ERC777 功能型代币（通证）最佳实践

  • Tiny熊
  • 更新于 2019-09-27 15:10
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想必很多同学都已经使用过ERC20 创建过代币，或许已经被老板要求在ERC20代币上实现一些附加功能搞的焦头烂额，如果还有选择，一定要选择 ERC777 。

想必很多同学都已经使用过ERC20 创建过代币，或许已经被老板要求在ERC20代币上实现一些附加功能搞的焦头烂额，如果还有选择，一定要选择 ERC777 。

ERC20 的问题

以下是一个遇到很多次的场景：有一天老板过来找你（开发者），最近存币生息很火，我们也做一个合约吧， 用户打币过来给他计算利息， 看起来是一个很简单的需求，你满口答应说好，结果自己一研究发现，使用 ERC20 标准没办法在合约里记录是谁发过来多少币，从而没法计算利息（因为接收者合约并不知道自己接收到ERC20代币）。

ERC20 标准下，可以通过一个变通的办法，采用两个交易组合完成，方法是：第1步：先让用户把要转移的金额用 ERC20 的approve 授权的存币生息合约（这步通常称为解锁），第2步：再次让用户调用存币生息合约的计息函数，计息函数中通过 transferFrom 把代币从用户手里转移的合约内，并开始计息。

同样由于ERC20 标准没有一个转账通知机制，很多ERC20代币误转到合约之后，再也没有办法把币转移出来，已经有大量的ERC20 因为这个原因被锁死，如锁死的QTUM，锁死的EOS 。

另外一个问题是ERC20 转账时，无法携带额外的信息，例如：我们有一些客户希望让用户使用 ERC20 代币购买商品，因为转账没法携带额外的信息， 用户的代币转移过来，不知道用户具体要购买哪件商品，从而展加了线下额外的沟通成本。

ERC777很好的解决了这些问题，同时ERC777 也兼容 ERC20 标准。因此强烈建议新开发的代币使用ERC777标准。

ERC777 在 ERC20的基础上定义了 send(dest, value, data) 来转移代币， send函数额外的参数用来携带其他的信息，send函数会检查持有者和接收者是否实现了相应的钩子函数，如果有实现（不管是普通用户地址还是合约地址都可以实现钩子函数），则调用相应的钩子函数。

ERC1820 接口注册表合约

即便是一个普通用户地址，同样可以实现对 ERC777 转账的监听， 听起来有点神奇，其实这是通过 ERC1820 接口注册表合约来是实现的。

ERC1820 如此的重要，以至于ERC777单独把它拆出来作为一个EIP。

ERC1820 是一个全局的合约，有一个唯一在以太坊链上都相同的合约地址，它总是 0x1820a4B7618BdE71Dce8cdc73aAB6C95905faD24 ，这个合约是通过非常巧妙的方式进行部署的，有兴趣的同学可以阅读EIP1820文档。

ERC 1820 合约的官方实现代码在ERC1820文档可以查阅，这里说明合约实现的主要内容。

ERC1820合约提过了两个主要接口：

  • setInterfaceImplementer(address _addr, bytes32 _interfaceHash, address _implementer) 用来设置地址（_addr）的接口（_interfaceHash 接口名称的 keccak256 ）由哪个合约实现（_implementer）。
  • getInterfaceImplementer(address _addr, bytes32 _interfaceHash) external view returns (address) 这个函数用来查询地址（_addr）的接口由哪个合约实现。

setInterfaceImplementer函数会参数信息记录到下面这个interfaces映射里：

// 记录 地址(第一个键) 的接口（第二个键）的实现地址（第二个值）
mapping(address => mapping(bytes32 => address)) interfaces;

相对应的 getInterfaceImplementer() 通过 interfaces 这个mapping 来获得接口的实现。

ERC777 使用 send转账时会分别在持有者和接收者地址上使用ERC1820 的getInterfaceImplementer函数进行查询，查看是否有对应的实现合约，ERC777 标准规范里预定了接口及函数名称，如果有实现则进行相应的调用。

