ODE:EIP-3855 如何让合约更精简

前言

本文将深入介绍EthereumOpcode的最新成员：PUSH0

在过去，我们只能使用PUSH10x00来达成将数值0存入EVM的Stack中，而上海升级中包含诸多EIP之一的EIP-3855提案则引入了PUSH0这项新的Opcode来达成相同的效果。透过节省1Byte的指令空间，减少了智能合约编译后的Bytecode大小，进一步降低智能合约部署的成本。

而本文将会快速地带到EVM、Bytecode与Opcode的基本概念，并一步一步地带你了解PUSH0的核心意义和对现有合约的影响。

文章会从EVM、Opcode到PUSH0详细说明，若您为区块链开发人员，我们可用一句话函盖整篇文章：

EIP-3855引入新Opcode：PUSH0来取代PUSH10x00，因减少1Byte指令空间，所以减少了部署智能合约的200Gas，所有合约加总一年大约可省1,362.23ETH。

OP Labs：EIP-4844将大幅降低Rollup费用，使以太坊能够在保持去中心化的情况下扩容:7月30日消息，OP Labs推特发文称，EIP-4844将大幅降低Rollup费用，使以太坊能够在不牺牲去中心化的情况下扩容。近期来自OP Labs、Coinbase和ConsenSys的研究人员和开发人员参与了社区第二次会议，讨论了公共开发网络、收费市场设计和同步架构等话题。今年3月，以太坊创始人V神（Vitalik Buterin）在推特上分享了关于其和几位开发者共同提出的EIP-4844提案，该提案建议用proto-danksharding代替扩容解决方案Danksharding。该提案致力于在尚未实际实施任何分片的情况下，部署构成完整Danksharding规范的大部分逻辑和交易格式及验证规则。Proto-danksharding引入的主要特性是新的交易类型，称之为携带blob的交易。携带blob的交易引入一种新的交易格式，其中包含大量数据，EVM执行无法访问，但其提交可以访问。提案提议每30天自动删除blob数据，以防止网络对数据和内存存储的要求过大。Proto-danksharding部署后，所有验证者和用户仍须直接验证完整数据的可用性。[2022/7/31 2:49:01]

EVM与Opcode概念

MetaMask移动版本V3.6.0添加支持显示EIP 1155 NFT:11月5日消息，官方消息，MetaMask移动版本V3.6.0添加支持显示EIP 1155 NFT，可以降低gas价格并支持更复杂的合约。[2021/11/5 6:32:46]

在介绍EIP-3855之前，我们先来简单了解Ethereum中最重要的EVM概念！

EVM

我们为了让智能合约在独立且安全的环境中执行，而从Ethereum节点中会切出一块具有储存、执行等功能的运算环境，我们将之称之为EVM虚拟机。

而这个EVM具备执行智能合约所需的堆叠、记忆体、纪录Gas费用及储存下一行指令位址等各种必要元件，以便完成开发人员要求的各种计算。

Bytecode与Opcode

我们用Solidity等语言所撰写的智能合约，要先编译成一连串EVMOpcode，这一连串Opcode称为Bytecode。我们接着来进行一段简单的操作就会比较清楚！

V神等人提出EIP-4488，旨在降低以太坊二层扩容解决方案的Gas费:11月27日消息，以太坊创始人Vitalik Buterin和以太坊开发者Ansgar Dietrichs本周共同撰写以太坊改进方案EIP-4488，旨在降低以太坊第二层扩容解决方案的Gas费。该提案旨在更直接地解决高Gas成本问题，同时开发出更稳健的解决方案。

EIP-4488试图通过两种方式进一步降低第二层Gas费：降低交易调用数据（calldata）成本（这是Optimistic Rollups和ZK-Rollups的主要机制），以及增加一个区块中的交易调用数据总量上限。根据Vitalik Buterin的说法，增加可用于Rollups的数据空间量在今天是可行的，因为区块大小远不及威胁网络稳定性的大小。

虽然数据分片可能被视为解决Rollups不完善问题的长期解决方案，但根据zkSync团队发布的推文，该提案试图在非常短的时间内降低Gas费，可能在今年圣诞节之前。（CryptoBriefing）[2021/11/27 12:35:33]

有兴趣的读者可以透过EtherVM了解更多关于Opocde的介绍。

数据：部署EIP-1559的测试网已经销毁大约700ETH:以太坊客户端OpenEthereum开发者创建了一个可视化ETH费用销毁的门户网站，以监控EIP-1559被部署后，每个区块总共销毁多少ETH。数据显示，测试网已经销毁大约700 ETH。

据悉，当EIP-1559被部署时，如果存在交易，ETH将在每个区块中被烧毁。

此前消息，对于以太坊测试网进行伦敦升级的时间，Ropsten定于区块高度10399301（6月9日），Goerli定于区块高度4979794（6月16日），Rinkeby定于区块高度8813188（6月23日），主网仍定于7月14日进行升级，在第一个测试网成功分叉后，再确定主网客户端升级区块。[2021/6/16 23:41:13]

