Guide d'optimisation des frais de Gas pour les smart contracts Ethereum : Goutte des coûts et amélioration de l'efficacité

Guide d'optimisation des frais de Gas pour les smart contracts Ethereum

Les frais de Gas sur le réseau principal Ethereum ont toujours été un problème épineux, surtout lorsqu'il y a une congestion du réseau. Pendant les périodes de pointe, les utilisateurs doivent souvent payer des frais de transaction très élevés. Par conséquent, il est particulièrement important d'optimiser les frais de Gas lors de la phase de développement des smart contracts. L'optimisation de la consommation de Gas peut non seulement réduire efficacement les coûts de transaction, mais aussi améliorer l'efficacité des transactions, offrant aux utilisateurs une expérience d'utilisation de la blockchain plus économique et efficace.

Cet article présentera le mécanisme des frais de Gas de la machine virtuelle Ethereum (EVM), les concepts clés liés à l'optimisation des frais de Gas, ainsi que les meilleures pratiques pour optimiser les frais de Gas lors du développement de smart contracts. J'espère qu'à travers ces contenus, cela pourra inspirer et aider les développeurs, tout en permettant aux utilisateurs ordinaires de mieux comprendre le fonctionnement des frais de Gas de l'EVM, afin de relever ensemble les défis de l'écosystème blockchain.

Gas optimisation des 10 meilleures pratiques pour les smart contracts Ethereum

Introduction au mécanisme des frais de Gas de l'EVM

Dans les réseaux compatibles EVM, le "Gas" désigne l'unité utilisée pour mesurer la puissance de calcul nécessaire à l'exécution d'opérations spécifiques.

Dans la structure de l'EVM, la consommation de Gas se divise en trois parties : l'exécution des opérations, les appels de messages externes, ainsi que la lecture et l'écriture en mémoire et en stockage.

En raison du fait que l'exécution de chaque transaction nécessite des ressources de calcul, des frais sont donc facturés pour prévenir les boucles infinies et les attaques de déni de service (DoS). Les frais nécessaires pour compléter une transaction sont appelés "frais de Gas".

Depuis l'activation du hard fork de Londres EIP-1559(), les frais de Gas sont calculés selon la formule suivante :

Frais de gaz = unités de gaz utilisées * (frais de base + frais de priorité)

Les frais de base seront détruits, tandis que les frais prioritaires serviront de récompense pour inciter les validateurs à ajouter des transactions à la blockchain. En fixant des frais prioritaires plus élevés lors de l'envoi d'une transaction, on peut augmenter les chances que la transaction soit incluse dans le prochain bloc. Cela ressemble à un "pourboire" que les utilisateurs paient aux validateurs.

Optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum : les 10 meilleures pratiques

Comprendre l'optimisation du Gas dans l'EVM

Lors de la compilation des smart contracts avec Solidity, le contrat est converti en une série "d'opcodes", c'est-à-dire des codes d'opération.

Toute séquence de code opérationnel (, comme la création de contrats, l'appel de messages, l'accès au stockage de comptes et l'exécution d'opérations sur la machine virtuelle ), a un coût de consommation de Gas reconnu, ces coûts étant enregistrés dans le livre blanc d'Ethereum.

Après plusieurs modifications des EIP, certains coûts en Gas des codes d'opération ont été ajustés, ce qui peut différer de ceux du livre jaune.

Concepts de base de l'optimisation de Gas

Le principe fondamental de l'optimisation du Gas est de privilégier les opérations à coût d'efficacité élevé sur la blockchain EVM, en évitant les opérations coûteuses en Gas.

Dans l'EVM, les opérations suivantes ont un coût relativement bas :

  • Lire et écrire des variables en mémoire
  • Lire les constantes et les variables immuables
  • Lire et écrire des variables locales
  • Lire les variables calldata, par exemple les tableaux et les structures calldata.
  • Appel de fonction interne

Les opérations à coût élevé comprennent :

  • Lire et écrire des variables d'état stockées dans le stockage des contrats
  • Appel de fonction externe
  • Opérations en boucle

Meilleures pratiques d'optimisation des frais de gaz EVM

Sur la base des concepts fondamentaux mentionnés ci-dessus, nous avons élaboré une liste de meilleures pratiques pour l'optimisation des frais de Gas destinée à la communauté des développeurs. En suivant ces pratiques, les développeurs peuvent réduire la consommation de Gas de leurs smart contracts, diminuer le coût des transactions et créer des applications plus efficaces et conviviales.

1. Essayez de réduire au minimum l'utilisation du stockage.

Dans Solidity, le stockage( est une ressource limitée, dont la consommation de Gas est bien plus élevée que celle de la mémoire). Chaque fois qu'un smart contract lit ou écrit des données à partir du stockage, cela entraîne des coûts en Gas élevés.

