Розробка системи енергії/витривалості GameFi

Розробка системи енергії/витривалості GameFi

Система енергії — механіка обмеження ігрової активності. Гравець витрачає енергію на дії (битви, фарму, крафт), енергія відновлюється зі часом або через покупку. У Web2 це просто лічильник у базі даних. У Web3 це on-chain ресурс, що створює і можливості (tradeable енергія, verifiable regen) і проблеми (gas за кожне оновлення, cheating prevention).

Правильна архітектура енергетичної системи — одна з ключових інженерних задач GameFi. Неправильна реалізація або робить гру неиграбельною (занадто багато on-chain операцій) або відкриває еплойти (безплатна енергія через manipulation).

Ключева проблема: time-based regen без постійного on-chain оновлення

Інтуїтивне рішення: зберігати енергію в mapping, оновлювати щосекунди. Погано — нескінченна кількість транзакцій.

Правильний підхід: lazy evaluation. Зберігати не поточну енергію, а момент останньої зміни і значення у той момент. Поточна енергія обчислюється on-the-fly при кожному читанні:

contract EnergySystem {
    struct EnergyState {
        uint128 storedEnergy;   // енергія на момент lastUpdate
        uint64 lastUpdateTime;
        uint64 maxEnergy;
    }
    
    mapping(address => EnergyState) private energyStates;
    
    uint256 public constant REGEN_RATE = 1e18; // 1 енергія у секунду (18 decimals)
    uint256 public constant MAX_ENERGY = 100e18;
    
    // Обчислюємо поточну енергію без запису в storage
    function currentEnergy(address player) public view returns (uint256) {
        EnergyState storage state = energyStates[player];
        
        uint256 elapsed = block.timestamp - state.lastUpdateTime;
        uint256 regenerated = elapsed * REGEN_RATE;
        
        uint256 total = uint256(state.storedEnergy) + regenerated;
        uint256 max = state.maxEnergy == 0 ? MAX_ENERGY : uint256(state.maxEnergy);
        
        return total > max ? max : total;
    }
    
    // Оновлюємо storage тільки при фактичному використанні/зміні енергії
    function _updateEnergyState(address player) internal {
        EnergyState storage state = energyStates[player];
        state.storedEnergy = uint128(currentEnergy(player));
        state.lastUpdateTime = uint64(block.timestamp);
    }
    
    function spendEnergy(address player, uint256 amount) internal {
        uint256 current = currentEnergy(player);
        require(current >= amount, "Insufficient energy");
        
        _updateEnergyState(player);
        energyStates[player].storedEnergy -= uint128(amount);
    }
}

Ключовий момент: currentEnergy() — view функція, не витрачає gas. Storage оновлюється тільки при spendEnergy/addEnergy — тобто при реальній ігровій дії. Значна економія газу: не потрібні окремі транзакції для regen.

Привязка до NFT: енергія персонажа

Енергія прив'язана до конкретного NFT, не до EOA кошелька. Важливо: гравець може мати кілька персонажів з незалежною енергією, торгувати персонажами разом з їхньою поточною енергією.

contract CharacterEnergySystem {
    struct CharacterEnergy {
        uint128 storedEnergy;
        uint64 lastUpdate;
        uint8 tier; // tier впливає на max energy і regen
    }
    
    mapping(uint256 => CharacterEnergy) public characterEnergy; // tokenId → енергія
    
    // Regen rate залежить від tier персонажа
    function regenRateForTier(uint8 tier) public pure returns (uint256) {
        if (tier == 3) return 3e18; // 3 од./сек для legendary
        if (tier == 2) return 2e18; // 2 од./сек для rare
        return 1e18;                // 1 од./сек для common
    }
    
    // Max энергія залежить від tier
    function maxEnergyForTier(uint8 tier) public pure returns (uint256) {
        return 100e18 + uint256(tier) * 50e18; // 100, 150, 200 для tier 1,2,3
    }
    
    function currentEnergy(uint256 tokenId) public view returns (uint256) {
        CharacterEnergy storage ce = characterEnergy[tokenId];
        uint8 tier = nftContract.getTier(tokenId);
        
        uint256 elapsed = block.timestamp - ce.lastUpdate;
        uint256 regen = elapsed * regenRateForTier(tier);
        uint256 total = uint256(ce.storedEnergy) + regen;
        uint256 max = maxEnergyForTier(tier);
        
        return total > max ? max : total;
    }
}

Економічна модель: sink і source

Енергетична система працює як регулятор економіки. Важливо балансувати:

Sources (звідки берется енергія):

• Regen зі часом (безплатно, обмежено max)
• Purchase за game token (sink для токена)
• Staking NFT більш високого tier → бонусний regen
• Daily login reward (один раз у 24 години)

Sinks (куди йде енергія):

• Боєві дії
• Фарму ресурсів
• Крафт предметів
• PvP ставки

Тестування

// Foundry тест regen механіки
function test_energyRegenOverTime() public {
    uint256 tokenId = 1;
    
    // Витрачаємо всю енергію
    vm.prank(player);
    game.spendAllEnergy(tokenId);
    assertEq(energy.currentEnergy(tokenId), 0);
    
    // Пропускаємо 50 секунд
    vm.warp(block.timestamp + 50);
    
    // Перевіряємо regen (tier 1: 1 од./сек)
    assertEq(energy.currentEnergy(tokenId), 50e18);
    
    // Пропускаємо ще 200 секунд — повинні упертися в max (100)
    vm.warp(block.timestamp + 200);
    assertEq(energy.currentEnergy(tokenId), 100e18);
}

Сроки

Базова система (lazy regen, spend на дії, cooldowns)—2–3 тижні. Повна система (tier-based regen, ERC-20 energy token, DEX інтеграція, anti-cheat signed actions, analytics dashboard)—5–7 тижнів.