剖析非同质化代币ERC721

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剖析非同质化代币 ERC721

ERC721是什么

ERC721同样是一个代币标准，ERC721官方简要解释是Non-Fungible Tokens，简写为NFTs，多翻译为非同质代币。ERC721 是由Dieter Shirley 在2017年9月提出。Dieter Shirley 正是谜恋猫CryptoKitties背后的公司Axiom Zen的技术总监。因此谜恋猫也是第一个实现了ERC721 标准的去中心化应用。

怎么理解非同质代币

非同质代币（NFT）代表每个项目的独一无二性。以谜恋猫为例，每只猫都拥有独特的基因，因此是独一无二的，就像每只猫都是一个不可替代的代币（NFT）。这意味着这些猫之间不能相互替代。这种独特性赋予某些珍稀猫有着极高的收藏价值，因此备受追捧。

相比之下，ERC20代币是可互相替代的，而且可以被细分为多份（例如，1个ERC20代币可以等于10个0.1份的代币）。然而，ERC721代币的最小单位是1，不可再分割。这使得ERC721代币每个都具备独一无二的性质，不同于可细分和可替代的ERC20代币。

ERC721标准

ERC721最为一个合约标准，提供了在实现ERC721代币时必须要遵守的协议，要求每个ERC721标准合约需要实现ERC721及ERC165接口，接口定义如下：

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);
}

balanceOf(): 返回由_owner 持有的NFTs的数量。
ownerOf(): 返回tokenId代币持有者的地址。
approve(): 授予地址_to具有_tokenId的控制权，方法成功后需触发Approval 事件。
setApprovalForAll(): 授予地址_operator具有所有NFTs的控制权，成功后需触发ApprovalForAll事件。
getApproved()、isApprovedForAll(): 用来查询授权。
safeTransferFrom(): 转移NFT所有权，一次成功的转移操作必须发起 Transer 事件。函数的实现需要做一下几种检查：

调用者msg.sender应该是当前tokenId的所有者或被授权的地址
_from 必须是 _tokenId的所有者
_tokenId 应该是当前合约正在监测的NFTs 中的任何一个
_to 地址不应该为 0
如果_to 是一个合约应该调用其onERC721Received方法, 并且检查其返回值，如果返回值不为bytes4(keccak256("onERC721Received(address,uint256,bytes)"))抛出异常。

一个可接收NFT的合约必须实现ERC721TokenReceiver接口：

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

transferFrom(): 用来转移NFTs, 方法成功后需触发Transfer事件。调用者自己确认_to地址能正常接收NFT，否则将丢失此NFT。此函数实现时需要检查上面条件的前4条。

ERC165 标准

ERC721标准同时要求必须符合ERC165标准，其接口如下：

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

ERC165同样是一个合约标准，这个标准要求合约提供其实现了哪些接口，这样再与合约进行交互的时候可以先调用此接口进行查询。
interfaceID为函数选择器，计算方式有两种，如：bytes4(keccak256('supportsInterface(bytes4)'));或ERC165.supportsInterface.selector，多个函数的接口ID为函数选择器的异或值。

可选实现接口：ERC721Metadata

ERC721Metadata 接口用于提供合约的元数据：name , symbol 及 URI（NFT所对应的资源）。
其接口定义如下：

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);
}

name(): 返回合约名字，尽管是可选，但强烈建议实现，即便是返回空字符串。

symbol(): 返回合约代币符号，尽管是可选，但强烈建议实现，即便是返回空字符串。

tokenURI(): 返回_tokenId所对应的外部资源文件的URI（通常是IPFS或HTTP(S)路径）。外部资源文件需要包含名字、描述、图片，其格式的要求如下：

{
“title”: “Asset Metadata”,
permalink: token-erc721
“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通常是被web3调用，以便在应用层做相应的查询和展示。

可选实现接口：ERC721Enumerable

ERC721Enumerable的主要目的是提高合约中NTF的可访问性，其接口定义如下：

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);
}

接口说明：