عقود NFT الذكية: نظرة معمقة على تطبيق معيار ERC-721

أحدثت الرموز غير القابلة للاستبدال (NFTs) ثورة في مشهد الأصول الرقمية، مما مكّن من تمثيل العناصر الفريدة على البلوكتشين. في قلب معظم الرموز غير القابلة للاستبدال يكمن معيار ERC-721، وهو مجموعة من القواعد التي تحكم كيفية إنشاء هذه الرموز وإدارتها ونقلها. يقدم هذا الدليل الشامل استكشافًا متعمقًا لعقود ERC-721 الذكية، ويغطي بنيتها وتفاصيل تطبيقها واعتبارات الأمان والتطبيقات العملية.

ما هو معيار ERC-721؟

معيار ERC-721 هو معيار لتمثيل الرموز غير القابلة للاستبدال على بلوكتشين الإيثيريوم. على عكس رموز ERC-20 القابلة للاستبدال (مما يعني أن كل رمز مطابق لكل رمز آخر)، فإن رموز ERC-721 فريدة من نوعها. كل رمز له مُعرّف مميز، مما يجعله مناسبًا لتمثيل ملكية الأصول الرقمية أو المادية الفريدة.

الخصائص الرئيسية لرموز ERC-721:

غير قابلة للاستبدال: كل رمز فريد ويمكن تمييزه عن الآخرين.
تحديد فريد: كل رمز له مُعرّف فريد.
تتبع الملكية: يتتبع المعيار ملكية كل رمز.
قابلية النقل: يمكن نقل الرموز من حساب إلى آخر.
البيانات الوصفية: يمكن ربط الرموز بالبيانات الوصفية، مما يوفر معلومات إضافية حول الأصل الذي تمثله.

بنية عقد ERC-721 الذكي

عقد ERC-721 الذكي هو برنامج مكتوب بلغة Solidity يطبق معيار ERC-721. يتضمن عادةً المكونات التالية:

الوظائف الأساسية:

balanceOf(address _owner): تُرجع عدد الرموز المملوكة لعنوان معين.
ownerOf(uint256 _tokenId): تُرجع عنوان مالك رمز معين.
transferFrom(address _from, address _to, uint256 _tokenId): تنقل ملكية رمز من عنوان إلى آخر. تتطلب الموافقة إذا لم يبدأها المالك.
approve(address _approved, uint256 _tokenId): توافق على عنوان آخر لنقل ملكية رمز معين.
getApproved(uint256 _tokenId): تُرجع العنوان المعتمد لنقل ملكية رمز معين.
setApprovalForAll(address _operator, bool _approved): تُمكّن أو تُعطّل مشغلاً لإدارة جميع الرموز التي يملكها المتصل.
isApprovedForAll(address _owner, address _operator): تتحقق مما إذا كان المشغل معتمدًا لإدارة جميع الرموز المملوكة لعنوان ما.

ملحق البيانات الوصفية (اختياري):

name(): تُرجع اسم مجموعة الرموز.
symbol(): تُرجع رمز مجموعة الرموز.
tokenURI(uint256 _tokenId): تُرجع URI يشير إلى ملف JSON يحتوي على بيانات وصفية حول رمز معين. عادةً ما يشير هذا URI إلى عنوان نظام الملفات بين الكواكب (IPFS).

ملحق التعداد (اختياري):

totalSupply(): تُرجع العدد الإجمالي للرموز الموجودة.
tokenByIndex(uint256 _index): تُرجع مُعرّف الرمز عند فهرس معين لجميع الرموز المخزنة بواسطة العقد.
tokenOfOwnerByIndex(address _owner, uint256 _index): تُرجع مُعرّف الرمز عند فهرس معين مملوك لعنوان معين.