ERC777 标准规范

ERC777 接口

ERC777 为了在实现上可以兼容ERC20，除了查询函数和ERC20一致外，操作接口均采用的独立的命名（避免相同的命令无法分辨是哪个标准），ERC777的接口定义如下，要求所有的ERC777代币合约都必须实现这些接口：

interface ERC777Token {
    function name() external view returns (string memory);
    function symbol() external view returns (string memory);
    function totalSupply() external view returns (uint256);
    function balanceOf(address holder) external view returns (uint256);

    // 定义代币最小的划分粒度
    function granularity() external view returns (uint256);

    // 操作员 相关的操作（操作员是可以代表持有者发送和销毁代币的账号地址）
    function defaultOperators() external view returns (address[] memory);
    function isOperatorFor(
        address operator,
        address holder
    ) external view returns (bool);
    function authorizeOperator(address operator) external;
    function revokeOperator(address operator) external;

    // 发送代币
    function send(address to, uint256 amount, bytes calldata data) external;
    function operatorSend(
        address from,
        address to,
        uint256 amount,
        bytes calldata data,
        bytes calldata operatorData
    ) external;

    // 销毁代币
    function burn(uint256 amount, bytes calldata data) external;
    function operatorBurn(
        address from,
        uint256 amount,
        bytes calldata data,
        bytes calldata operatorData
    ) external;

    // 发送代币事件
    event Sent(
        address indexed operator,
        address indexed from,
        address indexed to,
        uint256 amount,
        bytes data,
        bytes operatorData
    );

    // 铸币事件
    event Minted(
        address indexed operator,
        address indexed to,
        uint256 amount,
        bytes data,
        bytes operatorData
    );

    // 销毁代币事件
    event Burned(
        address indexed operator,
        address indexed from,
        uint256 amount,
        bytes data,
        bytes operatorData
    );

    // 授权操作员事件
    event AuthorizedOperator(
        address indexed operator,
        address indexed holder
    );

    // 撤销操作员事件
    event RevokedOperator(address indexed operator, address indexed holder);
}

接口定义在 openzeppelin代码库 里找到，路径为：contracts/token/ERC777/IERC777.sol 。

接口说明与实现约定

所有的ERC777 合约除了必须实现上述接口，还有一些其他的必须遵守的约定（直接导致了ERC777官方文档又长又臭...哭~）。

ERC777 合约必须要通过 ERC1820 注册 ERC777Token 接口，这样任何人都可以查询合约是否是ERC777标准的合约，注册方法是: 调用ERC1820 注册合约的 setInterfaceImplementer 方法，参数 _addr 及 _implementer 均是合约的地址，_interfaceHash 是 ERC777Token 的 keccak256 哈希值（0xac7fbab5...177054）

如果 ERC777 要实现ERC20标准，还必须通过ERC1820 注册ERC20Token接口。

ERC777 信息说明函数

name()，symbol()，totalSupply()，balanceOf(address) 和含义和在ERC20 中完全一样。

granularity() 用来定义代币最小的划分粒度（>=1）， 要求必须在创建时设定，之后不可以更改，不管是在铸币、发送还是销毁操作的代币数量，必需是粒度的整数倍。

granularity 和 ERC20 的 decimals 不一样，decimals用来定义小数位数，decimals 是ERC20 可选函数，为了兼容 ERC20 代币, decimals 函数要求必须返回18。而 granularity 表示的是基于最小位数(内部存储)的划分粒度。例如：0.5个代币存储为 500,000,000,000,000,000 (0.5 X 10^18)，如果粒度为2，则最小转账单位是2（相对于500,000,000,000,000,000）。

操作员

ERC777 定义了一个新的操作员角色，操作员被作为移动代币的地址。 每个地址直观地移动自己的代币，将持有人和操作员的概念分开可以提供更大的灵活性。

与ERC20中的 approve 、 transferFrom 不同，其未明确定义批准地址的角色。

此外，ERC777还可以定义默认操作员（默认操作员列表只能在代币创建时定义的，并且不能更改），默认操作员是被所有持有人授权的操作员，这可以为项目方管理代币带来方便，当然认何持有人仍然有权撤销默认操作员。