Selon la définition du livre blanc d'Ethereum, le coût des opérations de stockage est plus de 100 fois supérieur à celui des opérations en mémoire. Par exemple, les instructions OPcodes mload et mstore ne consomment que 3 unités de Gas, tandis que les opérations de stockage comme sload et sstore nécessitent au moins 100 unités, même dans les meilleures conditions.

Les méthodes pour limiter l'utilisation du stockage incluent :

  • Stocker des données non permanentes en mémoire
  • Réduire le nombre de modifications de stockage : en conservant les résultats intermédiaires en mémoire, puis en attribuant les résultats aux variables de stockage une fois tous les calculs terminés.

Optimisation des Gas pour les smart contracts Ethereum : dix meilleures pratiques

( 2. Emballage de variables

Le nombre de slots de stockage ) utilisés dans les smart contracts ainsi que la manière dont les développeurs expriment les données auront un impact considérable sur la consommation de Gas.

Le compilateur Solidity regroupe les variables de stockage continues lors du processus de compilation et utilise des emplacements de stockage de 32 octets comme unité de base pour le stockage des variables. Le regroupement des variables signifie organiser les variables de manière à ce que plusieurs d'entre elles puissent s'adapter dans un seul emplacement de stockage.

Grâce à cet ajustement de détail, les développeurs peuvent économiser 20 000 unités de Gas. ### Le stockage d'un emplacement de stockage inutilisé nécessite 20 000 Gas (, mais maintenant, il n'en faut que deux.

Comme chaque emplacement de stockage consomme du Gas, le regroupement de variables optimise l'utilisation du Gas en réduisant le nombre d'emplacements de stockage nécessaires.

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) 3. Optimiser les types de données

Une variable peut être représentée par plusieurs types de données, mais le coût des opérations correspondantes varie selon les types de données. Choisir le type de données approprié aide à optimiser l'utilisation du Gas.

Par exemple, dans Solidity, les entiers peuvent être subdivisés en différentes tailles : uint8, uint16, uint32, etc. Étant donné que l'EVM exécute des opérations par unités de 256 bits, utiliser uint8 signifie que l'EVM doit d'abord le convertir en uint256, et cette conversion consommera du Gas supplémentaire.

Pris isolément, ici, l'utilisation de uint256 est moins coûteuse que uint8. Cependant, si l'on utilise l'optimisation de regroupement de variables que nous avons suggérée précédemment, c'est différent. Si le développeur peut regrouper quatre variables uint8 dans un seul emplacement de stockage, alors le coût total de leur itération sera inférieur à celui de quatre variables uint256. Ainsi, le smart contract peut lire et écrire un emplacement de stockage une fois, et placer les quatre variables uint8 en mémoire/stockage en une seule opération.

Les dix meilleures pratiques d'optimisation du Gas pour les smart contracts Ethereum

4. Utiliser des variables de taille fixe au lieu de variables dynamiques

Si les données peuvent être contrôlées dans une taille de 32 octets, il est recommandé d'utiliser le type de données bytes32 au lieu de bytes ou strings. En général, les variables de taille fixe consomment moins de Gas que celles de taille variable. Si la longueur des octets peut être limitée, essayez de choisir la taille minimale allant de bytes1 à bytes32.

Ethereum smart contracts les 10 meilleures pratiques d'optimisation des Gas

5. Mappages et tableaux

Les listes de données de Solidity peuvent être représentées par deux types de données : les tableaux (Arrays) et les mappages ###Mappings(, mais leur syntaxe et leur structure sont complètement différentes.

Dans la plupart des cas, les mappings sont plus efficaces et moins coûteux, mais les tableaux sont itérables et prennent en charge le regroupement des types de données. Par conséquent, il est recommandé d'utiliser des mappings en priorité lors de la gestion des listes de données, sauf si une itération est nécessaire ou si une optimisation de la consommation de Gas peut être réalisée grâce au regroupement des types de données.

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) 6. Utiliser calldata au lieu de memory

Les variables déclarées dans les paramètres de fonction peuvent être stockées dans calldata ou memory. La principale différence entre les deux est que memory peut être modifié par la fonction, tandis que calldata est immutable.

Souvenez-vous de ce principe : si les paramètres de la fonction sont en lecture seule, vous devez privilégier l'utilisation de calldata plutôt que memory. Cela permet d'éviter des opérations de copie inutiles de calldata de la fonction vers memory.

Optimisation du Gas des smart contracts Ethereum : dix meilleures pratiques

7. Utilisez autant que possible les mots-clés Constant/Immutable.

Les variables Constant/Immutable ne sont pas stockées dans le stockage du contrat. Ces variables sont calculées lors de la compilation et stockées dans le bytecode du contrat. Par conséquent, leur coût d'accès est beaucoup plus faible par rapport au stockage, il est conseillé d'utiliser les mots clés Constant ou Immutable autant que possible.

