تخمین گس بلاک‌چین در فرانت‌اند: تسلط بر پیش‌بینی هزینه تراکنش

در دنیای بلاک‌چین، به ویژه در اکوسیستم اتریوم و دیگر زنجیره‌های سازگار با ماشین مجازی اتریوم (EVM)، درک و مدیریت هزینه‌های تراکنش بسیار حیاتی است. این هزینه‌ها که اغلب به عنوان «گس» (gas) شناخته می‌شوند، مستقیماً بر تجربه کاربری و قابلیت استفاده کلی برنامه‌های غیرمتمرکز (dApps) تأثیر می‌گذارند. تخمین گس در فرانت‌اند نقش محوری در ارائه اطلاعات شفاف و قابل پیش‌بینی در مورد هزینه به کاربران، پیش از آغاز یک تراکنش، ایفا می‌کند. این راهنما به بررسی پیچیدگی‌های تخمین گس بلاک‌چین در فرانت‌اند می‌پردازد و اهمیت، تکنیک‌ها، چالش‌ها و بهترین شیوه‌های آن را پوشش می‌دهد.

چرا تخمین گس در فرانت‌اند مهم است؟

تخمین گس در فرانت‌اند فرآیند پیش‌بینی هزینه محاسباتی یک تراکنش قبل از ارسال آن به بلاک‌چین است. این کار به دلایل متعددی حیاتی است:

• تجربه کاربری (UX): کاربران می‌خواهند بدانند یک تراکنش قبل از تأیید نهایی چقدر هزینه خواهد داشت. هزینه‌های گس بالا و غیرمنتظره می‌تواند منجر به نارضایتی و رها کردن برنامه شود. ارائه یک تخمین دقیق به کاربران امکان می‌دهد تا تصمیمات آگاهانه بگیرند. تصور کنید کاربری در اندونزی در حال انتقال ETH معادل روپیه است و از اینکه هزینه گس از مبلغ انتقال بیشتر است، شوکه می‌شود. یک تخمین خوب در فرانت‌اند از این اتفاق جلوگیری می‌کند.
• نرخ موفقیت تراکنش: محدودیت گس ناکافی می‌تواند باعث شکست تراکنش‌ها شود. با تخمین گس مورد نیاز، فرانت‌اند می‌تواند به طور خودکار یک محدودیت گس مناسب تعیین کند و احتمال اجرای موفقیت‌آمیز تراکنش را افزایش دهد.
• امنیت: تخمین صحیح گس به جلوگیری از حملات محروم‌سازی از سرویس (DoS) بر روی قراردادهای هوشمند کمک می‌کند. با محدود کردن مقدار گسی که یک تراکنش می‌تواند مصرف کند، توسعه‌دهندگان می‌توانند از قراردادهای خود در برابر عاملان مخربی که قصد دارند منابع را به اتمام برسانند، محافظت کنند.
• بهینه‌سازی هزینه: درک هزینه‌های گس به کاربران امکان می‌دهد تا تراکنش‌های خود را بهینه کنند. به عنوان مثال، آنها ممکن است تصمیم بگیرند تراکنش‌ها را در دوره‌هایی با ازدحام شبکه کمتر انجام دهند که منجر به هزینه‌های گس پایین‌تر می‌شود. در کشورهایی مانند آرژانتین، که بی‌ثباتی اقتصادی می‌تواند نگران‌کننده باشد، حتی صرفه‌جویی‌های کوچک در هزینه‌های گس نیز می‌تواند قابل توجه باشد.
• شفافیت: نشان دادن نحوه محاسبه هزینه‌های تراکنش، اعتماد کاربران را جلب می‌کند. ارائه یک تفکیک واضح از اجزای تشکیل‌دهنده هزینه کل، به کاربران قدرت می‌بخشد و اطمینان به dApp را تقویت می‌کند.

درک مفهوم گس در بلاک‌چین

گس چیست؟

گس یک واحد اندازه‌گیری است که تلاش محاسباتی مورد نیاز برای اجرای عملیات خاصی روی بلاک‌چین، مانند استقرار قراردادهای هوشمند یا انتقال توکن‌ها را کمی‌سازی می‌کند. هر عملیات یا «آپ‌کد» (opcode)، هزینه گس مشخصی دارد. هرچه عملیات پیچیده‌تر باشد، گس بیشتری مصرف می‌کند.

