Non-Fungible Token ============ #### ERC-721 목표 ------- 1. Non-Fungible Token(NFT)와 ERC-721의 개념에 대해서 배운다. 2. ERC-721표준에 부합하는 스마트 컨트랙트를 배포해본다. 3. 기본적인 ERC-721 기능과 토큰을 발행(mint)하고 소각(burn)하는 코드를 구현하고 살펴본다. 개념 ------- Non-Fungible Token이란 대체 불가능 토큰으로 줄여서 NFT라고 흔히 부른다. 이는 블록체인 기술을 기반으로 한 디지털 자산으로 각 토큰이 고유한 식별 정보를 가지고 있어, 다른 토큰과 상호 교환이 불가능하다.
즉, 대체 가능한 자산인 비트코인이나 이더리움과 같은 암호화폐, 또는 ERC-20 표준을 만족하는 Fungible Token은 동일한 가치를 지닌 여러 단위로 나눌 수 있고, 서로 교환이 가능하다. 반면, NFT는 각 토큰이 고유한 특성을 지니고 있어 독립적인 가치를 지니고 있다.
NFT는 주로 디지털 예술품, 음악, 비디오, 게임 아이템 등 다양한 디지털 콘텐츠의 소유권을 증명하는데 사용된다. 예를 들어, 디지털 예술가가 만든 작품을 NFT로 발행하면, 그 작품의 소유권은 해당 NFT를 소유한 사람에게 귀속된다. 이는 디지털 콘텐츠의 희소성을 확보하고, 소유권과 거래 내역을 블록체인에 기록하여 투명성과 신뢰성을 높인다.
ERC란 Ethereum Request for Comment의 준말로, 이더리움 네트워크에서 토큰을 만들 때 참고할 수 있는 표준 프로토콜을 의미한다. 이더리움 블록체인에서 NFT를 발행할 때에는 주로 ERC-721표준을 따른다. 이는 대체 불가능한 토큰을 발행할 때 사용하는 프로토콜이다. (대조적으로 이더리움 암호화폐는 ERC-20 프로토콜을 따른다. 이는 대체 가능한 토큰을 발행할 때 사용하는 프로토콜이라고 생각하면 된다.) 미션 진행 ------ ### 1. license와 solidity 컴파일 버전 설정 > license: MIT > 컴파일 버전: ^0.8.24 ```solidity // SPDX-License-Identifier: MIT pragma solidity ^0.8.24; ``` ### 2. IERC-165 interface > IERC165는 해당 컨트랙트가 Interface를 지원하는지의 여부를 판단하기 위한 인터페이스 이다. > 따라서 IERC165에서는 supportsInterface함수를 구현한다. ```solidity interface IERC165 { function supportsInterface(bytes4 interfaceID) external view returns (bool); } ``` ### 3. IERC-721 interface > IERC721은 NFT의 소유권, 전송 및 관리 등의 관련된 고유의 기능을 정의하는 인터페이스이다. - balanceOf: 특정 주소의 토큰 개수를 반환하는 함수 - ownerOf: 특정 토큰의 소유자 주소를 반환하는 함수 - transferFrom: 토큰을 전송하는 함수 (안전성 검사는 없고 간단한 전송만 한다.) - safeTransferFrom - 버전1(calldata를 받지 않는 safeTransferFrom): 토큰을 전송하고 추가적인 안전성 검사를 수행하는 함수 - 버전2(calldata를 받는 safeTransferFrom): 토큰과 추가적인 정보를 전송하고 안전성 검사를 수행하는 함수 - approve: 토큰의 소유자가 특정 주소(spender)에게 전송 권한을 부여하는 함수 - getApproved: 토큰 존재여부를 확인하고 특정 토큰 ID에 대해 승인된 주소를 반환하는 함수 - setApprovalForAll: 특정 operator가 소유자의 모든 토큰에 대해 전송권한을 가질 수 있도록 승인하거나 승인 취소하는 함수 - isApproveForAll: 특정 operator가 소유자의 모든 토큰에 대해 전송 권한을 가질 수 있는지 확인하는 함수 ```solidity interface IERC721 is IERC165 { function balanceOf(address owner) external view returns (uint256 balance); function ownerOf(uint256 tokenId) external view returns (address owner); function safeTransferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) external; function safeTransferFrom( address from, address to, uint256 tokenId, bytes calldata data ) external; function transferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) external; function approve(address to, uint256 tokenId) external; function getApproved(uint256 tokenId) external view returns (address operator); function setApprovalForAll(address operator, bool _approved) external; function isApprovedForAll(address owner, address operator) external view returns (bool); } ``` ### 4. IERC721Reciver interface > ERC721 토큰이 스마트 컨트랙트로 안전하게 전송될 수 있도록 보장하는 인터페이스이다. ```solidity interface IERC721Receiver { function onERC721Received( address operator, address from, uint256 tokenId, bytes calldata data ) external returns (bytes4); } ``` ### 5. ERC721 컨트랙트 > ERC721은 IERC721 인터페이스를 상속받고 있으므로 IERC721의 함수를 반드시 구현해야 한다. - event - Transfer
블록체인 상에서 토큰 소유권이 이전될 때 발생하는 이벤트이다.
