前言
本文將深入介紹EthereumOpcode的最新成員:PUSH0
在過去,我們只能使用PUSH10x00來達成將數值0存入EVM的Stack中,而上海升級中包含諸多EIP之一的EIP-3855提案則引入了PUSH0這項新的Opcode來達成相同的效果。透過節省1Byte的指令空間,減少了智能合約編譯后的Bytecode大小,進一步降低智能合約部署的成本。
而本文將會快速地帶到EVM、Bytecode與Opcode的基本概念,并一步一步地帶你了解PUSH0的核心意義和對現有合約的影響。
文章會從EVM、Opcode到PUSH0詳細說明,若您為區塊鏈開發人員,我們可用一句話函蓋整篇文章:
EIP-3855引入新Opcode:PUSH0來取代PUSH10x00,因減少1Byte指令空間,所以減少了部署智能合約的200Gas,所有合約加總一年大約可省1,362.23ETH。
D/Bond提出的提案EIP-3475通過,可用于在以太坊上發行債券:8月25日消息,去中心化債券生態平臺D/Bond提出的EIP-3475提案已獲得通過,并被接受為一種新的API標準ERC-3475。
該EIP允許創建具有抽象鏈上元數據存儲的代幣化憑證,使每個債券類別ID代表一個新的可配置代幣類型并對應于每個類別,使得發行具有多種贖回數據的債券成為可能。在ERC-3475標準下,可以創建傳統債券和金融衍生品,如期貨和期權。[2022/8/25 12:47:21]
EVM與Opcode概念
在介紹EIP-3855之前,我們先來簡單了解Ethereum中最重要的EVM概念!
EVM
我們為了讓智能合約在獨立且安全的環境中執行,而從Ethereum節點中會切出一塊具有儲存、執行等功能的運算環境,我們將之稱之為EVM虛擬機。
而這個EVM具備執行智能合約所需的堆疊、記憶體、紀錄Gas費用及儲存下一行指令位址等各種必要元件,以便完成開發人員要求的各種計算。
Nansen CEO:自實施EIP-1559以來,部署到主網的以太坊合約數量大幅下降:5月9日消息,多鏈數據分析平臺Nansen CEO Alex Svanevik發推稱,自去年8月初實施EIP-1559以來,部署到主網的以太坊合約數量大幅下降。但Svanevik認為這對以太坊來說并非壞事。因為很大比例的合約是以Gas為主的,現在這種合約已經無關緊要了。[2022/5/9 3:00:18]
Bytecode與Opcode
我們用Solidity等語言所撰寫的智能合約,要先編譯成一連串EVMOpcode,這一連串Opcode稱為Bytecode。我們接著來進行一段簡單的操作就會比較清楚!
有興趣的讀者可以透過EtherVM了解更多關于Opocde的介紹。
首先,我們先在Remix上編譯下方這份簡易的加法智能合約,編譯完成后就可從artifacts資料夾中看到包含此智能合約Bytecode與Opcode的Json資訊檔。
MetaMask啟用適配EIP-1559的新版本:8月19日,MetaMask官方稱目前已針對所有用戶啟用適配EIP-1559的新版本。MetaMaskChrome瀏覽器插件錢包的最新版本是v10.0.2。另外,MetaMaskiOSv3.0版也已啟用EIP-1559相關功能。[2021/8/19 22:23:43]
智能合約在線編譯工具Remix
與此同時,這個智能合約也已部署到Goerli測試網中,我們可點選在Etherscan上的鈕從Bytecode切換到Opcode觀看模式。這時,即可得知一連串Opcode稱為Bytecode。
這里就只截取這份合約部份的Opcode。
部份Bytecode與Opcode對照表
現在我們有了EVM、Bytecode、Opcode的概念后,那EIP-3855到底要改進什么問題呢?
前面的例子中,我們了解到若想要將一個零的值推到Stack中,這個動作會被編譯成「PUSH0x00」(兩個Byte,分別是0x60及0x00,其中0x00代表零的值,所以0x6000整整占了2個Byte的Storage空間!
以太坊基金會JavaScript團隊將發布EIP-1559 / 倫敦就緒版本:5月20日消息,以太坊基金會JavaScript團隊今日凌晨發推表示,如果沒有最新的錯誤或規范更改,將在下周內發布EIP-1559 / 倫敦就緒版本的EthereumJS Block,Tx,VM和Common庫。[2021/5/20 22:23:56]
1ByteBytecode空間需要支付200Gas的費用。
另外,執行1個PUSH1的操作需支付3Gas,而PUSH0也是,所以PUSH0主要是減少編譯后的程序碼大小,但實際上執行時的Gas消耗和PUSH1是一樣的。
我們來看一下以下關于Push10x00指令在2020年的統計數據:
Push10x00指令占了2020年全年度智能合約Bytecode的4.57%之多,它被如此常用,以致于幾乎所有的智能合約中都可看到它的身影!