محدودیت گس و قیمت گس

دو پارامتر کلیدی هزینه کل یک تراکنش را تعیین می‌کنند:

• محدودیت گس (Gas Limit): حداکثر مقدار گسی که یک کاربر مایل است برای یک تراکنش بپردازد. اگر تراکنش به گس بیشتری از این حد نیاز داشته باشد، شکست می‌خورد و کاربر همچنان هزینه گس مصرف‌شده تا آن لحظه را پرداخت می‌کند.
• قیمت گس (Gas Price): قیمت هر واحد گس، که معمولاً بر حسب Gwei (کسری از ETH) بیان می‌شود. کاربران می‌توانند قیمت گس را برای تأثیرگذاری بر سرعت پردازش تراکنش خود تنظیم کنند. قیمت‌های گس بالاتر، ماینرها را ترغیب می‌کند تا تراکنش آنها را در اولویت قرار دهند.

هزینه کل تراکنش به صورت زیر محاسبه می‌شود: گس استفاده‌شده * قیمت گس

کارمزد پایه و کارمزد اولویت (EIP-1559)

EIP-1559 اتریوم یک کارمزد پایه (base fee) را معرفی می‌کند که به صورت الگوریتمی بر اساس ازدحام شبکه تعیین می‌شود. این کارمزد پایه سوزانده می‌شود و عملاً ETH را از گردش خارج می‌کند. کاربران همچنین می‌توانند یک «کارمزد اولویت» (priority fee یا tip) برای تشویق ماینرها به گنجاندن تراکنش خود در یک بلاک، اضافه کنند. هزینه کل تحت EIP-1559 به این صورت محاسبه می‌شود: گس استفاده‌شده * (کارمزد پایه + کارمزد اولویت)

تکنیک‌های تخمین گس در فرانت‌اند

چندین تکنیک برای تخمین هزینه‌های گس در فرانت‌اند قابل استفاده است:

۱. تخمین گس استاتیک

این رویکرد بر هزینه‌های گس از پیش تعریف‌شده برای توابع خاص قرارداد متکی است. این هزینه‌ها با تجزیه و تحلیل کد قرارداد هوشمند و شناسایی مصرف گس هر عملیات تعیین می‌شوند.

مزایا:

• پیاده‌سازی ساده.
• سریع و کارآمد.

معایب:

• برای تراکنش‌های پیچیده با مسیرهای اجرایی متغیر، دقیق نیست.
• نیازمند تحلیل دستی کد قرارداد هوشمند است.
• برای تراکنش‌هایی که به صورت پویا تولید می‌شوند، مناسب نیست.

مثال: اگر می‌دانید که یک انتقال توکن ساده همیشه ۲۱٬۰۰۰ گس هزینه دارد، می‌توانید این مقدار را در فرانت‌اند خود هاردکد کنید.

۲. تخمین گس مبتنی بر RPC (eth_estimateGas)

متد eth_estimateGas که توسط کلاینت‌های اتریوم (مانند Geth, Besu) ارائه می‌شود، به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا یک تراکنش را شبیه‌سازی کرده و گس مورد نیاز برای اجرای آن را تعیین کنند. این رویکرد پویاتر و دقیق‌تر از تخمین استاتیک است.

چگونه کار می‌کند:

1. فرانت‌اند یک شیء تراکنش با تمام پارامترهای لازم (to، from، data و غیره) می‌سازد.
2. شیء تراکنش از طریق متد RPC eth_estimateGas به کلاینت اتریوم ارسال می‌شود.
3. کلاینت اجرای تراکنش را شبیه‌سازی کرده و یک مقدار گس تخمینی را برمی‌گرداند.

مثال کد (با استفاده از ethers.js):

const provider = new ethers.providers.Web3Provider(window.ethereum);
const signer = provider.getSigner();
const contract = new ethers.Contract(contractAddress, contractABI, signer);

const transaction = {
  to: contractAddress,
  data: contract.interface.encodeFunctionData("myFunction", [arg1, arg2]),
  from: signer.getAddress()
};

try {
  const gasEstimate = await provider.estimateGas(transaction);
  console.log("Estimated gas:", gasEstimate.toString());
} catch (error) {
  console.error("Error estimating gas:", error);
}

مزایا:

• دقیق‌تر از تخمین استاتیک.
• به صورت پویا با شرایط متغیر شبکه و منطق قرارداد هوشمند سازگار می‌شود.
• پیاده‌سازی با استفاده از کتابخانه‌هایی مانند web3.js یا ethers.js نسبتاً آسان است.