`event Transfer(address indexed from, address indexed to, uint256 indexed id);` - Approval
특정 토큰 ID에 대해 전송 권한이 승인될 때 발생하는 이벤트이다.
`event Approval(address indexed owner, address indexed spender, uint256 indexed id);` - ApprovalForAll 특정 operator가 소유자의 모든 토큰에 대해 전송 권한을 승인하거나 취소할 때 발생하는 이벤트이다. `event ApprovalForAll(address indexed owner, address indexed operator, bool approved);` - mapping - `mapping(uint256 => address) internal _ownerOf;`: tokenID와 소유자의 address를 mapping - `mapping(address => uint256) internal _balanceOf;`: 소유자의 주소와 토큰의 개수를 mapping - `mapping(uint256 => address) internal _approvals;`: tokenID와 승인된 주소를 mapping - `mapping(address => mapping(address => bool)) public isApprovedForAll;`: 특정 소유자가 특정 operator에게 모든 토큰에 대한 전송권한을 부여했는지 여부를 mapping - function - supportsinterface IERC721과 IERC165 인터페이스가 구현되었는지 확인한다. ```solidity function supportsInterface(bytes4 interfaceId) external pure returns (bool) { return interfaceId == type(IERC721).interfaceId || interfaceId == type(IERC165).interfaceId; } ``` - ownerOf require문에서 소유자가 존재하지 않으면 에러메시지를 반환한다. ```solidity function ownerOf(uint256 id) external view returns (address owner) { owner = _ownerOf[id]; require(owner != address(0), "token doesn't exist"); } ``` - balanceOf require문에서 소유자가 존재하지 않으면 에러메시지를 반환하고, 존재하면 소유자의 balance를 반환한다. ```solidity function balanceOf(address owner) external view returns (uint256) { require(owner != address(0), "owner = zero address"); return _balanceOf[owner]; } ``` - setApprovalForAll - `isApprovedForAll`은 소유자 주소와 operator 주소 간의 승인 상태를 저장한다. - `msg.sender`는 이 함수를 호출한 주소이며, 이는 현재 토큰의 소유자를 나타낸다. - `operator`는 소유자가 전송 권한을 부여하거나 취소할 대상 주소이다. - `approved` 값에 따라 전송 권한을 부여하거나 취소한다. - `ApprovalForAll` 이벤트는 함수가 호출될 때 발생하며, 승인 상태가 변경되었음을 알린다. ```solidity function setApprovalForAll(address operator, bool approved) external { isApprovedForAll[msg.sender][operator] = approved; emit ApprovalForAll(msg.sender, operator, approved); } ``` - approve require문에서 함수 호출자가 토큰의 소유자이거나, 소유자로부터 모든 토큰에 대한 전송 권한을 부여받았는지 확인한다. ```solidity function approve(address spender, uint256 id) external { address owner = _ownerOf[id]; require( msg.sender == owner || isApprovedForAll[owner][msg.sender], "not authorized" ); _approvals[id] = spender; emit Approval(owner, spender, id); } ``` - getapproved require문에서 토큰이 존재하는지 확인한다. 존재하지 않다면 에러 메시지가 반환된다. ```solidity function getApproved(uint256 id) external view returns (address) { require(_ownerOf[id] != address(0), "token doesn't exist"); return _approvals[id]; } ``` - _isApprovedOrOwner 특정 주소(`spender`)가 주어진 토큰 ID(`id`)에 대해 전송 권한을 가지고 있는지 확인하는 내부 함수이다.