تطبيق عقد ERC-721 ذكي باستخدام OpenZeppelin

توفر OpenZeppelin مكتبة آمنة ومدققة من العقود الذكية التي تبسط تطوير رموز ERC-721. يقلل استخدام تطبيق ERC721 من OpenZeppelin من مخاطر إدخال ثغرات أمنية في الكود الخاص بك. إليك مثال على كيفية تطبيق عقد ERC-721 ذكي باستخدام OpenZeppelin:

المتطلبات الأساسية:

Node.js و npm: تأكد من تثبيت Node.js و npm.
Truffle أو Hardhat: اختر بيئة تطوير (مثل Truffle أو Hardhat) لترجمة ونشر عقدك الذكي.
Ganache: قم بتثبيت Ganache، وهو بلوكتشين شخصي لتطوير الإيثيريوم.

الخطوات:

تهيئة مشروع Truffle أو Hardhat:

# ترافل
mkdir my-nft-project
cd my-nft-project
truffle init

# هاردهات
mkdir my-nft-project
cd my-nft-project
npx hardhat

تثبيت عقود OpenZeppelin:

npm install @openzeppelin/contracts

إنشاء عقد ERC-721 ذكي: قم بإنشاء ملف Solidity جديد (على سبيل المثال، `MyNFT.sol`) في مجلد `contracts` الخاص بك.

// SPDX-License-Identifier: MIT
pragma solidity ^0.8.0;

import "@openzeppelin/contracts/token/ERC721/ERC721.sol";
import "@openzeppelin/contracts/utils/Counters.sol";

contract MyNFT is ERC721 {
    using Counters for Counters.Counter;
    Counters.Counter private _tokenIds;

    string private _baseURI;

    constructor(string memory name, string memory symbol, string memory baseURI) ERC721(name, symbol) {
        _baseURI = baseURI;
    }

    function mintNFT(address recipient) public returns (uint256) {
        _tokenIds.increment();

        uint256 newItemId = _tokenIds.current();
        _mint(recipient, newItemId);
        _setTokenURI(newItemId, string(abi.encodePacked(_baseURI, Strings.toString(newItemId), ".json")));

        return newItemId;
    }

    function _setTokenURI(uint256 tokenId, string memory _tokenURI) internal virtual {
        require(_exists(tokenId), "ERC721Metadata: URI set of nonexistent token");
        _tokenURIs[tokenId] = _tokenURI;
    }

    function tokenURI(uint256 tokenId) public view virtual override returns (string memory) {
        require(_exists(tokenId), "ERC721Metadata: URI query for nonexistent token");

        string memory _tokenURI = _tokenURIs[tokenId];
        return string(abi.encodePacked(_tokenURI));
    }

    mapping (uint256 => string) private _tokenURIs;

    function setBaseURI(string memory baseURI) public {
        _baseURI = baseURI;
    }



    // الوظائف التالية هي عمليات تجاوز مطلوبة بواسطة Solidity.

    function _beforeTokenTransfer(address from, address to, uint256 tokenId) internal override(ERC721) {
        super._beforeTokenTransfer(from, to, tokenId);
    }
}

import "@openzeppelin/contracts/utils/Strings.sol";

ترجمة العقد الذكي: استخدم Truffle أو Hardhat لترجمة عقدك الذكي.

# ترافل
truffle compile

# هاردهات
npx hardhat compile

إنشاء نص برمجي للنشر: قم بإنشاء ملف JavaScript جديد (على سبيل المثال، `deploy.js`) في مجلد `migrations` أو `scripts` الخاص بك.

// مثال على ترحيل ترافل
const MyNFT = artifacts.require("MyNFT");

module.exports = async function (deployer) {
  await deployer.deploy(MyNFT, "MyNFT", "MNFT", "ipfs://YOUR_IPFS_CID/");
};

// مثال على نص برمجي للنشر في هاردهات
async function main() {
  const MyNFT = await ethers.getContractFactory("MyNFT");
  const myNFT = await MyNFT.deploy("MyNFT", "MNFT", "ipfs://YOUR_IPFS_CID/");

  await myNFT.deployed();

  console.log("MyNFT deployed to:", myNFT.address);
}

main()
  .then(() => process.exit(0))
  .catch((error) => {
    console.error(error);
    process.exit(1);
  });

نشر العقد الذكي: انشر عقدك الذكي على بلوكتشين محلي (مثل Ganache) أو شبكة اختبار (مثل Ropsten, Rinkeby).