معایب:

• می‌تواند از نظر محاسباتی سنگین باشد، به خصوص برای تراکنش‌های پیچیده.
• ممکن است به دلیل تغییرات در وضعیت بلاک در زمان اجرای واقعی، کاملاً دقیق نباشد.
• به یک کلاینت اتریوم مورد اعتماد متکی است.

۳. افزودن بافر به محدودیت گس

حتی با تخمین دقیق گس، عاقلانه است که یک بافر به محدودیت گس تخمینی اضافه شود تا شرایط پیش‌بینی‌نشده را پوشش دهد. این بافر می‌تواند یک درصد ثابت (مثلاً ۱۰٪) یا یک مقدار پویا بر اساس داده‌های تراکنش‌های تاریخی باشد.

مثال: اگر eth_estimateGas مقداری برابر با ۱۰۰٬۰۰۰ برگرداند، ممکن است محدودیت گس را به ۱۱۰٬۰۰۰ افزایش دهید تا از موفقیت تراکنش اطمینان حاصل کنید.

مثال کد:

const gasEstimate = await provider.estimateGas(transaction);
const gasLimit = gasEstimate.mul(110).div(100); // Add 10% buffer

transaction.gasLimit = gasLimit;

۴. استفاده از APIهای قیمت گس شخص ثالث

برای ارائه رقابتی‌ترین قیمت‌های گس به کاربران، با APIهای قیمت گس شخص ثالث ادغام شوید. این APIها داده‌های شبکه را به صورت لحظه‌ای جمع‌آوری کرده و توصیه‌هایی برای قیمت‌های گس سریع، استاندارد و پایین ارائه می‌دهند. نمونه‌هایی از این سرویس‌ها عبارتند از GasNow، Etherscan Gas Tracker و Blocknative Gas Platform. توجه داشته باشید که برخی از این سرویس‌ها ممکن است برای همه زنجیره‌ها در دسترس یا دقیق نباشند.

مثال: یک کاربر در نیجریه ممکن است بسته به API مورد استفاده، قیمت‌های گس متفاوتی را مشاهده کند، بنابراین انتخاب یک سرویس قابل اعتماد و به‌روز مهم است.

مثال کد (با استفاده از یک API فرضی):

async function getGasPrices() {
  const response = await fetch('https://api.example.com/gasPrices');
  const data = await response.json();
  return data;
}

const gasPrices = await getGasPrices();
const maxPriorityFeePerGas = ethers.utils.parseUnits(gasPrices.fast.maxPriorityFeePerGas, 'gwei');
const maxFeePerGas = ethers.utils.parseUnits(gasPrices.fast.maxFeePerGas, 'gwei');

transaction.maxPriorityFeePerGas = maxPriorityFeePerGas;
transaction.maxFeePerGas = maxFeePerGas;

۵. شبیه‌سازی اجرای تراکنش

برای تراکنش‌های بسیار مهم، شبیه‌سازی کامل جریان اجرای تراکنش را بر روی یک شبکه محلی یا آزمایشی قبل از ارسال به شبکه اصلی در نظر بگیرید. این کار دقیق‌ترین تخمین گس را ارائه می‌دهد و می‌تواند به شناسایی مشکلات یا آسیب‌پذیری‌های احتمالی کمک کند. ابزارهایی مانند Hardhat و Ganache برای راه‌اندازی محیط‌های بلاک‌چین محلی مفید هستند.

