones de alto costo eficiente en la blockchain EVM, evitando operaciones con costos de Gas elevados.

En EVM, las siguientes operaciones tienen un costo bajo:

  • Leer y escribir variables de memoria
  • Leer constantes y variables inmutables
  • Leer y escribir variables locales
  • Leer la variable calldata, como el array y la estructura de calldata.
  • Llamada a funciones internas

Las operaciones de alto costo incluyen:

  • Leer y escribir variables de estado almacenadas en el almacenamiento del contrato
  • Llamada a funciones externas
  • Operación de bucle

Prácticas recomendadas para la optimización de Gas en contratos inteligentes de Ethereum

Mejores Prácticas para la Optimización de Costos de Gas EVM

Basado en los conceptos básicos mencionados, hemos compilado una lista de mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas para la comunidad de desarrolladores. Al seguir estas prácticas, los desarrolladores pueden reducir el consumo de tarifas de Gas de los contratos inteligentes, disminuir los costos de transacción y crear aplicaciones más eficientes y amigables para el usuario.

1. Intenta reducir el uso de almacenamiento

En Solidity, Storage( es un recurso limitado, cuyo consumo de Gas es mucho mayor que el de Memory). Cada vez que un contrato inteligente lee o escribe datos desde el almacenamiento, incurre en altos costos de Gas.

Según la definición del libro amarillo de Ethereum, el costo de las operaciones de almacenamiento es más de 100 veces superior al de las operaciones de memoria. Por ejemplo, las instrucciones OPcodes mload y mstore consumen solo 3 unidades de Gas, mientras que las operaciones de almacenamiento como sload y sstore, incluso en el mejor de los casos, requieren al menos 100 unidades.

Los métodos para limitar el uso de almacenamiento incluyen:

  • Almacenar datos no permanentes en la memoria
  • Reducir el número de modificaciones de almacenamiento: Guardar los resultados intermedios en la memoria y, una vez que se completen todos los cálculos, asignar los resultados a las variables de almacenamiento.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

( 2. Empaquetado de variables

La cantidad de Storage slot) utilizados en los contratos inteligentes y la forma en que los desarrolladores representan los datos afectará significativamente el consumo de Gas.

El compilador de Solidity empaquetará las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación y utilizará un espacio de almacenamiento de 32 bytes como la unidad básica para almacenar variables. El empaquetado de variables se refiere a organizar razonablemente las variables de manera que múltiples variables puedan ajustarse a un solo espacio de almacenamiento.

A través de este ajuste de detalle, los desarrolladores pueden ahorrar 20,000 unidades de Gas. Almacenar un espacio de almacenamiento no utilizado requiere 20,000 Gas, pero ahora solo se necesitan dos espacios de almacenamiento.

Dado que cada ranura de almacenamiento consume Gas, el empaquetado de variables optimiza el uso de Gas al reducir la cantidad de ranuras de almacenamiento necesarias.

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) 3. Optimizar tipos de datos

Una variable puede representarse con varios tipos de datos, pero el costo de operación correspondiente a diferentes tipos de datos también varía. Elegir el tipo de datos adecuado ayuda a optimizar el uso de Gas.

Por ejemplo, en Solidity, los enteros se pueden dividir en diferentes tamaños: uint8, uint16, uint32, etc. Dado que la EVM ejecuta operaciones en unidades de 256 bits, usar uint8 significa que la EVM debe convertirlo primero a uint256, y esta conversión consumirá Gas adicional.

Aislado, usar uint256 es más barato que uint8. Sin embargo, si se optimiza el empaquetado de variables, es diferente. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en una ranura de almacenamiento, el costo total de iterarlas será menor que el de cuatro variables uint256. De esta manera, los contratos inteligentes pueden leer y escribir una ranura de almacenamiento una vez y colocar las cuatro variables uint8 en memoria/almacenamiento en una sola operación.

Gas optimización de los 10 mejores prácticas de contratos inteligentes de Ethereum

( 4. Usar variables de tamaño fijo en lugar de variables dinámicas

Si los datos se pueden controlar dentro de 32 bytes, se recomienda usar el tipo de datos bytes32 en lugar de bytes o strings. En general, las variables de tamaño fijo consumen menos Gas que las variables de tamaño variable. Si se puede limitar la longitud de los bytes, intente elegir la longitud mínima de bytes1 a bytes32.

) 5. Mapeo y arreglos

Las listas de datos de Solidity se pueden representar con dos tipos de datos: Arrays### y Mappings(, pero su sintaxis y estructura son completamente diferentes.

En la mayoría de los casos, los mapeos son más eficientes y de menor costo, pero los arreglos tienen iterabilidad y admiten el empaquetado de tipos de datos. Por lo tanto, se recomienda utilizar mapeos al gestionar listas de datos, a menos que se necesite iterar o se pueda optimizar el consumo de Gas a través del empaquetado de tipos de datos.

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6. Usar calldata en lugar de memory

Las variables declaradas en los parámetros de la función pueden almacenarse en calldata o memory. La principal diferencia entre ambas es que memory puede ser modificada por la función, mientras que calldata es inmutable.