操作员相关的函数：

  • defaultOperators(): 获取代币合约默认的操作员列表.
  • authorizeOperator(address operator): 设置一个地址作为msg.sender 的操作员，需要触发AuthorizedOperator事件。
  • revokeOperator(address operator): 移除 msg.sender 上 operator 操作员的权限， 需要触发RevokedOperator事件。
  • isOperatorFor(address operator, address holder)： 是否是某个持有者的操作员。

发送代币

ERC777 发送代币 使用以下两个方法：

send(address to, uint256 amount, bytes calldata data) external

function operatorSend(
    address from,
    address to,
    uint256 amount,
    bytes calldata data,
    bytes calldata operatorData
) external

operatorSend 可以通过参数operatorData携带操作者的信息，发送代币除了执行对应账户的余额加减和触发事件之外，还有额外的规定：

  1. 如果持有者有通过 ERC1820 注册 ERC777TokensSender 实现接口， 代币合约必须调用其 tokensToSend 钩子函数。
  2. 如果接收者有通过 ERC1820 注册 ERC777TokensRecipient 实现接口， 代币合约必须调用其 tokensReceived 钩子函数。
  3. 如果有 tokensToSend 钩子函数，必须在修改余额状态之前调用。
  4. 如果有 tokensReceived 钩子函数，必须在修改余额状态之后调用。
  5. 调用钩子函数及触发事件时， data 和 operatorData必须原样传递，因为 tokensToSend 和 tokensReceived 函数可能根据这个数据取消转账（触发 revert）。

ERC777TokensSender 接口定义如下：

interface ERC777TokensSender {
    function tokensToSend(
        address operator,
        address from,
        address to,
        uint256 amount,
        bytes calldata userData,
        bytes calldata operatorData
    ) external;
}

如果持有者希望在转账时收到代币转移通知，就需要在ERC1820合约上注册及实现 ERC777TokensSender 接口（稍后有案例介绍）。

有一个地方需要注意: 对于所有的 ERC777 合约， 一个持有者地址只能注册一个ERC777TokensSender接口实现。因此 ERC777TokensSender 实现会被多个ERC777合约调用，在ERC777TokensSender接口的实现合约里， msg.sender 是ERC777合约地址，而不是操作者。

ERC777TokensRecipient 接口定义如下：

interface ERC777TokensRecipient {
    function tokensReceived(
        address operator,
        address from,
        address to,
        uint256 amount,
        bytes calldata data,
        bytes calldata operatorData
    ) external;
}

如果接收者希望在转账时收到代币转移通知，就需要在ERC1820合约上注册及实现 ERC777TokensRecipient 接口。

如果接收者是一个合约地址， 则必须要注册及实现 ERC777TokensRecipient 接口（这样可以防止代币被锁死），如果没有实现，ERC777代币合约必须revert 回退交易状态。

铸币与销毁

铸币（挖矿）是产生新币的过程，销毁代币则相反，在ERC20 中，没有明确定义这两个行为，通常会transfer方法和Transfer事件来表达。 ERC777 则定义了代币从铸币、转移到销毁的整个生命周期。

ERC777 没有定义铸币的方法名，只定义了 Minted事件，因为很多代币，是在创建的时候就确定好代币的数量。 如果有需要合约可以自己定义铸币函数，铸币函数在实现时要求：

  1. 必须触发Minted事件
  2. 发行量需要加上铸币量， 接收者是不为 0 ，且接收者余额加上铸币量。
  3. 如果接收者有通过 ERC1820 注册 ERC777TokensRecipient 实现接口， 代币合约必须调用其 tokensReceived 钩子函数。

ERC777 定义了两个函数用于销毁代币 (burn 和 operatorBurn)，可以方便钱包和dapps有统一的接口交互。burn 和 operatorBurn 的实现要求：

