Diez prácticas de optimización de tarifas de Gas de contratos inteligentes para mejorar la eficiencia del desarrollo de EVM

Las diez mejores prácticas para optimizar las tarifas de Gas de contratos inteligentes

Las tarifas de Gas en la red principal de Ethereum siempre han sido un problema, especialmente cuando la red está congestionada. Durante los picos, los usuarios a menudo tienen que pagar altas tarifas de transacción. Por lo tanto, es crucial optimizar los costos de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Optimizar el consumo de Gas no solo puede reducir los costos de transacción, sino que también mejora la eficiencia de las transacciones, brindando a los usuarios una experiencia de blockchain más económica y eficiente.

Este artículo describirá el mecanismo de tarifas de Gas de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los conceptos clave de la optimización de tarifas de Gas, así como las mejores prácticas para optimizar las tarifas de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Se espera que este contenido inspire y ayude a los desarrolladores, al mismo tiempo que permita a los usuarios comunes comprender mejor cómo funcionan las tarifas de Gas de la EVM, enfrentando juntos los desafíos en el ecosistema blockchain.

Las 10 mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

Introducción al mecanismo de tarifas de Gas de EVM

En las 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 a 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 ciclos infinitos y ataques de Denegación de Servicio (DoS). La tarifa necesaria para completar una transacción se llama "tarifa de Gas".

Desde que EIP-1559 entró en vigor, las tarifas de Gas se calculan mediante la siguiente fórmula:

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

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

Diez mejores prácticas para la optimización de Gas en 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 la creación de contratos, la llamada a mensajes, el acceso al almacenamiento de cuentas y la ejecución de operaciones en la máquina virtual ), tiene un costo de consumo de Gas reconocido, que está registrado 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-eficiencia en la blockchain EVM, evitando las operaciones con altos costos de Gas.

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 calldata.
  • Llamada a funciones internas

Las operaciones de alto costo incluyen:

  • Leer y escribir variables de estado almacenadas en contratos inteligentes
  • Llamada de función externa
  • Operación en bucle

Las 10 mejores prácticas 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 Gas para la comunidad de desarrolladores. Al seguir estas prácticas, los desarrolladores pueden reducir el consumo de Gas de los contratos inteligentes, disminuir los costos de transacción y crear aplicaciones más eficientes y amigables para el usuario.

1. Intenta reducir al mínimo el uso de almacenamiento

En Solidity, el almacenamiento( es un recurso limitado, cuyo consumo de Gas es mucho mayor que el de la memoria). Cada vez que un contrato inteligente lee o escribe datos en el almacenamiento, se generan 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 OPcodesmload y mstore consumen solo 3 unidades de Gas, mientras que las operaciones de almacenamiento como sload y sstore, incluso en las condiciones más ideales, 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: guardando los resultados intermedios en la memoria y asignando los resultados a las variables de almacenamiento solo después de que se completen todos los cálculos.

Las 10 mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

( 2. Empaquetado de variables

La cantidad de Storage slot) utilizado en contratos inteligentes y la forma en que los desarrolladores representan los datos afectarán en gran medida el consumo de Gas.

El compilador de Solidity empaquetará las variables de almacenamiento contiguas durante el proceso de compilación y utilizará un slot de almacenamiento de 32 bytes como unidad básica para el almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a organizar adecuadamente las variables para que múltiples variables puedan adaptarse a un único slot 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 consumir 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 múltiples tipos de datos, pero el costo de operación correspondiente a diferentes tipos de datos también varía. Elegir el tipo de dato 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.

Por separado, usar uint256 es más barato que uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables que sugerimos anteriormente, la situación es diferente. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en un solo slot de almacenamiento, entonces el costo total de iterar sobre ellas será más bajo que el de cuatro variables uint256. De esta manera, los contratos inteligentes pueden leer y escribir un slot de almacenamiento de una vez, y en una sola operación colocar las cuatro variables uint8 en memoria/almacenamiento.

Las diez mejores prácticas de optimización de Gas para 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 utilizar 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 mediante dos tipos de datos: Arrays### y Mappings(, pero su sintaxis y estructura son completamente diferentes.

En la mayoría de los casos, los mapas son más eficientes y tienen un costo menor, pero los arreglos son iterables y admiten empaquetado de tipos de datos. Por lo tanto, se recomienda priorizar el uso de mapas al gestionar listas de datos, a menos que se necesite iterar o se pueda optimizar el consumo de Gas mediante el 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 ambos 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 preferir el uso de calldata en lugar de memory. Esto puede evitar operaciones de copia innecesarias de calldata de la función a memory.

( 7. Usa 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 tiempo de compilación y se almacenan en el bytecode del contrato. Por lo tanto, su costo de acceso es mucho menor en comparación con el almacenamiento, y se recomienda utilizar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.

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

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

Además, las versiones 0.8.0 y superiores del compilador 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 de modificaciones

El código del modificador se inserta en la función modificada, y cada vez que se utiliza el modificador, su código se copia. Esto aumenta el tamaño del bytecode y eleva el consumo de Gas.

Al reestructurar la lógica en la función interna _checkOwner)###, se permite la reutilización de esta función interna en el 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 se realiza con cortocircuito, es decir, si la primera condición ya puede determinar el resultado de la expresión lógica, no se evalúa 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 costoso.

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Sugerencias generales adicionales

( 1. Eliminar código innecesario

Si hay funciones o variables no utilizadas en el contrato, se recomienda eliminarlas. Este es el método más directo para reducir los costos de implementación del contrato y mantener el tamaño del contrato pequeño.

A continuación se presentan algunos consejos útiles:

  • Utilizar algoritmos de la más alta eficiencia 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 no utilizado debe ser eliminado.

  • En Ethereum, los desarrolladores pueden obtener recompensas de Gas liberando 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 ciclos: evitar operaciones de ciclo de alto costo, combinar ciclos siempre que sea posible y mover cálculos repetidos fuera del cuerpo del ciclo.

) 2. Uso de contratos inteligentes precompilados

Los contratos precompilados ofrecen funciones de biblioteca complejas, como operaciones de cifrado y hash. Dado que el código no se ejecuta en la EVM, sino que se ejecuta localmente en los nodos, se requiere menos Gas. El uso de 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 ensambladura en línea 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 ensambladura 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 ensambladura 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 ensamblador en línea también puede conllevar riesgos y ser propenso a errores. Por lo tanto, debe utilizarse con precaución y estar limitado a desarrolladores con experiencia.

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.

soluciones de Layer 2 como rollups, cadenas laterales y canales de estado

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AirdropATMvip
· 07-17 09:37
gas费还能低下来 cex亏死
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CommunityJanitorvip
· 07-17 02:30
Como un tonto veterano, esta tarifa de gas realmente es un robo.
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GhostWalletSleuthvip
· 07-15 15:28
La reducción de las tarifas de gas no sirve de nada, Vitalik Buterin solo quiere tomar a la gente por tonta.
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GasFeeNightmarevip
· 07-15 07:31
gas realmente es mortal~
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BrokenDAOvip
· 07-15 07:23
Otro ejemplo de inercia de gobernanza. ¿Se ha considerado la distorsión de incentivos al optimizar los costos on-chain? Los usuarios comunes que realizan transacciones frecuentes siempre son los que pagan.
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DoomCanistervip
· 07-15 07:12
gas no te ahorres la sensación de destrucción
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PumpBeforeRugvip
· 07-15 07:07
el dinero del gas es suficiente para comprar una botella de Maotai
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