چالش‌ها در تخمین گس فرانت‌اند

در حالی که تکنیک‌های توصیف‌شده در بالا می‌توانند دقت تخمین گس را به طور قابل توجهی بهبود بخشند، چندین چالش باقی می‌ماند:

• منطق پویای قرارداد هوشمند: قراردادهای هوشمند می‌توانند منطق پیچیده‌ای داشته باشند با مسیرهای اجرایی که به داده‌های ورودی یا وضعیت خارجی بستگی دارند. این امر پیش‌بینی دقیق هزینه‌های گس را برای همه سناریوهای ممکن دشوار می‌کند.
• ازدحام شبکه: قیمت‌های گس بر اساس ازدحام شبکه نوسان می‌کنند. تخمین دقیق قیمت‌های گس نیازمند داده‌های لحظه‌ای شبکه و مدل‌های پیش‌بینی‌کننده است.
• تغییرات وضعیت: وضعیت بلاک‌چین ممکن است بین زمان تخمین تراکنش و زمان اجرای آن تغییر کند. این می‌تواند بر مصرف گس تراکنش تأثیر بگذارد.
• پیچیدگی EIP-1559: معرفی EIP-1559 پیچیدگی تخمین گس را افزایش داده است. فرانت‌اندها اکنون باید علاوه بر محدودیت گس و قیمت گس، کارمزد پایه و کارمزد اولویت را نیز در نظر بگیرند.
• تراکنش‌های بین‌زنجیره‌ای: تخمین گس برای تراکنش‌هایی که با چندین بلاک‌چین (مثلاً از طریق پل‌ها) تعامل دارند، به طور قابل توجهی پیچیده‌تر است و نیازمند دانش مکانیک گس در هر زنجیره است.
• MEV (ارزش قابل استخراج توسط ماینر): ربات‌های MEV می‌توانند تراکنش‌ها را پیش‌دستی (frontrun) یا پس‌دستی (backrun) کنند، وضعیت بلاک‌چین را تغییر دهند و به طور بالقوه تخمین‌های گس را نامعتبر کنند. محافظت از کاربران در برابر MEV نیازمند تکنیک‌های پیشرفته است.

بهترین شیوه‌ها برای تخمین گس در فرانت‌اند

برای کاهش این چالش‌ها و ارائه یک تجربه کاربری قابل اعتماد، این بهترین شیوه‌ها را دنبال کنید:

• استفاده از ترکیبی از تکنیک‌ها: تحلیل استاتیک، تخمین مبتنی بر RPC و APIهای قیمت گس را برای دستیابی به دقیق‌ترین نتایج ترکیب کنید.
• پیاده‌سازی بافر محدودیت گس: همیشه یک بافر به محدودیت گس تخمینی اضافه کنید تا شرایط پیش‌بینی‌نشده را پوشش دهد.
• ارائه کنترل‌های کاربری: به کاربران اجازه دهید تا به صورت دستی محدودیت گس و قیمت گس را تنظیم کنند. این به آنها کنترل بیشتری بر هزینه‌ها و سرعت تراکنش می‌دهد. یک کاربر در هند ممکن است بخواهد هزینه را بر سرعت اولویت دهد.
• نمایش قیمت‌های گس لحظه‌ای: با APIهای قیمت گس ادغام شوید تا قیمت‌های گس لحظه‌ای را به کاربران نمایش دهید. توصیه‌هایی برای گزینه‌های گس سریع، استاندارد و پایین ارائه دهید.
• نظارت بر نرخ موفقیت تراکنش‌ها: نرخ موفقیت تراکنش‌ها را پیگیری کرده و پارامترهای تخمین گس را بر اساس آن تنظیم کنید. این به شناسایی و رفع مشکلات احتمالی کمک می‌کند.
• پیاده‌سازی مدیریت خطا: پیام‌های خطای آموزنده را هنگام شکست تخمین گس یا اتمام گس تراکنش‌ها ارائه دهید.
• به‌روزرسانی منظم کد: فناوری بلاک‌چین به طور مداوم در حال تحول است. با آخرین پیشرفت‌ها به‌روز بمانید و کد خود را مطابق با آن به‌روز کنید.
• در نظر گرفتن استفاده از کارمزدهای گس پیشنهادی متامسک: متامسک اغلب پیشنهادات معقولی برای کارمزد گس ارائه می‌دهد که از الگوریتم‌های داخلی خود و نظارت بر شبکه به دست آمده‌اند. استفاده از اینها می‌تواند نقطه شروع خوبی باشد.
• آموزش به کاربران: توضیحات واضح و مختصری در مورد گس، محدودیت گس و قیمت گس ارائه دهید. به کاربران کمک کنید تا بفهمند هزینه‌های تراکنش چگونه محاسبه می‌شود و چگونه می‌توانند تراکنش‌های خود را بهینه کنند.
• تست کامل: منطق تخمین گس خود را در شبکه‌های مختلف (شبکه اصلی، شبکه‌های آزمایشی) و با انواع مختلف تراکنش‌ها آزمایش کنید. از ابزارهایی مانند Hardhat و Truffle برای خودکارسازی تست استفاده کنید.