  1. 必须触发Burned事件。
  2. 总供应量必须减少代币销毁量， 持有者的余额必须减少代币销毁的数量。
  3. 如果持有者通过ERC1820注册ERC777TokensSender 实现，必须调用持有者的tokensToSend钩子函数。

注意，零个代币数量的交易（不管是转移、铸币与销毁）也是合法的，同样满足粒度（granularity) 的整数倍，因此需要正确处理。

ERC777 代币实现

OpenZeppelin 实现了一个 ERC777 基础合约，要实现自己的ERC777代币只需要继承 OpenZeppelin ERC777。想了解 OpenZeppelin 的 ERC777 的实现可阅读ERC777 源码解析。

如果大家是Truffle开发（或者是Node工程），可以使用以下方式安装 OpenZeppelin 合约库：

npm install @openzeppelin/contracts

发行一个 2100 个的 LBC7 代币的代码就很简单了：

pragma solidity ^0.5.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC777/ERC777.sol";

contract MyERC777 is ERC777 {
    constructor(
        address[] memory defaultOperators
    )
        ERC777("MyERC777", "LBC7", defaultOperators)
        public
    {
        uint initialSupply = 2100 * 10 ** 18;
        _mint(msg.sender, msg.sender, initialSupply, "", "");
    }
}

实现主要是两步：通过基类ERC777的构造函数确认代币名称、代号以及默认操作员（可为空），然后调用 _mint 初始化发行量，注意发行量的小数位是固定的18位（和ether保持一致），在合约内部是按小数位保存的，因此发行的币数需要乘上10<sup>18</sup>。

监听代币收款

我们假设有这样一个需求：寺庙要实现了一个功德箱合约接收捐赠，功德箱合约需要记录每位施主的善款金额。这时候就可以通过实现 ERC777TokensRecipient接口来完成。代码也很简单：

pragma solidity ^0.5.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC777/IERC777Recipient.sol";
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC777/IERC777.sol";
import "@openzeppelin/contracts/introspection/IERC1820Registry.sol";

contract Merit is IERC777Recipient {

  mapping(address => uint) public givers;
  address _owner;
  IERC777 _token;

  IERC1820Registry private _erc1820 = IERC1820Registry(0x1820a4B7618BdE71Dce8cdc73aAB6C95905faD24);

  // keccak256("ERC777TokensRecipient")
  bytes32 constant private TOKENS_RECIPIENT_INTERFACE_HASH =
      0xb281fc8c12954d22544db45de3159a39272895b169a852b314f9cc762e44c53b;

  constructor(IERC777 token) public {
    _erc1820.setInterfaceImplementer(address(this), TOKENS_RECIPIENT_INTERFACE_HASH, address(this));
    _owner = msg.sender;
    _token = token;
  }

// 收款时被回调
  function tokensReceived(
      address operator,
      address from,
      address to,
      uint amount,
      bytes calldata userData,
      bytes calldata operatorData
  ) external {
    givers[from] += amount;
  }

// 方丈取回功德箱token
  function withdraw () external {
    require(msg.sender == _owner, "no permision");
    uint balance = _token.balanceOf(address(this));
    _token.send(_owner, balance, "");
  }

}

功德箱合约在构造时，调用 ERC1820 注册表合约的 setInterfaceImplementer函数 注册ERC777TokensRecipient接口实现（接口的实现是自身），这样在收到代币时，会回调 tokensReceived函数，tokensReceived函数通过givers映射来保存每个施主的善款金额。

注意： 如果是在本地的开发者网络环境，可能会没有ERC1820 注册表合约，如果没有需要先部署ERC1820注册表合约，参考eip-1820 中文文档。

功德箱这个实例仅仅是抛砖引玉，告诉大家如何实现收款时的回调，之后有时间，我写一个完整的存币生息应用。

普通账户地址监听代币转出

功德箱合约的例子，收款地址和收款监听是同一个合约， 现在来看看一个普通的用户地址，如何委托一个合约来监听代币的转出。 监听代币的转出可以让持有者对发出去的代币有更多的控制，例如持有者可以设置一些黑名单，禁止操作员对黑名单内账号转账，

