Guía de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum: Soltar costos y mejorar la eficiencia

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

Las tarifas de Gas de la red principal de Ethereum siempre han sido un problema espinoso, especialmente evidente durante la congestión de la red. En períodos pico, los usuarios a menudo necesitan pagar tarifas de transacción extremadamente altas. Por lo tanto, es especialmente importante 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 describirá el mecanismo de tarifas de Gas de la Máquina Virtual de Ethereum (EVM), los conceptos centrales relacionados con la optimización de las tarifas de Gas, así como las mejores prácticas para optimizar las tarifas de Gas al desarrollar contratos inteligentes. Espero que a través de este contenido, se pueda proporcionar inspiración y ayuda práctica a los desarrolladores, y al mismo tiempo ayudar a los usuarios comunes a entender mejor cómo funcionan las tarifas de Gas del EVM, enfrentando juntos los desafíos del ecosistema blockchain.

Optimización de Gas en contratos inteligentes de Ethereum: las 10 mejores prácticas

Introducción al mecanismo de tarifas de Gas de EVM

En las redes compatibles con EVM, "Gas" se refiere a la unidad que mide 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 ciclos infinitos y ataques de denegación de servicio ( DoS ). La tarifa necesaria para completar una transacción se conoce como "tarifa de Gas".

Desde que el hard fork de Londres 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 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 el usuario paga a los validadores.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

Comprender 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 realización de llamadas de mensajes, el acceso al almacenamiento de cuentas y la ejecución de operaciones en la máquina virtual ), tiene un costo de consumo de Gas reconocido, estos costos están registrados en el libro amarillo de Ethereum.

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

Conceptos básicos de la optimización de Gas

La idea central de la optimización de Gas es priorizar las operaciones de alta eficiencia de costos en la blockchain EVM, evitando operaciones costosas en 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 de calldata
  • Llamada a funciones internas

Las operaciones de alto costo incluyen:

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

Mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas de EVM

Con base 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 en contratos inteligentes, disminuir los costos de transacción y crear aplicaciones más eficientes y amigables para los usuarios.

1. Intenta reducir 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 desde 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 mayor que el 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 circunstancias 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: al guardar los resultados intermedios en la memoria y asignar los resultados a las variables de almacenamiento solo después de que se completen todos los cálculos.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

( 2. Empaquetado de variables

La cantidad de los storage slots ) utilizados en los contratos inteligentes y la forma en que los desarrolladores representan los datos influirán en gran medida en el consumo de Gas.

El compilador de Solidity agrupa las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación y utiliza un slot de almacenamiento de 32 bytes como unidad básica de almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a organizar las variables de manera que múltiples variables puedan ajustarse a un solo slot de almacenamiento.

A través de este ajuste de detalles, los desarrolladores pueden ahorrar 20,000 unidades de Gas. Almacenar una ranura de almacenamiento no utilizada requiere consumir 20,000 Gas, pero ahora solo se necesitan dos ranuras de almacenamiento.

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

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) 3. Optimización de 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 subdividir en diferentes tamaños: uint8, uint16, uint32, etc. Dado que la EVM realiza operaciones en unidades de 256 bits, usar uint8 significa que la EVM debe convertirlo primero a uint256, y esta conversión consumirá Gas adicional.

Visto de manera aislada, usar uint256 aquí es más barato que usar uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables que sugerimos antes, la situación es diferente. Si el desarrollador puede empaquetar cuatro variables uint8 en un solo espacio de almacenamiento, entonces el costo total de iterar sobre ellas será menor que el de cuatro variables uint256. De esta manera, el contrato inteligente puede leer y escribir un espacio de almacenamiento una vez y colocar las cuatro variables uint8 en memoria/almacenamiento en una sola operación.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

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

Si los datos pueden controlarse dentro de 32 bytes, se recomienda utilizar el tipo de dato 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, trate de elegir la longitud mínima de bytes1 a bytes32.

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( 5. Mapeos 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 tienen un costo menor, pero los arrays tienen iterabilidad y admiten el empaquetado de tipos de datos. Por lo tanto, se recomienda priorizar el uso de mapeos 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.

Mejores prácticas de optimización de Gas para contratos inteligentes de Ethereum

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 usar preferentemente calldata en lugar de memory. Esto puede evitar operaciones de copia innecesarias de calldata de la función a memory.

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

( 7. Utiliza 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, 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. Utilizar Unchecked para asegurar que no ocurran desbordamientos/subdesbordamientos.

Cuando los desarrolladores pueden estar seguros de que las operaciones aritméticas no causarán 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 necesitan utilizar la biblioteca SafeMath, ya que el propio compilador ha incorporado funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.

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) 9. Optimizador de modificaciones

El código del modificador se incrusta 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 reconstruir la lógica en la función interna _checkOwner###(, se permite reutilizar esta función interna en los modificadores, 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 operación lógica se evalúa mediante 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 saltar potencialmente los cálculos costosos.

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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 implementación 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 no utilizado 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. Dado que el código no se ejecuta en la EVM, sino que se ejecuta localmente en los nodos del cliente, se requiere menos Gas. Usar 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 aumentar la eficiencia de ejecución de las aplicaciones.

3. Usar código de ensamblador 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 la memoria y el almacenamiento, lo que reduce aún más las tarifas de Gas. Además, la ensambladura en línea puede realizar algunas operaciones complejas que son difíciles de implementar solo con Solidity, brindando más flexibilidad para optimizar el consumo de Gas.

Sin embargo, el uso de ensamblaje en línea también puede conllevar riesgos y es fácil de salir.

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SchrodingerWalletvip
· hace22h
De hecho, ha bajado de precio, pero no tengo dinero para negociar.
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BearMarketMonkvip
· hace23h
Costos de gas caros, estoy arruinado.
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ApeWithAPlanvip
· hace23h
¿Cuándo será más barato? L2, ¡apúrate!
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