Recuerda este principio: si los parámetros de la función son de solo lectura, se debe priorizar el uso de calldata en lugar de memory. Esto puede evitar operaciones de copia innecesarias desde calldata de la función a memory.

( 7. Intenta usar las palabras clave Constant/Immutable siempre que sea posible.

Las variables Constant/Immutable no se almacenan en el almacenamiento del contrato. Estas variables se calculan en el momento de la compilación y se almacenan en el bytecode del contrato. Por lo tanto, en comparación con el almacenamiento, su costo de acceso es mucho más bajo, se recomienda usar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.

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) 8. Utilizar Unchecked asegurando que no ocurran desbordamientos/subdesbordamientos.

Cuando los desarrolladores pueden asegurar que las operaciones aritméticas no provocarán desbordamientos o subdesbordamientos, pueden utilizar la palabra clave unchecked introducida en Solidity v0.8.0 para evitar comprobaciones innecesarias de desbordamiento o subdesbordamiento, ahorrando así costos de Gas.

Además, los compiladores de la versión 0.8.0 y superiores ya no requieren el uso de la biblioteca SafeMath, ya que el compilador en sí mismo ha incorporado funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.

( 9. Optimizador

El código del modificador se incrusta en la función modificada, y cada vez que se utiliza el modificador, su código se copia. Esto incrementa el tamaño del bytecode y aumenta el consumo de Gas. Una forma de optimización es reestructurar la lógica en una función interna, lo que permite reutilizar esa función interna dentro del modificador, lo que puede reducir el tamaño del bytecode y disminuir los costos de Gas.

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10. Optimización de cortocircuito

Para los operadores || y &&, la evaluación lógica puede sufrir una evaluación de cortocircuito, es decir, si la primera condición ya puede determinar el resultado de la expresión lógica, no se evaluará la segunda condición.

Para optimizar el consumo de Gas, se deben colocar las condiciones de bajo costo de cálculo al principio, de esta manera se puede evitar potencialmente el cálculo de alto costo.

Gas optimization de los diez mejores prácticas de contratos inteligentes de Ethereum

Sugerencias generales adicionales

1. Eliminar código innecesario

Si hay funciones o variables no utilizadas en el contrato, se recomienda eliminarlas. Esta es la forma más directa de reducir el costo de despliegue del contrato y mantener el tamaño del contrato pequeño.

A continuación se presentan algunos consejos prácticos:

  • Utilizar el algoritmo más eficiente para realizar cálculos. Si los resultados de ciertos cálculos se utilizan directamente en el contrato, entonces se deben eliminar estos procesos de cálculo redundantes. En esencia, cualquier cálculo que no se utilice debe ser eliminado.

  • En Ethereum, los desarrolladores pueden obtener recompensas de Gas al liberar espacio de almacenamiento. Si ya no se necesita una variable, se debe usar la palabra clave delete para eliminarla o establecerla en su valor predeterminado.

  • Optimización de bucles: Evitar operaciones de bucle de alto costo, combinar bucles siempre que sea posible y mover cálculos repetidos fuera del cuerpo del bucle.

2. Uso de contratos inteligentes precompilados

Los contratos precompilados ofrecen funciones de biblioteca complejas, como operaciones de cifrado y hash. Debido a que el código no se ejecuta en la EVM, sino que se ejecuta localmente en los nodos del cliente, se requiere menos Gas. Utilizar contratos precompilados puede ahorrar Gas al reducir la carga computacional necesaria para ejecutar contratos inteligentes.

Los ejemplos de contratos precompilados incluyen el algoritmo de firma digital de curva elíptica (ECDSA) y el algoritmo de hash SHA2-256. Al utilizar estos contratos precompilados en contratos inteligentes, los desarrolladores pueden reducir los costos de Gas y mejorar la eficiencia de ejecución de las aplicaciones.

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) 3. Uso de código de ensamblaje en línea

La asamblea en línea ### in-line assembly ### permite a los desarrolladores escribir código de bajo nivel pero eficiente que puede ser ejecutado directamente por la EVM, sin necesidad de utilizar costosos códigos de operación de Solidity. La asamblea en línea también permite un control más preciso sobre el uso de memoria y almacenamiento, lo que reduce aún más las tarifas de Gas. Además, la asamblea en línea puede realizar algunas operaciones complejas que son difíciles de lograr solo con Solidity, proporcionando más flexibilidad para optimizar el consumo de Gas.

Sin embargo, el uso de ensamblaje en línea también puede conllevar riesgos y ser propenso a errores. Por lo tanto, debe usarse con precaución y limitarse a desarrolladores experimentados.

( 4. Uso de soluciones de Layer 2

El uso de soluciones de Layer 2 puede reducir la cantidad de datos que necesitan ser almacenados y calculados en la red principal de Ethereum.

como rollups, cadenas laterales

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BlockchainBouncervip
· 08-05 14:56
Reducir el gas es muy necesario.
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WalletAnxietyPatientvip
· 08-05 14:56
Los desarrolladores de省gas son realmente increíbles
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AirdropLickervip
· 08-05 14:50
Ahorra gas y gana mucho dinero
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ContractExplorervip
· 08-05 14:49
la optimización del gas es muy importante
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