Stratégies et guide pratique pour l'optimisation des frais de Gas des smart contracts sur Ethereum

Guide pratique d'optimisation des frais de Gas des smart contracts Ethereum

Les frais de Gas sur le réseau principal Ethereum ont toujours été un problème difficile à résoudre, surtout en période de congestion du réseau. Pendant les pics, les utilisateurs doivent souvent payer des frais de transaction très élevés. Par conséquent, il est crucial 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 plus 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 que ces contenus pourront inspirer et aider les développeurs, tout en aidant les utilisateurs ordinaires à mieux comprendre le fonctionnement des frais de Gas de l'EVM, afin de relever ensemble les défis de l'écosystème blockchain.

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

Introduction au mécanisme des frais de Gas de l'EVM

Dans les réseaux compatibles EVM, le "Gas" est l'unité utilisée pour mesurer la puissance de calcul requise pour exécuter des 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 et la lecture/écriture en mémoire et en stockage.

Étant donné que l'exécution de chaque transaction nécessite des ressources de calcul, des frais sont donc facturés pour éviter les boucles infinies et les attaques par déni de service (DoS). Les frais nécessaires pour compléter une transaction sont appelés "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 pour encourager les validateurs à ajouter des transactions à la blockchain. En définissant des frais prioritaires plus élevés lors de l'envoi d'une transaction, cela augmente la probabilité que la transaction soit incluse dans le prochain bloc. Cela ressemble à un "pourboire" que l'utilisateur paie aux validateurs.

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

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

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

Après plusieurs modifications d'EIP, certains codes d'opération ont vu leur coût en Gas ajusté, ce qui peut différer de ce qui est indiqué dans le livre jaune.

2. Concepts de base de l'optimisation du gaz

Le principe central 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 en mémoire
  • Lire des constantes et des variables immuables
  • Lire et écrire des variables locales
  • Lire les variables calldata, par exemple les tableaux et 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
  • Opération en boucle

Gas optimisation des 10 meilleures pratiques pour les contrats intelligents Ethereum

Meilleures pratiques pour l'optimisation des frais de gaz EVM

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

1. Essayez de réduire au minimum l'utilisation de 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 dans le 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 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 comprennent :

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

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

( 2. Emballage de variables

Le nombre de slots de stockage ) utilisés dans les smart contracts et la manière dont les développeurs représentent les données auront un impact majeur sur la consommation de Gas.

Le compilateur Solidity regroupe les variables de stockage continues pendant le 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 appropriée pour que plusieurs variables puissent tenir 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 seulement deux emplacements de stockage sont nécessaires.

Puisque 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 correspondants diffère 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. Comme 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 du Gas supplémentaire.

Pris isolément, ici l'utilisation de uint256 est moins chère que uint8. Cependant, si l'on utilise l'optimisation de pack de variables que nous avons suggérée précédemment, c'est différent. Si le développeur peut emballer quatre variables uint8 dans un emplacement de stockage, alors le coût total d'itération sur elles sera inférieur à celui de quatre variables uint256. Ainsi, les smart contracts peuvent lire et écrire un emplacement de stockage une seule fois et mettre quatre variables uint8 en mémoire/stockage en une seule opération.

Ethereum smart contracts optimisation des gaz : les dix meilleures pratiques

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.

Optimisation du Gas des contrats intelligents Ethereum : les 10 meilleures pratiques

5. Mappages et tableaux

Les listes de données de Solidity peuvent être représentées par deux types de données : les tableaux (Arrays ) et les mappings ###Mappings (, mais leur syntaxe et leur structure sont totalement 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 recommandé d'utiliser des mappages en priorité lors de la gestion de 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 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 immuable.

Rappelez-vous 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.

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

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

Les variables Constant/Immutable ne seront pas stockées dans le stockage du contrat. Ces variables seront 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 donc 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 aura pas de débordement/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 les vérifications inutiles de dépassement ou de sous-dépassement, économisant ainsi des frais de 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 sous-débordements.

Optimisation des Gas des smart contracts Ethereum : dix meilleures pratiques

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 augmente la taille du bytecode et augmente la consommation de Gas.

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

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) 10. optimisation de court-circuit

Pour les opérateurs || et &&, l'évaluation logique se fait par court-circuit, c'est-à-dire que si la première condition peut déjà déterminer le résultat de l'expression logique, la seconde 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.

Gas optimization des dix meilleures pratiques des smart contracts Ethereum

Conseils généraux supplémentaires

1. Supprimer le code inutile

Si des fonctions ou des variables non utilisées existent dans le contrat, il est conseillé de les supprimer. C'est la méthode la plus directe pour réduire le coût de déploiement du contrat et maintenir la taille du contrat petite.

Voici quelques conseils pratiques :

  • Utilisez l'algorithme le plus efficace pour effectuer les calculs. Si le contrat utilise directement les résultats de certains calculs, 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 réinitialisée 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 cryptographie et de hachage. Comme le code ne s'exécute pas sur l'EVM, mais localement sur le nœud client, moins de Gas est nécessaire. L'utilisation de contrats précompilés peut permettre d'économiser du Gas en réduisant la charge de calcul requise pour exécuter des smart contracts.

Les 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. Utiliser du 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, ce qui réduit 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.

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Commentaire
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StrawberryIcevip
· 07-31 07:32
Les frais de gaz sont vraiment insupportables.
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OnChainDetectivevip
· 07-31 07:22
Économiser un peu de gaz, c'est toujours ça.
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JustHodlItvip
· 07-31 07:06
informations précieuses plein, c'est génial
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Trader les cryptos partout et à tout moment
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