Optimización de costos de Gas para contratos inteligentes de Ethereum: 15 consejos rápidos

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

Las tarifas de Gas en la red principal de Ethereum han sido un problema, especialmente durante la congestión de la red. En momentos de alta demanda, los usuarios a menudo tienen que pagar tarifas de transacción extremadamente altas. 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 uso de blockchain más económica y eficiente.

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

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

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 computacionales, 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, animando a los validadores a añadir 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 los usuarios pagan a los validadores.

Ethereum contratos inteligentes de Gas optimización diez mejores prácticas

1. Entender la optimización del Gas en EVM

Al compilar contratos inteligentes 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, 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 se han ajustado, lo que puede diferir del libro amarillo.

2.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 las operaciones costosas en Gas.

En EVM, las siguientes operaciones tienen un costo relativamente bajo:

  • Leer y escribir variables de memoria
  • Leer constantes y variables inmutables
  • Leer y escribir variables locales
  • Leer la variable calldata, como el arreglo y la estructura 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 cíclica

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

Mejores prácticas para la optimización de tarifas de Gas en EVM

Basado en los conceptos básicos mencionados anteriormente, hemos elaborado 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 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 más alto 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 de costo.

Los métodos para restringir 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.

Gas Optimización de los 10 Mejores Prácticas de 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 influirán enormemente en el consumo de Gas.

El compilador de Solidity empaquetará las variables de almacenamiento continuas durante el proceso de compilación y utilizará un slot de almacenamiento de 32 bytes como la unidad básica de almacenamiento de variables. El empaquetado de variables se refiere a la disposición razonable de las variables, de modo que múltiples variables puedan ajustarse a un solo 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.

Debido a que cada ranura de almacenamiento consume Gas, el empaquetamiento de variables optimiza el uso de Gas al reducir la cantidad de ranuras de almacenamiento requeridas.

![Mejores prácticas para la optimización del Gas en contratos inteligentes de Ethereum]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-995905cb414526d4d991899d0c2e6443.webp(

) 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 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 sí solo, usar uint256 es más barato que uint8. Sin embargo, si se utiliza la optimización de empaquetado de variables sugerida anteriormente, la situación cambia. Si los desarrolladores pueden empaquetar cuatro variables uint8 en una ranura de almacenamiento, entonces el costo total de iterarlas será menor que el de cuatro variables uint256. De esta manera, el contrato inteligente puede 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 diez mejores prácticas de los contratos inteligentes de Ethereum

( 4. Utilizar 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 en bytes, se debe 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 mapeos son más eficientes y tienen un costo menor, pero los arreglos 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.

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

( 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, se recomienda utilizar las palabras clave Constant o Immutable siempre que sea posible.

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) 8. Utilizar Unchecked asegurando que no haya desbordamiento/subdesbordamiento

Cuando los desarrolladores pueden determinar que las operaciones aritméticas no causarán desbordamientos o subdesbordamientos, pueden usar la palabra clave unchecked introducida en Solidity v0.8.0 para evitar verificaciones innecesarias de desbordamiento o subdesbordamiento, ahorrando así en 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 tiene incorporadas funciones de protección contra desbordamientos y subdesbordamientos.

( 9. Optimizador de modificadores

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

Al reestructurar 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.

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) 10. Optimización de cortocircuito

Para los operadores || y &&, la evaluación lógica se realiza de manera 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 podría saltar 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. 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 los algoritmos más eficientes para realizar cálculos. Si los resultados de ciertos cálculos se utilizan directamente en el contrato, entonces se deben eliminar esos 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, fusionar bucles siempre que sea posible y mover cálculos repetidos fuera del cuerpo del bucle.

) 2. Uso de contratos precompilados

Los contratos precompilados proporcionan 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 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 usar los costosos opcodes de Solidity. La asamblea 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 asamblea en línea puede llevar a cabo algunas operaciones complejas que son difíciles de implementar 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.

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SocialFiQueenvip
· 07-10 22:01
Siempre hay alguien que aguanta el costo del gas...
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LostBetweenChainsvip
· 07-08 12:24
Demasiado molesto, las tarifas de gas son como una máquina de cortar tontos.
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ResearchChadButBrokevip
· 07-08 05:57
¿Cuándo podremos dejar de ser engañados por el alto gas?
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