Contratos Inteligentes: Qué es un OPCODE

Hola a todos! Luego de un tiempo sin escribir algo para el blog, me animo a redactar un breve artículo sobre los OPCODES de Ethereum… Son una parte muy importante de comprender así que sin más… ¿Qué son los OPCODE?

Si curioseamos un poco sobre Contratos Inteligentes rápidamente veremos que nos encontramos con la palabra OPCODE. Cuando miramos un Contrato Inteligente en Etherscan.io o cuando estamos desarrollando con Truffle, Embark, Remix o cualquier otro, verás OPCODE por algún lado.

Estuve leyendo estos días sobre programación alternativos a Solidity, como Serpent y LLL. Y si bien son menos comunes, ofrecen ciertas ventajas respecto a Solidity, como por ejemplo: el valor del GAS.

Por ejemplo, si revisamos el Smart Contract de la dApp que tenemos en Rinkeby llamada dMessenger y damos clic en la pestaña Code, podremos ver un largo código hexadecimal

Ejemplo de bytecode en Ethereum

Que toma más sentido si damos clic en Switch to Opcodes View

Ejemplo de OPCODES en Ethereum

¿Qué es son los OPCODE?

La traducción al español sería Código de Operación, término que tampoco nos dice mucho, así que para que vamos a inventar cosas, vamos a Wikipedia y nos encontramos con que un OPCODE es:

En informática, un opcode (operation code) o código de operación, es la porción de una instrucción de lenguaje de máquina que especifica la operación a ser realizada(…)

Es decir, cada una de las instrucciones que indicamos en nuestro Smart Contract (al igual que en cualquier muchos otros lenguajes de programación (por no decir todos)) es convertida a una instrucción en lenguaje Ensamblador, la cuál a su vez tiene una representación como OPCODE.

¿Cuál es la gracia de los OPCODE?

Escribir el código de un Smart Contract en lenguajes como LLL te acercan mucho a la memoria, tal como Ensamblador lo haría, por lo que crear y asignar valores a las variables es mucho más barato de realizar a nivel de GAS, pues estamos enviando las instrucciones de manera directa y no esperando ser «interpretadas» por un compilador (como SOLC). Es decir, crear una variable y posteriormente asignarle un valor sería más barato mediante su OPCODE correspondiente antes que crear una función en un lenguaje compilado como Solidity.

Según este artículo de Consensys un código binario en LLL es un 70% más liviano que un código Solidity.

¿Cuales son los códigos que nos provee la EVM?

0x0… : Stop y Operaciones aritméticas

0x00    STOP        Halts execution
0x01    ADD         Addition operation
0x02    MUL         Multiplication operation
0x03    SUB         Subtraction operation
0x04    DIV         Integer division operation
0x05    SDIV        Signed integer
0x06    MOD         Modulo
0x07    SMOD        Signed modulo
0x08    ADDMOD      Modulo
0x09    MULMOD      Modulo
0x0a    EXP         Exponential operation
0x0b    SIGNEXTEND  Extend length of two's complement signed integer

0x1… : Operadores Lógicos y Comparaciones

0x10    LT      Lesser-than comparison
0x11    GT      Greater-than comparison
0x12    SLT     Signed less-than comparison
0x13    SGT     Signed greater-than comparison
0x14    EQ      Equality  comparison
0x15    ISZERO  Simple not operator
0x16    AND     Bitwise AND operation
0x17    OR      Bitwise OR operation
0x18    XOR     Bitwise XOR operation
0x19    NOT     Bitwise NOT operation
0x1a    BYTE    Retrieve single byte from word

0x20 : Convierte valor a hash Keccak-256

0x20    SHA3    Compute Keccak-256 hash

0x3… : Información del contrato.

0x30    ADDRESS         Get address of currently executing account
0x31    BALANCE         Get balance of the given account
0x32    ORIGIN          Get execution origination address
0x33    CALLER          Get caller address. This is the address of the account that is directly responsible for this execution
0x34    CALLVALUE       Get deposited value by the instruction/transaction responsible for this execution
0x35    CALLDATALOAD    Get input data of current environment
0x36    CALLDATASIZE    Get size of input data in current environment
0x37    CALLDATACOPY    Copy input data in current environment to memory This pertains to the input data passed with the message call instruction or transaction
0x38    CODESIZE        Get size of code running in current environment
0x39    CODECOPY        Copy code running in current environment to memory
0x3a    GASPRICE        Get price of gas in current environment
0x3b    EXTCODESIZE     Get size of an account's code
0x3c    EXTCODECOPY     Copy an account's code to memory

0x4… : Información del Bloque

0x40    BLOCKHASH   Get the hash of one of the 256 most recent complete blocks
0x41    COINBASE    Get the block's beneficiary address
0x42    TIMESTAMP   Get the block's timestamp
0x43    NUMBER      Get the block's number
0x44    DIFFICULTY  Get the block's difficulty
0x45    GASLIMIT    Get the block's gas limit

0x5… : Operaciones de pila, memoria, almacenamiento y flujo

0x50    POP         Remove item from stack
0x51    MLOAD       Load word from memory
0x52    MSTORE      Save word to memory
0x53    MSTORE8     Save byte to memory
0x54    SLOAD       Load word from storage
0x55    SSTORE      Save word to storage
0x56    JUMP        Alter the program counter
0x57    JUMPI       Conditionally alter the program counter
0x58    PC          Get the value of the program counter prior to the increment
0x59    MSIZE       Get the size of active memory in bytes
0x5a    GAS         Get the amount of available gas, including the corresponding reduction
0x5b    JUMPDEST    Mark a valid destination for jumps

0x6… / 0x7… : Administración de pila

0x60    PUSH1   Place 1 byte item on stack
0x61    PUSH2   Place 2-byte item on stack
…
0x7f    PUSH32  Place 32-byte (full word) item on stack

0x8… : Operaciones de duplicación de la pila

0x80    DUP1    Duplicate 1st stack item
0x81    DUP2    Duplicate 2nd stack item
…
0x8f    DUP16   Duplicate 16th stack item

0x9… : Operaciones de intercambio de elementos en la pila

0x90    SWAP1   Exchange 1st and 2nd stack items
0x91    SWAP2   Exchange 1st and 3rd stack items
…   …
0x9f    SWAP16  Exchange 1st and 17th stack items

0xa… : Operaciones de LOG

0xa0    LOG0    Append log record with no topics
0xa1    LOG1    Append log record with one topic
…   …
0xa4    LOG4    Append log record with four topics

0xf… : Operaciones del Sistema

0xf0    CREATE          Create a new account with associated code
0xf1    CALL            Message-call into an account
0xf2    CALLCODE        Message-call into this account with alternative account's code
0xf3    RETURN          Halt execution returning output data
0xf4    DELEGATECALL    Message-call into this account with an alternative account's code, but persisting the current values for `sender` and `value`
0xff    SELFDESTRUCT    Halt execution and register account for later deletion

Próximamente podríamos hacer un Contrato Inteligente en LLL y ver la aplicación directa de estos OPCODES, por lo que de momento me retiro 🙂

¡Muchas gracias a quienes leen!

Saludos, Javier Guajardo 😀

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