Optimisation des frais de Gas des smart contracts Ethereum : aperçu de 15 astuces

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, surtout en période de congestion du réseau. Pendant les périodes de pointe, les utilisateurs doivent souvent payer des frais de transaction extrêmement élevés. Par conséquent, il est essentiel 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 ainsi aux utilisateurs une expérience d'utilisation de la blockchain plus économique et efficace.

Cet article présentera le mécanisme de 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. Nous espérons que ces informations pourront 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 optimization des dix meilleures pratiques des smart contracts Ethereum

Introduction au mécanisme des frais de Gas de l'EVM

Dans les réseaux compatibles avec l'EVM, le "Gas" est l'unité utilisée pour mesurer la puissance de calcul requise pour exécuter une opération spécifique.

Dans la structure de l'EVM, la consommation de Gas est divisée en trois parties : l'exécution des opérations, les appels de messages externes et la lecture/écriture de la mémoire et du stockage.

En raison des ressources de calcul requises pour l'exécution de chaque transaction, des frais sont donc facturés pour éviter les boucles infinies et les attaques par déni de service (DoS). Le coût nécessaire à l'achèvement d'une transaction est appelé "frais de Gas".

Depuis l'entrée en vigueur 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 d'incitation, encourageant les validateurs à ajouter des transactions à la blockchain. En fixant des frais prioritaires plus élevés lors de l'envoi d'une transaction, il est possible d'augmenter la probabilité que la transaction soit incluse dans le prochain bloc. Cela ressemble à un "pourboire" que l'utilisateur paie au validateur.

Ethereum smart contracts de Gas optimisation des dix meilleures pratiques

1. Comprendre l'optimisation du Gas dans l'EVM

Lorsque vous compilez un smart contract avec Solidity, le contrat est converti en une série de "codes d'opération", c'est-à-dire opcodes.

Toute séquence d'opcode (, 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 sont enregistrés dans le livre jaune d'Ethereum.

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

2.Concept de base de l'optimisation du gaz

Le principe fondamental de l'optimisation du Gas est de privilégier les opérations à coût efficace 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 de mémoire
  • Lire les constantes et les variables immuables
  • Lire et écrire des variables locales
  • Lire la variable calldata, par exemple le tableau et la structure calldata
  • Appel de fonction interne

Les opérations à coût élevé comprennent :

  • Lire et écrire les variables d'état stockées dans le stockage du contrat
  • Appel de fonction externe
  • Opération en boucle

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

Meilleures pratiques pour l'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 à destination de 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 supérieure à celle de la mémoire). Chaque fois qu'un smart contract lit ou écrit des données à partir du stockage, cela entraîne des coûts élevés en Gas.

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 consomment seulement 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 de restriction de l'utilisation du stockage incluent :

  • Stocker des données non permanentes en mémoire
  • Réduire le nombre de modifications de stockage : en sauvegardant les résultats intermédiaires en mémoire et en assignant les résultats aux variables de stockage une fois tous les calculs terminés.

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

( 2. Emballage des variables

Le nombre de slots de stockage ) utilisés dans les contrats intelligents et la manière dont les développeurs représentent les données auront un impact significatif sur la consommation de Gas.

Le compilateur Solidity regroupe les variables de stockage consécutives 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 à un seul emplacement de stockage.

Grâce à cet ajustement de détail, les développeurs peuvent économiser 20 000 unités de Gas. ### Stocker un slot de stockage non utilisé nécessite 20 000 Gas (, mais maintenant, il n'en faut que deux.

Puisque chaque emplacement de stockage consomme du Gas, le packaging des 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 correspondants à chaque type de données est également différent. 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, l'utilisation de uint8 signifie que l'EVM doit d'abord le convertir en uint256, et cette conversion consomme en plus du Gas.

