剖析非同質化代幣ERC721-全面解析ERC721標準

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什麼是ERC-721？如今咱們看到的各類加密貓貓狗狗都是基於ERC-721創造出來的，每隻都是一個獨一無二的ERC-721代幣，不過ERC-721在區塊鏈世界遠不止貓貓狗狗，它更大的想象空間在於將物理世界的資產映射到區塊鏈上。本文就來剖析下什麼是ERC721.

ERC721是什麼

在建立代幣一篇，咱們講到過ERC20代幣， 和ERC20同樣，ERC721一樣是一個代幣標準，ERC721官方簡要解釋是Non-Fungible Tokens，簡寫爲NFTs，多翻譯爲非同質代幣。

ERC721 是由Dieter Shirley 在2017年9月提出。Dieter Shirley 正是謎戀貓CryptoKitties背後的公司Axiom Zen的技術總監。所以謎戀貓也是第一個實現了ERC721 標準的去中心化應用。ERC721號提議已經被以太坊做爲標準接受，但該標準仍處於草稿階段。本文介紹的ERC721標準基於最新(2018/03/23官方提議。

那怎麼理解非同質代幣呢?

非同質表明獨一無二，謎戀貓爲例，每隻貓都被賦予擁有基因，是獨一無二的（一隻貓就是一個NFTs），貓之間是不能置換的。這種獨特性使得某些稀有貓具備收藏價值，也所以受到追捧。

ERC20代幣是可置換的，且可細分爲N份（1 = 10 * 0.1）, 而ERC721的Token最小的單位爲1，沒法再分割。

若是同一個集合的兩個物品具備不一樣的特徵，這兩個物品是非同質的，而同質是某個部分或數量能夠被另外一個同等部分或數量所代替。

非同質性其實普遍存在於咱們的生活中，如圖書館的每一本，寵物商店的每一隻寵物，歌手所演唱的歌曲，花店裏不一樣的花等等，所以ERC721合約一定有普遍的應用場景。經過這樣一個標準，也可創建跨功能的NFTs管理和銷售平臺（就像有支持ERC20的交易所和錢包同樣），使生態更增強大。

ERC721標準

ERC721最爲一個合約標準，提供了在實現ERC721代幣時必需要遵照的協議，要求每一個ERC721標準合約須要實現ERC721及ERC165接口，接口定義以下：

pragma solidity ^0.4.20;

interface ERC721 /* is ERC165 */ {

    event Transfer(address indexed _from, address indexed _to, uint256 _tokenId);
    event Approval(address indexed _owner, address indexed _approved, uint256 _tokenId);
    event ApprovalForAll(address indexed _owner, address indexed _operator, bool _approved);

    function balanceOf(address _owner) external view returns (uint256);
    function ownerOf(uint256 _tokenId) external view returns (address);
    
    function safeTransferFrom(address _from, address _to, uint256 _tokenId, bytes data) external payable;
    function safeTransferFrom(address _from, address _to, uint256 _tokenId) external payable;
    function transferFrom(address _from, address _to, uint256 _tokenId) external payable;
    
    function approve(address _approved, uint256 _tokenId) external payable;
    function setApprovalForAll(address _operator, bool _approved) external;
    function getApproved(uint256 _tokenId) external view returns (address);
    function isApprovedForAll(address _owner, address _operator) external view returns (bool);
}

接口說明：

• balanceOf(): 返回由_owner 持有的NFTs的數量。

• ownerOf(): 返回tokenId代幣持有者的地址。

• approve(): 授予地址_to具備_tokenId的控制權，方法成功後需觸發Approval 事件。

• setApprovalForAll(): 授予地址_operator具備全部NFTs的控制權，成功後需觸發ApprovalForAll事件。

• getApproved()、isApprovedForAll(): 用來查詢受權。

• safeTransferFrom(): 轉移NFT全部權，一次成功的轉移操做必須發起 Transer 事件。函數的實現須要作一下幾種檢查：

1. 調用者msg.sender應該是當前tokenId的全部者或被受權的地址
2. _from 必須是 _tokenId的全部者
3. _tokenId 應該是當前合約正在監測的NFTs 中的任何一個
4. _to 地址不該該爲 0
5. 若是_to 是一個合約應該調用其onERC721Received方法, 而且檢查其返回值，若是返回值不爲bytes4(keccak256("onERC721Received(address,uint256,bytes)"))拋出異常。 一個可接收NFT的合約必須實現ERC721TokenReceiver接口：

interface ERC721TokenReceiver {
        /// @return `bytes4(keccak256("onERC721Received(address,uint256,bytes)"))`
        function onERC721Received(address _from, uint256 _tokenId, bytes data) external returns(bytes4);
    }

