ガス制限とは何ですか? スマート コントラクトの無限ループをどのように防ぐのですか?

ブロックチェーントランザクションにおけるガス制限を理解する

1. ガス制限とは、イーサリアムなどのブロックチェーン ネットワーク上でトランザクションの実行またはスマート コントラクトの展開にユーザーが費やすことができる計算量の最大量を指します。ストレージへのデータの書き込みや算術計算の実行など、スマート コントラクト内の各操作は、事前に定義された量のガスを消費します。ユーザーはトランザクションを送信するときにガス制限を設定して、実行が無期限に継続しないようにします。

2. トランザクションが処理されると、イーサリアム仮想マシン (EVM) は要求された操作の実行を開始し、各ステップのガスを差し引きます。消費された合計ガスが完了前に指定された制限に達した場合、実行はただちに停止します。このメカニズムは、ユーザーを過剰な料金から保護し、不適切に書かれたコードが無限のリソースを消費するのを防ぎます。

3. 適切なガス制限を設定することが重要です。制限が低すぎる場合、トランザクションの実行中にガスが不足し、トランザクションが失敗し、その時点までに支払われたガス料金が失われる可能性があります。逆に、制限が必要以上に高い場合は、実行が正常に終了した後、未使用のガスが送信者に返金されます。

4. 開発者は、契約設計時にガス要件を慎重に見積もる必要があります。 Remix IDE や Hardhat などのツールは、さまざまな条件下で実行コストをシミュレートするガス推定ツールを提供します。これらのツールは、制限値の計算ミスに伴う一般的な落とし穴を回避するのに役立ちます。

5. ガス制限は、ネットワーク内のすべてのノードによってプロトコル レベルで適用されます。すべてのフルノードはトランザクションを個別に検証し、定義されたガスキャップを超えるトランザクションを拒否します。この合意に基づく強制により、分散システム全体の均一性が保証されます。

ガス制限が無限ループを防ぐ仕組み

1. スマート コントラクトは分散ネットワーク上で実行される決定論的なプログラムであるため、適切に制限しないと無限ループに対して脆弱になります。制限要因がないと、ループが際限なく実行され、ネットワーク リソースがフリーズし、ノードがクラッシュする可能性があります。

2.ガス メカニズムは、すべての計算ステップにコストを割り当てることにより、組み込みのサーキット ブレーカーとして機能します。ループが継続するにつれて、利用可能なプールからガスが着実に差し引かれます。ガスバランスがゼロになると、ループ条件が満たされたかどうかに関係なく、実行が停止します。

3. この設計では、開発者は効率的で有限なロジックを作成する必要があります。コントラクトに再帰関数や終了条件に欠陥のある while ループが含まれている場合でも、ガス上限によりネットワーク容量を独占できないことが保証されます。トランザクションは予想通り失敗し、ロールバック メカニズムによりブロックチェーンの状態は変更されないままになります。

4. 攻撃者は、消費されたガスユニットごとに料金を支払う必要があるため、無限ループを悪用してサービス妨害攻撃を開始することはできません。必要な資金が潜在的な利益をはるかに上回るため、無限の計算をトリガーしようとすると経済的に不可能になります。

5. ネットワークの安定性は、この制約に大きく依存します。トランザクションごとの計算に上限を設けることで、ブロックチェーンは予測可能なパフォーマンスを維持し、単一のトランザクションが全体のスループットを低下させたり、他のトランザクションのレイテンシを増加させたりすることを防ぎます。

スマートコントラクトのセキュリティにおけるガスの役割

1. ガス価格設定は、非効率または悪意のあるコードに対する経済的阻害要因をもたらします。実行されるコードの各行には金銭的コストがかかり、無駄のないプログラミングの実践を奨励し、機能の肥大化や冗長化を抑制します。

2. 導入中、複雑な契約ではより多くのガス支出が必要となるため、大規模でリソースを多く必要とするコードベースをネットワークにあふれさせるとコストが高くなります。これにより、スパムが自然に制限され、攻撃対象領域が減少します。

3.スマート コントラクトにおける最も悪名高い脆弱性の 1 つであるリエントランシー攻撃は、ガスを考慮することで間接的に軽減されます。外部呼び出しはガスを消費するため、深くネストされた再入呼び出しは最終的にガスの供給を使い果たし、重大な損傷が発生する前にエクスプロイト チェーンを終了します。

4. 監査人は、異常を検出するためにガスの使用パターンを分析することがよくあります。不釣り合いに多くのガスを消費する関数は、隠れたループ、最適化されていないアルゴリズム、または潜在的なセキュリティ上の欠陥を示している可能性があります。ガスの挙動の監視は、標準的な脆弱性評価の一部になります。

5. アップグレード可能な契約では、プロキシ パターンのガス制約も考慮する必要があります。デリゲート呼び出しとフォールバック メカニズムによりオーバーヘッドが追加されるため、ネットワークによって課されたブロック ガス制限内に収まるように慎重な調整が必要になります。

よくある質問

トランザクションのガスがなくなるとどうなりますか?トランザクションがガス制限を超えると、トランザクションは完全に元に戻されます。状態の変更は元に戻されますが、送信者は障害が発生するまでに使用されたガスの料金を支払います。資金は転送されず、契約は元の状態のままになります。

スマートコントラクトは独自のガス制限を変更できますか?いいえ、個々の契約ではトランザクションのガス制限を変更することはできません。制限は送信者によって外部的に設定され、EVM によって強制されます。コントラクトは GAS オペコードを使用して残りのガスを確認できますが、上限を増やすことはできません。

ガス制限はすべてのブロックチェーン ネットワークで同じですか?ブロックチェーンが異なれば、ガスまたは同等のリソース制御の実装方法も異なります。イーサリアムは、マイナーまたはバリデーターによって調整される動的なブロックガス制限を使用します。 Binance Smart Chain や Polygon などの他のチェーンには、コンセンサス ルールとネットワーク容量に基づいた独自のしきい値があります。

開発者は展開前にガス効率をどのようにテストしますか?開発者は、Ganache などのローカル テスト環境と Hardhat や Truffle などのフレームワークを使用して、トランザクションをシミュレートし、正確なガス消費量を測定します。これらのツールは、機能ごとのコストの内訳を示す詳細なレポートを生成し、メインネットのリリース前に最適化を可能にします。