Panduan Optimasi Gas Kontrak Pintar Ethereum

Biaya Gas di jaringan utama Ethereum selalu menjadi masalah yang sulit, terutama saat jaringan ramai. Pada saat puncak, pengguna biasanya harus membayar biaya transaksi yang mahal. Oleh karena itu, melakukan optimasi biaya Gas selama tahap pengembangan smart contract menjadi sangat penting. Mengoptimalkan konsumsi Gas tidak hanya dapat secara efektif mengurangi biaya transaksi, tetapi juga meningkatkan efisiensi transaksi, memberikan pengalaman penggunaan blockchain yang lebih ekonomis dan efisien bagi pengguna.

Artikel ini akan menguraikan mekanisme biaya Gas dari Ethereum Virtual Machine (EVM), konsep inti pengoptimalan biaya Gas, serta praktik terbaik untuk mengoptimalkan biaya Gas saat mengembangkan smart contract. Diharapkan konten ini dapat memberikan inspirasi dan bantuan praktis bagi para pengembang, sekaligus membantu pengguna biasa untuk lebih memahami cara kerja biaya Gas di EVM, bersama-sama menghadapi tantangan dalam ekosistem blockchain.

Ringkasan Mekanisme Biaya Gas EVM

Dalam jaringan yang kompatibel dengan EVM, "Gas" adalah unit yang digunakan untuk mengukur kemampuan komputasi yang diperlukan untuk menjalankan operasi tertentu.

Dalam struktur EVM, konsumsi Gas terutama dibagi menjadi tiga bagian: eksekusi operasi, panggilan pesan eksternal, serta pembacaan dan penulisan memori dan penyimpanan.

Karena setiap eksekusi transaksi memerlukan sumber daya komputasi, biaya tertentu akan dikenakan untuk mencegah perulangan tak terbatas dan penolakan layanan (DoS) serangan. Biaya yang diperlukan untuk menyelesaikan transaksi disebut "Gas fee".

Sejak implementasi EIP-1559( pada hard fork London ), biaya Gas dihitung menggunakan rumus berikut:

Biaya Gas = Jumlah unit Gas yang digunakan * ( biaya dasar + biaya prioritas )

Biaya dasar akan dihancurkan, sedangkan biaya prioritas akan digunakan sebagai insentif, mendorong validator untuk menambahkan transaksi ke dalam blockchain. Mengatur biaya prioritas yang lebih tinggi saat mengirim transaksi dapat meningkatkan kemungkinan transaksi tersebut dimasukkan ke dalam blok berikutnya. Ini mirip dengan "tip" yang dibayar pengguna kepada validator.

Memahami optimasi Gas dalam EVM

Ketika menggunakan Solidity untuk mengompilasi smart contract, kontrak akan diubah menjadi serangkaian "kode operasi", yaitu opcodes.

Setiap segmen opcode ( seperti membuat kontrak, melakukan panggilan pesan, mengakses penyimpanan akun, dan mengeksekusi operasi di atas mesin virtual ) memiliki biaya konsumsi Gas yang diakui, biaya ini tercatat dalam buku kuning Ethereum.

Setelah beberapa kali modifikasi EIP, beberapa biaya Gas untuk opcode telah disesuaikan, mungkin berbeda dengan yang ada di buku kuning.

Konsep dasar optimasi Gas

Inti dari optimasi Gas adalah memilih operasi yang efisien biaya di blockchain EVM, menghindari operasi yang mahal dalam biaya Gas.

Dalam EVM, operasi berikut memiliki biaya yang lebih rendah:

• Membaca dan menulis variabel memori
• Membaca konstanta dan variabel tidak dapat diubah
• Membaca dan menulis variabel lokal
• Membaca variabel calldata, seperti array dan struktur calldata
• Pemanggilan fungsi internal

Operasi yang biayanya lebih tinggi termasuk:

• Membaca dan menulis variabel status yang disimpan dalam penyimpanan kontrak
• Panggilan fungsi eksternal
• Operasi loop

Praktik Terbaik untuk Optimasi Biaya Gas EVM

Berdasarkan konsep dasar di atas, kami telah menyusun daftar praktik terbaik pengoptimalan Gas fee untuk komunitas pengembang. Dengan mengikuti praktik ini, pengembang dapat mengurangi konsumsi Gas fee pada smart contract, menurunkan biaya transaksi, dan menciptakan aplikasi yang lebih efisien dan ramah pengguna.

1. Usahakan untuk mengurangi penggunaan penyimpanan

Dalam Solidity, Storage( adalah sumber daya yang terbatas, dengan konsumsi Gas yang jauh lebih tinggi dibandingkan Memory). Setiap kali smart contract membaca atau menulis data dari penyimpanan, akan terjadi biaya Gas yang tinggi.