首先，我们先在Remix上编译下方这份简易的加法智能合约，编译完成后就可从artifacts资料夹中看到包含此智能合约Bytecode与Opcode的Json资讯档。

以太坊开发者：EIP-1559没有很好解释其重要性:1月22日，以太坊开发者Tim Beiko称，本周对EIP-1559的一个比较好的批评是，EIP本身并没有很好地解释为什么它很重要，希望能在网站对此作出反馈。如果人们发现这有用，我可以打开一份针对EIP的PR页面来链接它。[2021/1/23 16:49:43]

智能合约在线编译工具Remix

与此同时，这个智能合约也已部署到Goerli测试网中，我们可点选在Etherscan上的钮从Bytecode切换到Opcode观看模式。这时，即可得知一连串Opcode称为Bytecode。

这里就只截取这份合约部份的Opcode。

部份Bytecode与Opcode对照表

现在我们有了EVM、Bytecode、Opcode的概念后，那EIP-3855到底要改进什么问题呢？

前面的例子中，我们了解到若想要将一个零的值推到Stack中，这个动作会被编译成「PUSH0x00」（两个Byte，分别是0x60及0x00，其中0x00代表零的值，所以0x6000整整占了2个Byte的Storage空间！

1ByteBytecode空间需要支付200Gas的费用。

另外，执行1个PUSH1的操作需支付3Gas，而PUSH0也是，所以PUSH0主要是减少编译后的程序码大小，但实际上执行时的Gas消耗和PUSH1是一样的。

我们来看一下以下关于Push10x00指令在2020年的统计数据：

Push10x00指令占了2020年全年度智能合约Bytecode的4.57%之多，它被如此常用，以致于几乎所有的智能合约中都可看到它的身影！

这时，如果我们新增一个Opcode来做和PUSH10x00完全一样的事，是否就可以再减少1个200Gas的空间消耗？

答案是可以的！EIP-3855即将会在这一次的上海升级中在Opcode中引入一条PUSH0新指令，而这个新指令的编号是0x5F！

会选择0x5F做为PUSH0的原因，除了0x5F在上海升级前没有被使用外，而且它也刚好是在PUSH1指令的前一个编号！是一个连续且有意义的指令空间。

0x5F及0x60的Opcode指令编号，图片来源：https://ethervm.io/

EIP-3855带来的改变

将0x6000指令瘦身至0x5F有一个最重要的改变，就是部署合约时的Gas费用变便宜了！程式码中每个使用到PUSH10x00的地方都可以因为这个改变而省下200Gas！

那我们一样以2020全年度使用340,557,331次0x6000指令来计算，大约需耗费340,557,331x200Gas=68,111,466,200Gas。接着若以1Gas需支付20GWei来计算，也就是可以为整个网路省下整整约1,362.23ETH，而且各个Ethereum节点也可省下不少储存空间。

此外，对于开发人员来说，也可减少使用一些特殊优化手段来减少PUSH10x00的200Gas开销，例如使用DUP指令等。使用0x5F代表着可减少开发人员进行各种优化成本与风险，也利于估算智能合约的Gas费用。

结论

带来的改变有以下两点。

EIP-3855将减少部署智能合约时的Bytecode大小此外，EIP-3855也可减少过去开发人员在进行各种优化上的成本与风险本文介绍了Ethereum的EVM及Opcode的概念，并且深入探讨了EIP-3855改进的重要意义与影响。一旦这次的上海升级完成，就可减少开发人员部署合约时所需的储存空间费用，而EIP-3855提案和新的特性，也将吸引更多的开发者加入到以太坊的生态中。感谢您阅读本文！

参考资料

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关于EIP-3855常见问题

1、EIP-3855提案通过后是否可提升TPS？

TPS增长量不大，因为实际在主网上部署合约的交易并不多，假设在一个区块内有10笔部署合约交易的状况，若每个合约部署只「一次性」省约25个PUSH0，所以TPS可提升的有限。

2、一般Solidity开发人员如何应用此EIP-3855提案？

一般Solidity开发人员要等到上海升级完成才能享受到程式码大小变小的好处，EIP-3855主要是让Solidity编译器将所有PUSH10x00改为PUSH0，以节省空间、减少gas等好处。

2020年「PUSH」系列指令數量統計表

此表格参考EIP-3855中作者之一HugoDelacruz所統計的2020全年度EthereumOpcode数量表格，并进行延伸计算。

表格链接：https://mirror.xyz/0x347c9872A2a1dE370D798f9FE96341A9A0E05af8/mmOWhqg5WUkVD54iS210GPcX728x1kz2XZp94mOMtcE

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