이 함수는 토큰 전송이 승인된 주소나 소유자에 의해서만 이루어지도록 보장하는데 사용된다. - `spender == owener` : `spender`가 토큰의 소유자인지 확인한다. 소유자는 자신의 토큰을 언제든지 전송할 수 있다. - `isApprovedForAll[owner][spender]` : `spender`가 소유자의 모든 토큰에 대해 전송 권한을 부여받았는지 확인한다. 소유자는 특정 operator에게 자신의 모든 토큰에 대한 전송 권한을 부여할 수 있다. - `spender == _approvals[id]` : `spender`가 특정 토큰 ID에 대해 승인된 주소인지 확인한다. ```solidity function _isApprovedOrOwner(address owner, address spender, uint256 id) internal view returns (bool) { return ( spender == owner || isApprovedForAll[owner][spender] || spender == _approvals[id] ); } ``` - transferFrom 특정 토큰 ID(`id`)를 한 주소(`from`)에서 다른 주소(`to`)로 전송하는 기능을 제공한다. 이 함수는 소유자, 승인된 주소, 또는 모든 토큰에 대한 전송 권한을 부여받은 operator만이 호출할 수 있다. - `require(from == _owverOf[id], "from != owner");`: `from` 주소가 해당 토큰의 실제 소유자인지 확인한다. - `require(to != address(0), "transfer to zero address");` : `to`주소가 유효한 주소인지 확인한다. - `require(_isApprovedOrOwner(from, msg.sender, id), "not authorized");`: `msg.sender`가 해당 토큰을 전송할 권한이 있는지 확인한다. - 토큰전송 ```solidity _balanceOf[from]--; _balanceOf[to]++; _ownerOf[id] = to; ``` - `from` 주소의 토큰 수를 감소시키고, `to` 주소의 토큰 수를 증가시킨다. - 토큰의 소유자를 `from`에서 `to`로 변경한다. - `delete _approvals[id];`: 해당 토큰 ID에 대한 승인된 주소를 삭제한다. 이전 승인된 주소가 더 이상 해당 토큰을 전송할 수 없도록 한다. - `emit Transfer(from, to, id);` : `Transfer` 이벤트를 발생시켜, 토큰 전송이 이루어졌음을 블록체인에 기록한다. ```solidity function transferFrom(address from, address to, uint256 id) public { require(from == _ownerOf[id], "from != owner"); require(to != address(0), "transfer to zero address"); require(_isApprovedOrOwner(from, msg.sender, id), "not authorized"); _balanceOf[from]--; _balanceOf[to]++; _ownerOf[id] = to; delete _approvals[id]; emit Transfer(from, to, id); } ``` - safeTransferFrom (첫번째 버전) 이 함수는 기본적으로 `transferFrom` 함수를 호출하여 토큰을 전송한 후, 수신자가 컨트랙트인 경우 `IERC721Receiver` 인터페이스를 구현했는지 확인한다. 이를 통해 토큰이 안전하게 수신될 수 있도록 보장한다. - `transferFrom(from, to, id)`: 이 함수는 소유자 확인, 전송 권한 확인, 토큰 전송 등을 한다. - 수신자 확인 ```solidity require( to.code.length == 0 || IERC721Receiver(to).onERC721Received(msg.sender, from, id, "") == IERC721Receiver.onERC721Received.selector, "unsafe recipient" ); ``` - `to.code.length`를 통해 `to`가 컨트랙트인지 확인한다. (일반 사용자 주소(EOA)는 코드가 없으므로 0, 컨트랙트 주소는 코드가 있으므로 0이 아니다.) - `to`가 컨트랙트인 경우, `IERC721Receiver` 인터페이스의 `onERC721Received`함수를 호출하여 컨트랙트가 ERC-721 토큰을 받을 수 있는지 확인한다. - `onERC721Received` 함수가 올바른 값을 반환하지 않으면 트랜잭션이 실패하고 에러 메시지를 반환한다. ```solidity function safeTransferFrom(address from, address to, uint256 id) external { transferFrom(from, to, id); require( to.code.length == 0 || IERC721Receiver(to).onERC721Received(msg.sender, from, id, "") == IERC721Receiver.onERC721Received.selector, "unsafe recipient" ); } ``` - safeTransferFrom (두번째 버전) 첫번째 버전과의 차이점은 추가 데이터(data)를 함께 전송할 수 있도록 하는 함수이다. ```solidity function safeTransferFrom( address from, address to, uint256 id, bytes calldata data ) external { transferFrom(from, to, id); require( to.code.length == 0 || IERC721Receiver(to).onERC721Received(msg.sender, from, id, data) == IERC721Receiver.onERC721Received.selector, "unsafe recipient" ); } ``` - _mint 이 함수는 새로운 ERC-721 토큰을 생성하여 특정 주소(`to`)로 발행하는 내부 함수이다. 토큰의 소유권을 초기 설정하고, 해당 주소로 토큰을 발행하는 작업을 한다. - `require(to != address(0), "mint to zero address");` : `to` 주소가 주소 `0`인지 확인한다. 