• transferFrom(): 用來轉移NFTs, 方法成功後需觸發Transfer事件。調用者本身確認_to地址能正常接收NFT，不然將丟失此NFT。此函數實現時須要檢查上面條件的前4條。

ERC165 標準

ERC721標準同時要求必須符合ERC165標準 ，其接口以下：

interface ERC165 {
    function supportsInterface(bytes4 interfaceID) external view returns (bool);
}

ERC165一樣是一個合約標準，這個標準要求合約提供其實現了哪些接口，這樣再與合約進行交互的時候能夠先調用此接口進行查詢。 interfaceID爲函數選擇器，計算方式有兩種，如：bytes4(keccak256('supportsInterface(bytes4)'));或ERC165.supportsInterface.selector，多個函數的接口ID爲函數選擇器的異或值。 關於ERC165，這裏不深刻介紹，有興趣的同窗能夠閱讀官方提案。

可選實現接口：ERC721Metadata

ERC721Metadata 接口用於提供合約的元數據：name , symbol 及 URI（NFT所對應的資源）。 其接口定義以下：

interface ERC721Metadata /* is ERC721 */ {
    function name() external pure returns (string _name);
    function symbol() external pure returns (string _symbol);
    function tokenURI(uint256 _tokenId) external view returns (string);
}

接口說明：

• name(): 返回合約名字，儘管是可選，但強烈建議實現，即使是返回空字符串。
• symbol(): 返回合約代幣符號，儘管是可選，但強烈建議實現，即使是返回空字符串。
• tokenURI(): 返回_tokenId所對應的外部資源文件的URI（一般是IPFS或HTTP(S)路徑）。外部資源文件須要包含名字、描述、圖片，其格式的要求以下：

{
    "title": "Asset Metadata",
    "type": "object",
    "properties": {
        "name": {
            "type": "string",
            "description": "Identifies the asset to which this NFT represents",
        },
        "description": {
            "type": "string",
            "description": "Describes the asset to which this NFT represents",
        },
        "image": {
            "type": "string",
            "description": "A URI pointing to a resource with mime type image/* representing the asset to which this NFT represents. Consider making any images at a width between 320 and 1080 pixels and aspect ratio between 1.91:1 and 4:5 inclusive.",
        }
    }
}

tokenURI一般是被web3調用，以便在應用層作相應的查詢和展現。

可選實現接口：ERC721Enumerable

ERC721Enumerable的主要目的是提升合約中NTF的可訪問性，其接口定義以下：

interface ERC721Enumerable /* is ERC721 */ {
    function totalSupply() external view returns (uint256);
    function tokenByIndex(uint256 _index) external view returns (uint256);
    function tokenOfOwnerByIndex(address _owner, uint256 _index) external view returns (uint256);
}

接口說明：

• totalSupply(): 返回NFT總量
• tokenByIndex(): 經過索引返回對應的tokenId。
• tokenOfOwnerByIndex(): 全部者能夠一次擁有多個的NFT, 此函數返回_owner擁有的NFT列表中對應索引的tokenId。

補充說明

NTF IDs

NTF ID，即tokenId，在合約中用惟一的uint265進行標識，每一個NFT的ID在智能合約的生命週期內不容許改變。推薦的實現方式有：

1. 從0開始，每新加一個NFT，NTF ID加1
2. 使用sha3後uuid 轉換爲 NTF ID

與ERC-20的兼容性

ERC721標準儘量遵循 ERC-20 的語義，但因爲同質代幣與非同質代幣之間的根本差別，並不能徹底兼容ERC-20。

交易、挖礦、銷燬

在實現transter相關接口時除了知足上面的的條件外，咱們能夠根據須要添加本身的邏輯，如加入黑名單等。 同時挖礦、銷燬儘管不是標準的一部分，咱們能夠根據須要實現。

參考實現

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<!-- 1. [CryptoKitties Deployed Contract.](https://ethfiddle.com/09YbyJRfiI) 2. [XXXXERC721](https://github.com/fulldecent/erc721-example)3. [ERC721ExampleDeed](https://github.com/nastassiasachs/ERC721ExampleDeed) -->

參考文獻

1. EIPS-165
2. EIPS-721

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