Ethereum smart contracts de Gas optimisation des dix meilleures pratiques

8. Utiliser Unchecked en s'assurant qu'il n'y a pas de débordement/sous-dépassement.

Lorsque les développeurs peuvent s'assurer que les opérations arithmétiques ne provoqueront pas de débordement ou de sous-dépassement, ils peuvent utiliser le mot-clé unchecked introduit dans Solidity v0.8.0 pour éviter des vérifications de débordement ou de sous-dépassement inutiles, ce qui permet d'économiser des coûts en Gas.

De plus, les compilateurs version 0.8.0 et supérieures n'ont plus besoin d'utiliser la bibliothèque SafeMath, car le compilateur lui-même a intégré des fonctionnalités de protection contre les débordements et les sous-débordements.

Optimisation des Gas des contrats intelligents Ethereum : les dix meilleures pratiques

9. Optimisation des modificateurs

Le code du modificateur est intégré dans la fonction modifiée. Chaque fois que le modificateur est utilisé, son code est copié. Cela augmente la taille du bytecode et augmente la consommation de Gas.

En réorganisant la logique en une fonction interne _checkOwner(), cela permet de réutiliser cette fonction interne dans les modificateurs, ce qui peut réduire la taille du bytecode et diminuer les coûts en Gas.

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) 10. Optimisation de court-circuit

Pour les opérateurs || et &&, l'évaluation logique subit une évaluation de court-circuit, c'est-à-dire que si la première condition peut déjà déterminer le résultat de l'expression logique, la deuxième condition ne sera pas évaluée.

Pour optimiser la consommation de Gas, il convient de placer les conditions à faible coût de calcul en premier, ce qui pourrait permettre de sauter des calculs coûteux.

Meilleures pratiques pour l'optimisation du Gas des smart contracts Ethereum

Conseils généraux supplémentaires

1. Supprimer le code inutile

Si le contrat contient des fonctions ou des variables non utilisées, il est conseillé de les supprimer. C'est la manière la plus directe de réduire les coûts de déploiement du contrat et de garder le volume du contrat réduit.

Voici quelques conseils pratiques :

  • Utilisez les algorithmes les plus efficaces pour effectuer des calculs. Si les résultats de certains calculs sont directement utilisés dans le contrat, alors ces processus de calcul redondants devraient être supprimés. En essence, tout calcul non utilisé devrait être supprimé.

  • Dans Ethereum, les développeurs peuvent obtenir des récompenses en Gas en libérant de l'espace de stockage. Si une variable n'est plus nécessaire, elle doit être supprimée en utilisant le mot clé delete, ou être définie sur sa valeur par défaut.

  • Optimisation des boucles : éviter les opérations de boucle coûteuses, fusionner les boucles autant que possible et déplacer les calculs répétés en dehors du corps de la boucle.

( 2. Utiliser des contrats précompilés

Les contrats précompilés offrent des fonctions de bibliothèque complexes, telles que des opérations de cryptographie et de hachage. Comme le code ne s'exécute pas sur l'EVM, mais localement sur le nœud client, le Gas requis est donc moindre. L'utilisation de contrats précompilés permet d'économiser du Gas en réduisant la charge de calcul nécessaire à l'exécution des smart contracts.

Des exemples de contrats précompilés incluent l'algorithme de signature numérique par courbe elliptique )ECDSA### et l'algorithme de hachage SHA2-256. En utilisant ces contrats précompilés dans des smart contracts, les développeurs peuvent réduire les coûts de Gas et améliorer l'efficacité d'exécution des applications.

3. Utilisation de code d'assemblage en ligne

L'assemblage en ligne ( in-line assembly ) permet aux développeurs d'écrire du code bas niveau mais efficace qui peut être exécuté directement par l'EVM, sans avoir à utiliser des opcodes Solidity coûteux. L'assemblage en ligne permet également un contrôle plus précis de l'utilisation de la mémoire et du stockage, réduisant ainsi encore les frais de Gas. De plus, l'assemblage en ligne peut exécuter certaines opérations complexes qui seraient difficiles à réaliser uniquement avec Solidity, offrant ainsi plus de flexibilité pour optimiser la consommation de Gas.

Cependant, l'utilisation de l'assemblage en ligne peut également comporter des risques et être sujette à des erreurs.

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SchrodingerWalletvip
· Il y a 11h
C'est vrai que c'est moins cher, mais je n'ai pas d'argent pour trader.
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BearMarketMonkvip
· Il y a 12h
Des frais de gas coûteux, je suis à court d'argent.
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ApeWithAPlanvip
· Il y a 12h
Quand cela va-t-il devenir moins cher, dépêche-toi L2.
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