À première vue, l'utilisation de uint256 est moins chère que celle de uint8. Cependant, avec l'optimisation de regroupement de variables suggérée précédemment, la situation est différente. Si le développeur peut regrouper quatre variables uint8 dans un slot de stockage, alors le coût total pour les itérer sera inférieur à celui de quatre variables uint256. De cette manière, le smart contract peut lire et écrire un slot de stockage en une seule opération et placer les quatre variables uint8 dans la mémoire/le stockage.

Gas optimisation des 10 meilleures pratiques des smart contracts Ethereum

4. Utiliser des variables de taille fixe à la place des variables dynamiques

Si les données peuvent être contrôlées dans 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 les variables de taille variable. Si la longueur des octets peut être limitée, essayez de choisir la longueur minimale allant de bytes1 à bytes32.

( 5. Mappages et tableaux

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

Dans la plupart des cas, les mappages sont plus efficaces et moins coûteux, mais les tableaux sont itérables et prennent en charge l'emballage des types de données. Par conséquent, il est conseillé de privilégier l'utilisation de mappages lors de la gestion des listes de données, sauf si une itération est nécessaire ou si l'emballage des types de données peut optimiser la consommation de Gas.

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) 6. Utiliser calldata au lieu de memory

Les variables déclarées dans les paramètres de la 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, il est préférable d'utiliser calldata plutôt que memory. Cela permet d'éviter des opérations de copie inutiles de calldata de la fonction vers memory.

( 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 au moment de la compilation et stockées dans le bytecode du contrat. Par conséquent, leur coût d'accès est beaucoup plus faible par rapport au stockage, et il est conseillé d'utiliser les mots-clés Constant ou Immutable autant que possible.

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

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

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

( 9. Optimiser le modificateur

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

En restructurant la logique en une fonction interne _checkOwner)###, permettant de réutiliser cette fonction interne dans le modificateur, cela peut réduire la taille du bytecode et diminuer le coût en Gas.

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) 10. Optimisation des courts-circuits

Pour les opérateurs || et &&, l'évaluation logique se produit par 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 peut permettre de sauter les calculs coûteux.

Les dix meilleures pratiques pour l'optimisation du Gas des smart contracts Ethereum

Suggestions générales supplémentaires

1. Supprimer le code inutile

Si le contrat contient des fonctions ou des variables inutilisées, il est conseillé de les supprimer. C'est la méthode la plus directe pour réduire le coût de déploiement du contrat et maintenir une taille de contrat réduite.

Voici quelques conseils pratiques :

  • Utilisez l'algorithme le plus efficace pour effectuer des calculs. Si les résultats de certains calculs sont utilisés directement 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 à l'aide du mot clé delete ou être remise à 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 fournissent des fonctions de bibliothèque complexes, telles que des opérations de cryptage et de hachage. Comme le code n'est pas exécuté sur l'EVM, mais localement sur le nœud client, le Gas requis est moindre. L'utilisation de contrats précompilés peut permettre d'économiser du Gas en réduisant la charge de calcul nécessaire à l'exécution des smart contracts.

Un exemple de contrat précompilé inclut l'algorithme de signature numérique à 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.

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) 3. Utiliser le code d'assemblage en ligne

L'assemblage en ligne ( in-line assembly ) permet aux développeurs d'écrire un 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, ce qui réduit encore les frais de Gas. De plus, l'assemblage en ligne peut effectuer certaines opérations complexes qui sont 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. Par conséquent, elle doit être utilisée avec prudence et réservée aux développeurs expérimentés.

4. Utiliser des solutions Layer 2

L'utilisation de solutions de Layer 2 peut réduire le nombre de données à stocker et à calculer sur le réseau principal Ethereum.

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Commentaire
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SocialFiQueenvip
· 07-10 22:01
Il y a toujours des gens qui serrent les dents pour supporter le coût du gas...
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LostBetweenChainsvip
· 07-08 12:24
Trop ennuyeux, les frais de gas sont comme une machine à prendre les gens pour des idiots.
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ResearchChadButBrokevip
· 07-08 05:57
Quand pourrons-nous enfin ne pas nous faire prendre pour des cons à cause des frais de gas élevés ?
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