Menurut definisi buku kuning Ethereum, biaya operasi penyimpanan lebih dari 100 kali lebih tinggi dibandingkan dengan operasi memori. Misalnya, instruksi OPcodesmload dan mstore hanya mengkonsumsi 3 unit Gas, sementara operasi penyimpanan seperti sload dan sstore bahkan dalam kondisi paling ideal, biayanya setidaknya membutuhkan 100 unit.

Metode untuk membatasi penggunaan penyimpanan meliputi:

• Menyimpan data non-permanen di dalam memori
• Mengurangi jumlah modifikasi penyimpanan: Dengan menyimpan hasil sementara di memori, setelah semua perhitungan selesai, kemudian hasil tersebut dialokasikan ke variabel penyimpanan.

( 2. Pengemasan variabel

Jumlah storage slot) yang digunakan dalam smart contract dan cara pengembang menyatakan data akan sangat mempengaruhi konsumsi Gas.

Kompiler Solidity akan mengemas variabel penyimpanan yang berurutan selama proses kompilasi dan menggunakan slot penyimpanan 32 byte sebagai unit dasar penyimpanan variabel. Pengemasan variabel berarti mengatur variabel secara efisien sehingga beberapa variabel dapat muat dalam satu slot penyimpanan.

Dengan penyesuaian detail ini, pengembang dapat menghemat 20.000 unit Gas ### untuk menyimpan satu slot penyimpanan yang belum digunakan memerlukan konsumsi 20.000 Gas (, tetapi sekarang hanya memerlukan dua slot penyimpanan.

Karena setiap slot penyimpanan akan mengkonsumsi Gas, pengemasan variabel mengoptimalkan penggunaan Gas dengan mengurangi jumlah slot penyimpanan yang diperlukan.

![Gas optimalisasi kontrak pintar Ethereum sepuluh praktik terbaik])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-995905cb414526d4d991899d0c2e6443.webp(

) 3. Optimalkan tipe data

Sebuah variabel dapat dinyatakan dengan berbagai tipe data, tetapi biaya operasi yang terkait dengan tipe data yang berbeda juga berbeda. Memilih tipe data yang tepat membantu mengoptimalkan penggunaan Gas.

Misalnya, dalam Solidity, bilangan bulat dapat dibagi menjadi berbagai ukuran: uint8, uint16, uint32, dan sebagainya. Karena EVM menjalankan operasi dalam unit 256 bit, menggunakan uint8 berarti EVM harus terlebih dahulu mengonversinya menjadi uint256, dan konversi ini akan mengkonsumsi Gas tambahan.

Dilihat secara terpisah, menggunakan uint256 di sini lebih murah daripada uint8. Namun, jika menggunakan pengoptimalan pengemasan variabel yang kami sarankan sebelumnya, maka akan berbeda. Jika pengembang dapat mengemas empat variabel uint8 ke dalam satu slot penyimpanan, maka total biaya untuk mengiterasi mereka akan lebih rendah daripada empat variabel uint256. Dengan cara ini, smart contract dapat membaca dan menulis satu slot penyimpanan, dan dalam satu operasi, menempatkan empat variabel uint8 ke dalam memori/penyimpanan.

4. Menggunakan variabel ukuran tetap sebagai pengganti variabel dinamis

Jika data dapat dikendalikan dalam 32 byte, disarankan untuk menggunakan tipe data bytes32 sebagai pengganti bytes atau strings. Secara umum, variabel dengan ukuran tetap mengkonsumsi Gas lebih sedikit dibandingkan dengan variabel dengan ukuran yang dapat berubah. Jika panjang byte dapat dibatasi, usahakan untuk memilih panjang minimum dari bytes1 hingga bytes32.

5. Pemetaan dan Array

Daftar data Solidity dapat direpresentasikan dengan dua jenis tipe data: arrays( dan mappings), tetapi sintaksis dan strukturnya sangat berbeda.

Pemetaan umumnya lebih efisien dan lebih murah dalam kebanyakan kasus, tetapi array memiliki kemampuan untuk diiterasi dan mendukung pengemasan tipe data. Oleh karena itu, disarankan untuk memprioritaskan penggunaan pemetaan saat mengelola daftar data, kecuali jika diperlukan iterasi atau dapat mengoptimalkan konsumsi Gas melalui pengemasan tipe data.

![Gas optimization sepuluh praktik terbaik untuk smart contract Ethereum]###https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-9c566626ab499ef65d6f5089a2876ad3.webp(

) 6. Menggunakan calldata sebagai pengganti memory

Variabel yang dideklarasikan dalam parameter fungsi dapat disimpan di calldata atau memory. Perbedaan utama antara keduanya adalah, memory dapat diubah oleh fungsi, sementara calldata bersifat tidak dapat diubah.

Ingat prinsip ini: jika parameter fungsi hanya dibaca, sebaiknya gunakan calldata daripada memory. Ini dapat menghindari operasi penyalinan yang tidak perlu dari calldata fungsi ke memory.

