Газ (Ethereum)

Газ — термин, используемый в сети Ethereum для обозначения вычислительных усилий, необходимых для выполнения операций, таких как исполнение контрактов, транзакций или запуск приложений. Это неотъемлемая часть работы Ethereum, обеспечивающая функциональность сети, справедливость и защиту от злоупотреблений. Газ оплачивается в Ether (ETH), нативной криптовалюте Ethereum, и выполняет множество функций в экосистеме.

Что такое газ?

Говоря простым языком, газ измеряет объём вычислительной работы, которую потребует та или иная операция. Представьте его как единицу, указывающую объём усилий, необходимых для выполнения определённого действия или набора действий в блокчейне Ethereum. Каждая транзакция или операция в Ethereum требует определённого количества газа.

Концепция газа была введена для децентрализации вычислительных затрат на работу виртуальной машины Ethereum (EVM). Вместо того чтобы давать каждой вычислительной операции возможность влиять на производительность сети и засорять её длительными вычислениями, лимиты газа стимулируют транзакции, которые будут завершены оперативно и с разумным использованием ресурсов.

Единицы газа и цены на газ

Единицы газа представляют выполненную работу, а цены на газ определяют количество Ether, которое необходимо заплатить за единицу газа. Оба компонента играют ключевую роль в экономике сети Ethereum.

Единицы газа

Единицы газа количественно определяют вычислительную сложность каждой операции в Ethereum. Например:

• Простые операции, такие как отправка ETH с одного адреса на другой, могут потреблять около 21 000 единиц газа.
• Более сложные операции, такие как выполнение смарт-контрактов, могут потреблять больше газа в зависимости от сложности и глубины действия.

Цены на газ (Gwei)

Цены на газ представлены в «Gwei» — деноминации Ether. 1 Ether (ETH) эквивалентен:

• 1 000 000 000 Gwei (10^9 Gwei).

Пользователи могут устанавливать цены на газ в зависимости от того, сколько они готовы платить за единицу газа. Более высокие цены на газ стимулируют майнеров приоритизировать эту конкретную транзакцию, обеспечивая её более быстрое выполнение. И наоборот, более низкие цены на газ могут задержать обработку транзакции или привести к её неудаче, если сеть перегружена.

Как работает газ

Когда вы отправляете транзакцию или запускаете смарт-контракты в Ethereum, происходит несколько шагов:

1. Определение лимита газа: Вы устанавливаете «лимит газа», представляющий максимальное количество единиц газа, которое вы готовы потратить на транзакцию. Этот лимит гарантирует, что чрезмерные или неудачные транзакции не опустошат ваш баланс.

2. Установка цены газа: Вы указываете цену газа, которую готовы платить за единицу газа, обычно в Gwei. Стоимость напрямую влияет на приоритет и скорость выполнения транзакции.

3. Выполнение транзакции: Майнеры, которые валидируют и обрабатывают транзакции, отдают предпочтение транзакциям с более высокими ценами на газ. Они выполняют транзакцию при условии, что она не превышает лимит газа.

4. Потребление газа: Если транзакция успешно завершается, общий использованный газ умножается на цену газа, представляя стоимость, оплаченную пользователем. Любой неиспользованный газ автоматически возвращается.

5. Недостаточно газа: Если предоставленного лимита газа недостаточно, транзакция терпит неудачу. Однако любой газ, потреблённый до этого момента, не возвращается.

Важность газа в Ethereum

Газ обеспечивает безопасность и работоспособность сети Ethereum посредством:

1. Предотвращение спама и злоупотреблений: Связывая каждое вычислительное усилие со стоимостью, газ снижает спам-атаки, при которых пользователи иначе могли бы заполнить сеть тривиальными или вредоносными операциями.

2. Распределение ресурсов: Газ количественно определяет сложность, приоритизируя более срочные или сложные транзакции через ценовую динамику. Это позволяет лучше управлять сетевыми ресурсами в пиковые периоды.

3. Экономические стимулы: Майнеры получают платежи за газ на основе цены газа и потреблённых единиц. Это стимулирует майнеров валидировать и обрабатывать транзакции, поддерживая здоровье и надёжность сети.