這時,如果我們新增一個Opcode來做和PUSH10x00完全一樣的事,是否就可以再減少1個200Gas的空間消耗?
以太坊社區圍繞EIP-1559提案討論仍陷膠著狀態:據Cointelegraph 3月15日消息,以太坊社區針對EIP-1559提案討論仍處于膠著狀態。針對3月13日,礦工提出針對EIP-1559的提案EIP-3368,即擬將當前區塊獎勵從2ETH增加至3ETH,已有礦池Red Panda Mining表示支持該提議,并承諾不再參與51小時算力轉移示威活動。雖然這表明部分以太坊礦工和開發者可能準備達成某種形式的妥協,但根據以太坊社區論壇關于EIP-3368提案的討論表明,以太坊社區當前仍然呈現分裂態勢。與此同時,礦工群體內部似乎也對EIP-3358提案產生了抵制,許多人在Twitter上回復表示,許多礦工仍然希望展示自己的力量。此前3月11日消息,ETH礦工計劃發起51小時算力轉移示威活動以反對EIP-1559,隨后有礦工提出針對EIP-1559的提案EIP-3368,擬將當前區塊獎勵從2ETH增加至3ETH。[2021/3/15 18:45:17]
答案是可以的!EIP-3855即將會在這一次的上海升級中在Opcode中引入一條PUSH0新指令,而這個新指令的編號是0x5F!
會選擇0x5F做為PUSH0的原因,除了0x5F在上海升級前沒有被使用外,而且它也剛好是在PUSH1指令的前一個編號!是一個連續且有意義的指令空間。
0x5F及0x60的Opcode指令編號,圖片來源:https://ethervm.io/
EIP-3855帶來的改變
將0x6000指令瘦身至0x5F有一個最重要的改變,就是部署合約時的Gas費用變便宜了!程式碼中每個使用到PUSH10x00的地方都可以因為這個改變而省下200Gas!
那我們一樣以2020全年度使用340,557,331次0x6000指令來計算,大約需耗費340,557,331x200Gas=68,111,466,200Gas。接著若以1Gas需支付20GWei來計算,也就是可以為整個網路省下整整約1,362.23ETH,而且各個Ethereum節點也可省下不少儲存空間。
此外,對于開發人員來說,也可減少使用一些特殊優化手段來減少PUSH10x00的200Gas開銷,例如使用DUP指令等。使用0x5F代表著可減少開發人員進行各種優化成本與風險,也利于估算智能合約的Gas費用。
結論
帶來的改變有以下兩點。
EIP-3855將減少部署智能合約時的Bytecode大小此外,EIP-3855也可減少過去開發人員在進行各種優化上的成本與風險本文介紹了Ethereum的EVM及Opcode的概念,并且深入探討了EIP-3855改進的重要意義與影響。一旦這次的上海升級完成,就可減少開發人員部署合約時所需的儲存空間費用,而EIP-3855提案和新的特性,也將吸引更多的開發者加入到以太坊的生態中。感謝您閱讀本文!
參考資料
中文以太坊虛擬機https://ethereum.org/zh/developers/docs/evm/英文EIP-3855提案https://eips.ethereum.org/EIPS/eip-3855EIP-3855英文討論區https://ethereum-magicians.org/t/eip-3855-push0-instruction/7014EVMCodes列表https://www.evm.codes/EthereumVirtualMachineOpcodeshttps://ethervm.io/PDF-ethereum-evm-illustratedhttps://takenobu-hs.github.io/downloads/ethereum_evm_illustrated.pdf關于EIP-3855常見問題
1、EIP-3855提案通過后是否可提升TPS?
TPS增長量不大,因為實際在主網上部署合約的交易并不多,假設在一個區塊內有10筆部署合約交易的狀況,若每個合約部署只「一次性」省約25個PUSH0,所以TPS可提升的有限。
2、一般Solidity開發人員如何應用此EIP-3855提案?
一般Solidity開發人員要等到上海升級完成才能享受到程式碼大小變小的好處,EIP-3855主要是讓Solidity編譯器將所有PUSH10x00改為PUSH0,以節省空間、減少gas等好處。
2020年「PUSH」系列指令數量統計表
此表格參考EIP-3855中作者之一HugoDelacruz所統計的2020全年度EthereumOpcode數量表格,并進行延伸計算。
表格鏈接:https://mirror.xyz/0x347c9872A2a1dE370D798f9FE96341A9A0E05af8/mmOWhqg5WUkVD54iS210GPcX728x1kz2XZp94mOMtcE
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