Guía práctica 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 principal de Ethereum siempre han sido un problema complicado, especialmente durante los momentos de congestión de la red. En los períodos de alta demanda, los usuarios a menudo tienen que pagar tarifas de transacción elevadas. Por lo tanto, es crucial optimizar los costos de Gas durante la fase de desarrollo de contratos inteligentes. La optimización del consumo de Gas no solo puede reducir efectivamente los costos de transacción, sino que también puede mejorar la eficiencia de las transacciones, brindando a los usuarios una experiencia de blockchain más económica y eficiente.

Este artículo ofrecerá una visión general del mecanismo de tarifas de Gas del (EVM) de Ethereum, 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. Esperamos que este contenido pueda inspirar y ayudar a los desarrolladores, al mismo tiempo que ayuda a los usuarios comunes a entender mejor cómo funcionan las tarifas de Gas del EVM, enfrentando juntos los desafíos en el ecosistema blockchain.

Mejores prácticas para la optimización de Gas de 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 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 conoce como "tarifa de Gas".

Desde que la bifurcación dura 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. Al establecer una tarifa prioritaria más alta al enviar una transacción, se puede aumentar la probabilidad de que la transacción se incluya en el próximo bloque. Esto es similar a una "propina" que los usuarios pagan a los validadores.

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

1. Entender la optimización de Gas en EVM

Cuando se compila un contrato inteligente con Solidity, el contrato se convierte en una serie de "códigos de operación", es decir, opcodes.

Cualquier segmento 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, que está registrado en el libro amarillo de Ethereum.

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

2. Conceptos básicos de la optimización del Gas

La idea central de la optimización de Gas es seleccionar 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 función interna

Las operaciones de alto costo incluyen:

  • Leer y escribir variables de estado almacenadas en contratos inteligentes
  • Llamadas a funciones externas
  • Operación en bucle

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

Mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas en EVM

Basado en los conceptos básicos mencionados, hemos recopilado una lista de mejores prácticas para la optimización de las 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, 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 mejores condiciones, 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, una vez que se completen todos los cálculos, asignando los resultados a las variables de almacenamiento.

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

( 2. Empaquetado de variables

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

El compilador de Solidity empaqueta las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación, utilizando un slot de almacenamiento de 32 bytes como unidad básica para el almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a la disposición razonable de las variables para que múltiples variables puedan adaptarse a un solo slot de almacenamiento.

A través de este ajuste de detalle, 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, 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 subdividir en diferentes tamaños: uint8, uint16, uint32, etc. Dado que EVM realiza operaciones en unidades de 256 bits, usar uint8 significa que EVM debe convertirlo primero a uint256, y esta conversión consumirá Gas adicional.

Visto aisladamente, aquí usar uint256 es más barato que uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables que sugerimos anteriormente, es diferente. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en una ranura de almacenamiento, entonces el costo total de iterarlas será más bajo que el de cuatro variables uint256. De esta manera, el contrato inteligente puede leer y escribir una ranura de almacenamiento, y en una sola operación poner las cuatro variables uint8 en memoria/almacenamiento.

Gas optimización de contratos inteligentes de Ethereum: diez mejores prácticas

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 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, elija 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.

El mapeo es más eficiente y de menor costo en la mayoría de los casos, pero los arrays tienen iterabilidad y admiten 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 para la optimización de Gas en contratos inteligentes de Ethereum]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-5f3d7e103e47c886f50599cffe35c707.webp(

) 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 desde calldata de la función a memory.

( 7. Intenta usar las palabras clave Constant/Immutable tanto como 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, se recomienda usar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.

![Gas optimization de los diez mejores prácticas para contratos inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c566626ab499ef65d6f5089a2876ad3.webp(

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

Cuando los desarrolladores pueden asegurarse de que las operaciones aritméticas no causarán desbordamiento o subdesbordamiento, 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, las versiones 0.8.0 y superiores del compilador ya no necesitan utilizar la biblioteca SafeMath, ya que el compilador en sí mismo ha incorporado funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.

9. Optimización del modificador

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 el modificador, lo que puede reducir el tamaño del bytecode y disminuir los costos de Gas.

![Ethereum contratos inteligentes de Gas optimización diez mejores prácticas])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-c0701f9e09280a1667495d54e262dd2f.webp###

10. Optimización de cortocircuito

Para los operadores || y &&, la evaluación lógica sufrirá 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 saltar el cálculo costoso.

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

Sugerencias generales adicionales

( 1. Eliminar código innecesario

Si existen 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 volumen del contrato pequeño.

A continuación se presentan algunos consejos útiles:

  • 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 el nodo del cliente, se necesita 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.

![Mejores Prácticas para la Optimización de Gas en Contratos Inteligentes de Ethereum])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-839b91e2f02389949aa698d460a497d8.webp###

3. Uso de código de ensamblaje en línea

La asamblea 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 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 ejecutar 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 con experiencia.

) 4. Uso de soluciones de Layer 2

El uso de soluciones de Layer 2 puede reducir la necesidad de en Ethereum main

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VirtualRichDreamvip
· 08-06 20:34
Ahorrar gas es la verdadera verdad
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GateUser-26d7f434vip
· 08-06 16:04
Las tarifas de GAS son demasiado absurdas.
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PermabullPetevip
· 08-05 21:10
¡Finalmente hay perspectivas valiosas!
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MetaverseVagrantvip
· 08-05 20:55
gas ya casi no se puede pagar
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GasFeeAssassinvip
· 08-05 20:48
El problema del gas finalmente tiene solución.
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