( 7. Sebisa mungkin gunakan kata kunci Constant/Immutable

Variabel Constant/Immutable tidak akan disimpan dalam penyimpanan kontrak. Variabel ini akan dihitung pada saat kompilasi dan disimpan dalam bytecode kontrak. Oleh karena itu, biaya aksesnya jauh lebih rendah dibandingkan dengan penyimpanan, disarankan untuk menggunakan kata kunci Constant atau Immutable sebanyak mungkin.

![Gas optimalisasi kontrak pintar Ethereum sepuluh praktik terbaik])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-a823fb7761aafa6529a6c45304e0314b.webp###

( 8. Gunakan Unchecked saat memastikan tidak terjadi overflow/underflow

Ketika pengembang dapat memastikan bahwa operasi aritmatika tidak akan menyebabkan overflow atau underflow, mereka dapat menggunakan kata kunci unchecked yang diperkenalkan di Solidity v0.8.0 untuk menghindari pemeriksaan overflow atau underflow yang tidak perlu, sehingga menghemat biaya Gas.

Selain itu, versi 0.8.0 dan yang lebih tinggi dari kompiler tidak lagi memerlukan penggunaan pustaka SafeMath, karena kompiler itu sendiri telah menyertakan fitur perlindungan terhadap overflow dan underflow.

![Gas optimalisasi kontrak pintar Ethereum sepuluh praktik terbaik])https://img-cdn.gateio.im/webp-social/moments-839b91e2f02389949aa698d460a497d8.webp###

( 9. Optimasi Pengubah

Kode modifier disisipkan ke dalam fungsi yang telah dimodifikasi, setiap kali modifier digunakan, kodenya akan disalin. Ini akan meningkatkan ukuran bytecode dan meningkatkan konsumsi Gas.

Dengan merekonstruksi logika menjadi fungsi internal _checkOwner)###, memungkinkan penggunaan kembali fungsi internal ini dalam modifikasi, dapat mengurangi ukuran bytecode dan mengurangi biaya Gas.

10. Optimalisasi jalur pendek

Untuk || dan && operator, evaluasi logika akan mengalami penilaian pintas, yaitu jika kondisi pertama sudah dapat menentukan hasil ekspresi logika, maka kondisi kedua tidak akan dievaluasi.

Untuk mengoptimalkan konsumsi Gas, kondisi dengan biaya perhitungan yang rendah harus diletakkan di depan, sehingga mungkin dapat melewati perhitungan yang mahal.

Saran Umum Tambahan

( 1. Hapus kode yang tidak berguna

Jika ada fungsi atau variabel yang tidak digunakan dalam kontrak, disarankan untuk menghapusnya. Ini adalah cara paling langsung untuk mengurangi biaya penyebaran kontrak dan menjaga ukuran kontrak tetap kecil.

Berikut adalah beberapa saran praktis:

• Gunakan algoritma yang paling efisien untuk melakukan perhitungan. Jika hasil dari beberapa perhitungan digunakan langsung dalam kontrak, maka proses perhitungan yang redundan ini harus dihilangkan. Pada dasarnya, setiap perhitungan yang tidak digunakan harus dihapus.

• Di Ethereum, pengembang dapat memperoleh hadiah Gas dengan melepaskan ruang penyimpanan. Jika suatu variabel tidak lagi diperlukan, harus menggunakan kata kunci delete untuk menghapusnya, atau mengaturnya ke nilai default.

• Optimasi loop: hindari operasi loop yang mahal, gabungkan loop sebanyak mungkin, dan pindahkan perhitungan yang berulang keluar dari badan loop.

) 2. Menggunakan kontrak pra-kompilasi

Kontrak prakompetisi menyediakan fungsi perpustakaan yang kompleks, seperti operasi enkripsi dan hashing. Karena kode tidak dijalankan di EVM, melainkan dijalankan secara lokal di node klien, maka Gas yang dibutuhkan lebih sedikit. Menggunakan kontrak prakompetisi dapat menghemat Gas dengan mengurangi beban perhitungan yang diperlukan untuk mengeksekusi kontrak pintar.

Contoh kontrak pra-kompilasi termasuk algoritma tanda tangan digital kurva elips (ECDSA) dan algoritma hash SHA2-256. Dengan menggunakan kontrak pra-kompilasi ini dalam kontrak pintar, pengembang dapat mengurangi biaya Gas dan meningkatkan efisiensi operasional aplikasi.

3. Menggunakan kode assembly inline

Inline assembly ### in-line assembly ### memungkinkan pengembang untuk menulis kode rendah namun efisien yang dapat dieksekusi langsung oleh EVM, tanpa perlu menggunakan opcode Solidity yang mahal. Inline assembly juga memungkinkan kontrol yang lebih tepat terhadap penggunaan memori dan penyimpanan, sehingga lebih lanjut mengurangi biaya Gas. Selain itu, inline assembly dapat melakukan beberapa operasi kompleks yang sulit dicapai hanya dengan menggunakan Solidity, memberikan lebih banyak fleksibilitas untuk mengoptimalkan konsumsi Gas.

Namun, menggunakan assembly inline juga dapat membawa angin