주소 `0`은 유효하지 않은 주소로 간주되며, 토큰을 잃어버리게 되는 것을 방지한다. - `require(_ownerOf[id] == address(0), "already minted");` : 주어진 토큰 ID가 이미 발행되었는지 확인한다. 토큰 ID가 이미 존재하면 중복 발행을 방지한다. - 토큰발행 ```solidity _balanceOf[to]++; _ownerOf[id] = to; ``` - `to` 주소의 토큰 수를 증가시킨다. - 해당 토큰 ID의 소유자를 `to`주소로 설정한다. - `emit Transfer(address(0), to, id);` : `Transfer` 이벤트를 발생시켜 새로운 토큰이 생성되었음을 블록체인에 기록한다. `from` 주소가 `address(0)` 인 경우, 새로운 토큰이 발행되었음을 나타낸다. - burn 이 함수는 특정 토큰 ID(`id`)를 소각(burn)하는 내부 함수이다. 토큰을 영구적으로 제거하고, 해당 토큰에 대한 모든 소유권과 승인정보를 삭제한다. 토큰 소각은 토큰의 소유자가 더 이상 그 토큰을 사용하거나 소유할 수 없도록 하는 과정이다. - 소유자 확인 ```solidity address owner = _ownerOf[id]; require(owner != address(0), "not minted"); ``` - `_ownerOf` mapping을 사용하여 주어진 토큰 ID의 소유자를 조회한다. - 소유자가 주소 `0`인 경우, 해당 토큰은 발행되지 않았거나 이미 소각된 상태이므로 트랜잭션이 실패한다. - `_balaceOf[owner] -= 1;` : 소유자의 토큰 수를 1 감소시킨다. - 토큰 소유권 및 승인 정보 삭제 ```solidity delete _ownerOf[id]; delete _approvals[id]; ``` - `_ownerOf` mapping에서 해당 토큰 ID의 소유권 정보를 삭제한다. - `_approvals` mapping에서 해당 토큰 ID의 승인 정보를 삭제한다. - `emit Transfer(owner, address(0), id);`: `Transfer` 이벤트를 발생시켜 해당 토큰이 소각되었음을 블록체인에 기록한다. `to` 주소가 `address(0)`인 경우, 토큰이 소각되었음을 나타낸다. 전체코드 ------- ```solidity // SPDX-License-Identifier: MIT pragma solidity ^0.8.24; interface IERC165 { function supportsInterface(bytes4 interfaceID) external view returns (bool); } interface IERC721 is IERC165 { function balanceOf(address owner) external view returns (uint256 balance); function ownerOf(uint256 tokenId) external view returns (address owner); function safeTransferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) external; function safeTransferFrom( address from, address to, uint256 tokenId, bytes calldata data ) external; function transferFrom(address from, address to, uint256 tokenId) external; function approve(address to, uint256 tokenId) external; function getApproved(uint256 tokenId) external view returns (address operator); function setApprovalForAll(address operator, bool _approved) external; function isApprovedForAll(address owner, address operator) external view returns (bool); } interface IERC721Receiver { function onERC721Received( address operator, address from, uint256 tokenId, bytes calldata data ) external returns (bytes4); } contract ERC721 is IERC721 { event Transfer( address indexed from, address indexed to, uint256 indexed id ); event Approval( address indexed owner, address indexed spender, uint256 indexed id ); event ApprovalForAll( address indexed owner, address indexed operator, bool approved ); // Mapping from token ID to owner address mapping(uint256 => address) internal _ownerOf; // Mapping owner address to token count mapping(address => uint256) internal _balanceOf; // Mapping from token ID to approved address mapping(uint256 => address) internal _approvals; // Mapping from owner to operator approvals mapping(address => mapping(address => bool)) public isApprovedForAll; function supportsInterface(bytes4 interfaceId) external pure returns (bool) { return interfaceId == type(IERC721).interfaceId || interfaceId == type(IERC165).interfaceId; } function ownerOf(uint256 id) external view returns (address owner) { owner = _ownerOf[id]; require(owner != address(0), "token doesn't exist"); } function balanceOf(address owner) external view returns (uint256) { require(owner != address(0), "owner = zero address"); return _balanceOf[owner]; } function setApprovalForAll(address operator, bool approved) external { isApprovedForAll[msg.sender][operator] = approved; emit ApprovalForAll(msg.sender, operator, approved); } function approve(address spender, uint256 id) external { address owner = _ownerOf[id]; require( msg.sender == owner || isApprovedForAll[owner][msg.sender], "not authorized" ); _approvals[id] = spender; emit Approval(owner, spender, id); } function getApproved(uint256 id) external view returns (address) { require(_ownerOf[id] != address(0), "token doesn't exist"); return _approvals[id]; } function _isApprovedOrOwner(address owner, address spender, uint256 id) internal view returns (bool) { return ( spender == owner || isApprovedForAll[owner][spender] || spender == _approvals[id] ); } function transferFrom(address from, address to, uint256 id) public { require(from == _ownerOf[id], "from != owner"); require(to != address(0), "transfer to zero address"); require(_isApprovedOrOwner(from, msg.sender, id), "not authorized"); _balanceOf[from]--; _balanceOf[to]++; _ownerOf[id] = to; delete _approvals[id]; emit Transfer(from, to, id); } function safeTransferFrom(address from, address to, uint256 id) external { transferFrom(from, to, id); require( to.code.length == 0 || IERC721Receiver(to).onERC721Received(msg.sender, from, id, "") == IERC721Receiver.onERC721Received.selector, "unsafe recipient" ); } function safeTransferFrom( address from, address to, uint256 id, bytes calldata data ) external { transferFrom(from, to, id); require( to.code.length == 0 || IERC721Receiver(to).onERC721Received(msg.sender, from, id, data) == IERC721Receiver.onERC721Received.selector, "unsafe recipient" ); } function _mint(address to, uint256 id) internal { require(to != address(0), "mint to zero address"); require(_ownerOf[id] == address(0), "already minted"); _balanceOf[to]++; _ownerOf[id] = to; emit Transfer(address(0), to, id); } function _burn(uint256 id) internal { address owner = _ownerOf[id]; require(owner != address(0), "not minted"); _balanceOf[owner] -= 1; delete _ownerOf[id]; delete _approvals[id]; emit Transfer(owner, address(0), id); } } contract MyNFT is ERC721 { function mint(address to, uint256 id) external { _mint(to, id); } function burn(uint256 id) external { require(msg.sender == _ownerOf[id], "not owner"); _burn(id); } } ``` #### Open in [Remix](https://remix.ethereum.org) 실행 ------ 1. MyNFT.sol 파일을 생성하고 전체 코드를 붙여넣고 컴파일을 한다. 2. 컨트랙트에서 MyNFT.sol을 선택하고 deploy 한다.

3. NFT를 mint하기 위해서 mint 함수의 `to` 필드에 ACCOUNT(0x5B3...)를 복사하여 붙여넣고, `id`필드에 1을 넣는다.

4. balanceOf의 `owner`필드에 ACCOUNT(0x5B3...)을 넣어보면 토큰 소유자의 토큰 보유 개수가 출력된다.

5. ownerOf의 `id`필드에 1을 넣어보면 소유자의 주소가 출력된다. 왜냐하면 토큰 id 1을 (0x5B3...)에게 mint하여 주었기 때문이다.

6. 이제 이 토큰을 다른 주소로 전송하기 위해서 ACCOUNT필드에서 다른 ACCOUNT(0xAb8...)을 선택하여 복사해준다.

7. 복사한 주소를 transferFrom의 `to`필드에 붙여넣고, `from`필드에는 기존의 ACCOUNT(0x5B3...)을 넣어주고, `id`필드에는 1을 넣어준다. ACCOUNT 필드에서 기존의 주소(0x5B3...)을 선택해주고 transferFrom함수를 transact해준다.

8. ownerOf의 `id`필드에서 1을 넣고 transact를 하면 토큰 소유자가 변경된 것을 확인할 수 있다.

9. ACCOUNT필드에서 현재 토큰 소유자(0xAb8...)의 주소를 선택해주고 burn의 id필드에 1을 넣고 transact를 한다.

10. ownerOf의 `id`필드에 1을 넣고 transact를 하면 "token doesn't exist"라는 오류메시지가 뜬다. 이는 토큰이 성공적으로 burn되었다는 것을 의미한다.