کتابخانه‌ها و ابزارهای فرانت‌اند

چندین کتابخانه و ابزار می‌توانند فرآیند تخمین گس در فرانت‌اند را ساده کنند:

• ethers.js: یک کتابخانه جامع جاوا اسکریپت برای تعامل با اتریوم. توابعی با کاربرد آسان برای تخمین گس، ارسال تراکنش‌ها و تعامل با قراردادهای هوشمند فراهم می‌کند.
• web3.js: یکی دیگر از کتابخانه‌های محبوب جاوا اسکریپت برای تعامل با اتریوم. عملکردی مشابه ethers.js ارائه می‌دهد.
• Hardhat: یک محیط توسعه برای نرم‌افزار اتریوم. ابزارهایی برای کامپایل، تست و استقرار قراردادهای هوشمند فراهم می‌کند.
• Truffle: یک مجموعه توسعه برای اتریوم. مشابه Hardhat است، اما با مجموعه‌ای متفاوت از ویژگی‌ها و گردش کار.
• Ganache: یک بلاک‌چین شخصی برای توسعه اتریوم. به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا به سرعت و به راحتی یک محیط بلاک‌چین محلی برای تست و آزمایش راه‌اندازی کنند.
• Blocknative Gas Platform: سرویسی که داده‌های قیمت گس لحظه‌ای و قابلیت‌های شبیه‌سازی تراکنش را فراهم می‌کند.

آینده تخمین گس در فرانت‌اند

با ادامه تکامل فناوری بلاک‌چین، تخمین گس در فرانت‌اند حتی مهم‌تر نیز خواهد شد. روندهای آینده عبارتند از:

• الگوریتم‌های تخمین پیچیده‌تر: از تکنیک‌های پیشرفته یادگیری ماشین برای پیش‌بینی دقیق‌تر هزینه‌های گس استفاده خواهد شد.
• ادغام با راه‌حل‌های مقیاس‌پذیری لایه ۲: فرانت‌اندها باید هزینه‌های گس را برای تراکنش‌ها در شبکه‌های لایه ۲ مانند Optimism، Arbitrum و zkSync تخمین بزنند.
• پشتیبانی از تراکنش‌های بین‌زنجیره‌ای: فرانت‌اندها باید با پیچیدگی‌های تخمین گس برای تراکنش‌هایی که با چندین بلاک‌چین تعامل دارند، مقابله کنند.
• رابط‌های کاربری بهبود یافته: رابط‌های کاربری بصری‌تر و کاربرپسندتر خواهند شد و درک و مدیریت هزینه‌های تراکنش را برای کاربران آسان‌تر می‌کنند.
• بهینه‌سازی خودکار گس: فرانت‌اندها به طور خودکار مصرف گس را با پیشنهاد پارامترهای تراکنش یا مسیرهای اجرایی جایگزین، بهینه می‌کنند.

نتیجه‌گیری

تخمین گس بلاک‌چین در فرانت‌اند یک جزء حیاتی در ساخت dAppهای کاربرپسند و کارآمد است. با درک تکنیک‌ها و چالش‌های موجود، توسعه‌دهندگان می‌توانند اطلاعات شفاف و قابل پیش‌بینی در مورد هزینه را به کاربران ارائه دهند، نرخ موفقیت تراکنش‌ها را افزایش دهند و تجربه کلی کاربر را بهبود بخشند. با ادامه تکامل فناوری بلاک‌چین، تسلط بر تخمین گس در فرانت‌اند برای موفقیت در دنیای غیرمتمرکز، ضروری‌تر خواهد شد. به یاد داشته باشید که هنگام پیاده‌سازی تخمین گس در dAppهای خود، همیشه امنیت، شفافیت و آموزش کاربر را در اولویت قرار دهید.