本部分的内容请订阅我的小专栏查看。

根据 ERC1820 标准，只有账号的管理者才可以为账号注册接口实现合约， 如果一个合约要为某个地址（或自身）实现某个接口， 则需要实现下面这个接口:

interface ERC1820ImplementerInterface {
    /// @notice 指示合约是否为地址 “addr” 实现接口 “interfaceHash”。
    /// @param interfaceHash 接口名称的 keccak256 哈希值
    /// @param addr 为哪一个地址实现接口
    /// @return 只有当合约为地址'addr'实现'interfaceHash'时返回 ERC1820_ACCEPT_MAGIC
    function canImplementInterfaceForAddress(bytes32 interfaceHash, address addr) external view returns(bytes32);
}

通过在 canImplementInterfaceForAddress 返回 ERC1820_ACCEPT_MAGIC 以声明实现了 interfaceHash 对应的接口。在调用ERC1820的 setInterfaceImplementer 函数设置接口实现时，会通过 canImplementInterfaceForAddress 检查合约时候实现了接口。

因此实现监听转出会和功德箱合约有些不一样：

pragma solidity ^0.5.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC777/IERC777Sender.sol";
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC777/IERC777.sol";
import "@openzeppelin/contracts/introspection/IERC1820Registry.sol";
import "@openzeppelin/contracts/introspection/IERC1820Implementer.sol";

contract SenderControl is IERC777Sender, IERC1820Implementer {

  IERC1820Registry private _erc1820 = IERC1820Registry(0x1820a4B7618BdE71Dce8cdc73aAB6C95905faD24);
  bytes32 constant private ERC1820_ACCEPT_MAGIC = keccak256(abi.encodePacked("ERC1820_ACCEPT_MAGIC"));

  //    keccak256("ERC777TokensSender")
  bytes32 constant private TOKENS_SENDER_INTERFACE_HASH =
        0x29ddb589b1fb5fc7cf394961c1adf5f8c6454761adf795e67fe149f658abe895;

  mapping(address => bool) blacklist;
  address _owner;

  constructor() public {
    _owner = msg.sender;
  }

  //  account call erc1820.setInterfaceImplementer
  function canImplementInterfaceForAddress(bytes32 interfaceHash, address account) external view returns (bytes32) {
    if (interfaceHash == TOKENS_SENDER_INTERFACE_HASH) {
      return ERC1820_ACCEPT_MAGIC;
    } else {
      return bytes32(0x00);
    }
  }

  function setBlack(address account, bool b) external {
    require(msg.sender == _owner, "no premission");
    blacklist[account] = b;
  }

  function tokensToSend(
      address operator,
      address from,
      address to,
      uint amount,
      bytes calldata userData,
      bytes calldata operatorData
  ) external {
    if (blacklist[to]) {
      revert("ohh... on blacklist");
    }
  }

}

合约实现 canImplementInterfaceForAddress 函数，以声明对 ERC777TokensSender 接口的实现，返回 ERC1820_ACCEPT_MAGIC。

函数setBlack用来设置黑名单，它使用一个blacklist映射来管理黑名单， 在 tokensToSend函数的实现里，先检查接收者是否在黑名单内，如果在则revert 回退交易阻止转账。

给发送者账号(假设为A）设置代理合约的方法为：先部署代理合约，获得代理合约地址， 然后用A账号去调用 ERC1820 的 setInterfaceImplementer函数，参数分别是 A的地址、接口的 keccak256 即0x29ddb589b1fb5fc7cf394961c1adf5f8c6454761adf795e67fe149f658abe895 以及 代理合约地址。

-->

通过实现 ERC777TokensSender 和 ERC777TokensRecipient 可以延伸出很多有意思的玩法，各位读者可以自行探索。

参考文献

  1. openzeppelin 项目文档
  2. openzeppelin 合约代码库
  3. EIP 165 提案文档
  4. EIP 1820 提案文档
  5. EIP 20 代币标准提案文档
  6. EIP 777 代币标准提案文档
  7. EIP 721 非同质代币提案文档

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