Механика газа в Ethereum

Понимание работы механики газа критически важно для оптимизации транзакций Ethereum и смарт-контрактов.

Лимит газа и цена газа

При создании транзакции пользователи определяют два основных фактора: лимит газа и цену газа.

• Лимит газа: Верхняя граница общего количества единиц газа, которое может потребить любое действие или транзакция. Для обычных переводов ETH лимита газа в 21 000 обычно достаточно. Смарт-контракты требуют оценки их внутренней сложности для установки соответствующего лимита.
• Цена газа: Предлагается в Gwei, это компенсация, предлагаемая за каждую потреблённую единицу газа.

Майнеры приоритизируют транзакции по предложенной цене газа, делая цену конкурентным элементом, влияющим на включение транзакции в блоки. Более высокие предложения обычно приводят к более быстрому включению из-за более высоких стимулов для майнеров.

Стоимость газа операций Ethereum

Каждая операция имеет предопределённую стоимость газа, которая варьируется в зависимости от её вычислительной сложности. Стандартные операции включают:

• Сложение (ADD): Стоит минимальное количество газа.
• Умножение (MUL): Стоит немного больше, чем сложение.
• Хранение данных (SSTORE): Включает более высокие затраты из-за изменений состояния в блокчейне.

Динамическое ценообразование газа

Два механизма влияют на колебания цен на газ:

• Загруженность сети: В пиковые периоды более высокие цены на газ могут быть выгодны, поскольку пользователи конкурируют за место в блоках.
• Корректировки базовой комиссии: EIP-1559 ввёл базовую комиссию, которая автоматически корректируется в зависимости от спроса сети. Включение «чаевых» или «приоритетной комиссии» позволяет дополнительно стимулировать более быструю обработку.

Смарт-контракты и оптимизация газа

Разработчики смарт-контрактов должны уметь управлять газом для обеспечения удобства использования и экономической эффективности.

Эффективные практики кодирования

Разработчики могут создавать более газоэффективные контракты с помощью:

• Оптимизированных структур данных: Выбор эффективных типов переменных и структур данных может снизить вычислительные усилия.
• Сокращённого хранения в блокчейне: Поскольку операции хранения влекут значительные затраты газа, минимизация зависимости от хранения в блокчейне может дать экономию.
• Пакетной обработки: Объединение множества небольших вычислений в меньшее количество более крупных может снизить накладные расходы.

Стратегии лимита газа

Определение адекватных лимитов газа для выполнения контрактов критически важно:

• Тестирование: Исчерпывающее тестирование количественно определяет, сколько газа обычно потребует функция.
• Оценки: Использование инструментов и оценок предоставляет прогноз требований к газу. Недооценка приводит к неудачным транзакциям, а переоценка — к более высоким первоначальным затратам и снижению финансовой эффективности.

Газ и обновления Ethereum

Ethereum прошёл значительные обновления для повышения масштабируемости и эффективности газа:

• Proof of Stake (PoS): Ethereum завершил переход от Proof of Work (PoW) к PoS в сентябре 2022 года («The Merge»), сократив потребление энергии примерно на 99,95% и оптимизировав производительность сети.
• Шардинг: Планируется шардинг для разделения сети на более мелкие части (шарды), обрабатывающие транзакции параллельно, тем самым снижая нагрузку на отдельные шарды и уменьшая затраты на газ.

Инструменты и ресурсы для работы с газом

Несколько платформ и инструментов помогают пользователям и разработчикам управлять газом:

• ETH Gas Station: Предоставляет метрики цен на газ в реальном времени и расчётное время транзакций
• MyCrypto: Универсальный кошелёк, поддерживающий функции управления газом
• Etherscan Gas Tracker: Отслеживает и прогнозирует цены на газ, позволяя пользователям планировать транзакции

Заключение

Понимание газа в сети Ethereum необходимо. Он обеспечивает справедливый доступ и распределение ресурсов, предоставляя сдержки и противовесы для поддержания здоровья сети. От установки лимитов и цен газа до оптимизации смарт-контрактов — управление газом критически важно для всех участников экосистемы Ethereum. По мере развития Ethereum улучшения в эффективности газа и пропускной способности транзакций обещают сделать операции ещё более плавными и экономически эффективными.