# ترافل
truffle migrate

# هاردهات
npx hardhat run scripts/deploy.js --network localhost

تذكر استبدال `ipfs://YOUR_IPFS_CID/` بمعرّف محتوى IPFS الفعلي الخاص بك (CID). يشير عنوان URI الأساسي هذا إلى الموقع الذي سيتم فيه تخزين ملفات JSON للبيانات الوصفية لرموز NFT الخاصة بك.

تخزين البيانات الوصفية لـ NFT على IPFS

عادة ما يتم تخزين البيانات الوصفية لـ NFT خارج السلسلة لتقليل تكلفة تخزين البيانات على البلوكتشين. نظام الملفات بين الكواكب (IPFS) هو شبكة تخزين لامركزية تُستخدم بشكل شائع لتخزين البيانات الوصفية لـ NFT. كل NFT له `tokenURI` الذي يشير إلى ملف JSON على IPFS يحتوي على بيانات وصفية حول الرمز، مثل اسمه ووصفه وعنوان URL للصورة والسمات الأخرى.

مثال على البيانات الوصفية لـ NFT (JSON):

{
  "name": "رمزي الرائع غير القابل للاستبدال",
  "description": "هذا رمز فريد من نوعه.",
  "image": "ipfs://YOUR_IPFS_CID/image.png",
  "attributes": [
    {
      "trait_type": "الخلفية",
      "value": "أزرق"
    },
    {
      "trait_type": "الشخصية",
      "value": "روبوت"
    }
  ]
}

استبدل `ipfs://YOUR_IPFS_CID/image.png` بمعرّف محتوى IPFS الفعلي لصورتك.

خطوات رفع البيانات الوصفية إلى IPFS:

اختر عميل IPFS: حدد عميل IPFS مثل IPFS Desktop أو Pinata أو NFT.Storage.
ارفع بياناتك الوصفية: ارفع ملفات JSON للبيانات الوصفية لرموز NFT والصور إلى IPFS باستخدام العميل الذي اخترته.
احصل على معرّف محتوى IPFS (CID): بعد رفع بياناتك الوصفية، ستتلقى معرّف محتوى IPFS (CID). هذا هو معرّف فريد لبياناتك على IPFS.
تحديث العقد الذكي: قم بتحديث وظيفة `tokenURI` في عقدك الذكي لتشير إلى معرّف محتوى IPFS الخاص بك.

اعتبارات الأمان لعقود ERC-721 الذكية

الأمان أمر بالغ الأهمية عند تطوير عقود ERC-721 الذكية. فيما يلي بعض اعتبارات الأمان الحاسمة:

هجمات إعادة الدخول (Reentrancy Attacks): امنع هجمات إعادة الدخول باستخدام نمط "التحقق - التأثيرات - التفاعلات". يتضمن ذلك إجراء عمليات التحقق قبل إجراء أي تغييرات في الحالة، ثم تطبيق تغييرات الحالة، وأخيرًا التفاعل مع العقود الخارجية. يمكن أن يساعد عقد `ReentrancyGuard` من OpenZeppelin في التخفيف من هذه الثغرة.
فيضان/نقصان الأعداد الصحيحة: استخدم إصدارات Solidity >= 0.8.0، التي تحتوي على فحوصات مدمجة للفيضان/النقصان. إذا كنت تستخدم إصدارات أقدم، فاستخدم مكتبة `SafeMath` من OpenZeppelin.
التحكم في الوصول: طبق آليات مناسبة للتحكم في الوصول لتقييد من يمكنه سك أو حرق أو تعديل الرموز. استخدم عقود `Ownable` أو `AccessControl` من OpenZeppelin لإدارة الملكية والأذونات.
الحرمان من الخدمة (DoS): كن على دراية بالثغرات المحتملة للحرمان من الخدمة، مثل مشكلات حدود الغاز. قم بتحسين الكود الخاص بك لتقليل استهلاك الغاز وتجنب العمليات التي يمكن أن تعطل العقد.
الاستباق (Front Running): طبق تدابير لمنع الاستباق، مثل استخدام مخططات الالتزام-الكشف أو مطابقة الطلبات خارج السلسلة.
التحقق من صحة البيانات: تحقق من صحة جميع مدخلات المستخدم لمنع السلوك غير المتوقع أو الخروقات الأمنية.
التدقيق المنتظم: قم بإجراء عمليات تدقيق أمني منتظمة من قبل شركات أمنية ذات سمعة طيبة لتحديد ومعالجة الثغرات المحتملة.

التطبيقات الواقعية لرموز ERC-721 NFTs

تُستخدم رموز ERC-721 NFTs في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك:

الفن الرقمي: تمثيل ملكية الأعمال الفنية الرقمية الفريدة. منصات مثل SuperRare و Foundation و Nifty Gateway تسهل شراء وبيع فنون NFT.
المقتنيات: إنشاء مقتنيات رقمية، مثل بطاقات التداول والحيوانات الأليفة الافتراضية وغيرها من العناصر. تعد CryptoPunks و Bored Ape Yacht Club أمثلة على مشاريع مقتنيات NFT الناجحة.
الألعاب: تمثيل العناصر داخل اللعبة، مثل الأسلحة والشخصيات والأراضي. Axie Infinity و Decentraland هما مثالان على ألعاب البلوكتشين التي تستخدم NFTs.
العقارات: ترميز ملكية العقارات. يسمح هذا بالملكية الجزئية وتسهيل نقل حقوق الملكية.
إدارة سلسلة التوريد: تتبع مصدر وأصالة المنتجات في سلسلة التوريد. يمكن أن يساعد ذلك في منع التزييف وضمان جودة المنتج.
التذاكر: إصدار تذاكر للأحداث والحفلات الموسيقية والأنشطة الأخرى. يمكن أن تساعد NFTs في منع تزوير التذاكر وتوفير نظام تذاكر أكثر أمانًا وشفافية.
إدارة الهوية: تمثيل الهويات الرقمية وبيانات الاعتماد. يمكن أن يساعد هذا الأفراد على التحكم في بياناتهم الشخصية ومنع سرقة الهوية.

أمثلة دولية:

الفن الرقمي: يستخدم فنانون من جميع أنحاء العالم منصات NFT لبيع أعمالهم الفنية الرقمية، بما في ذلك القطع المستوحاة من الأنمي الياباني والفن القبلي الأفريقي واللوحات الكلاسيكية الأوروبية.
الألعاب: اكتسبت ألعاب البلوكتشين مثل Axie Infinity شعبية في جنوب شرق آسيا، حيث يكسب اللاعبون دخلاً من خلال لعب اللعبة وتداول NFTs.
العقارات: تستكشف الشركات في الولايات المتحدة وأوروبا وآسيا استخدام NFTs لترميز العقارات وتسهيل الملكية الجزئية.

مفاهيم متقدمة في ERC-721

ERC-721A

ERC-721A هو تطبيق أكثر كفاءة في استهلاك الغاز لمعيار ERC-721 يعمل على تحسين سك العديد من NFTs في معاملة واحدة. يقلل من تكاليف الغاز عن طريق توزيع تكاليف التخزين على عدة رموز. يمكن أن يكون هذا مفيدًا للمشاريع التي تتضمن سك أعداد كبيرة من NFTs.

السك الكسول (Lazy Minting)

السك الكسول هو تقنية يتم فيها سك NFTs فقط عند شرائها. يمكن أن يوفر هذا تكاليف الغاز للمشاريع التي تحتوي على عدد كبير من NFTs ولكن لا تتوقع بيعها جميعًا. يتم تخزين البيانات الوصفية لـ NFT خارج السلسلة حتى يتم شراء الرمز، وعند هذه النقطة يتم سك الرمز وإضافة البيانات الوصفية إلى البلوكتشين.

الرموز المرتبطة بالروح (Soulbound Tokens)

الرموز المرتبطة بالروح هي رموز NFT مرتبطة بشكل دائم بعنوان معين ولا يمكن نقلها. يمكن استخدام هذه الرموز لتمثيل بيانات اعتماد غير قابلة للتحويل، مثل الشهادات التعليمية أو الشهادات المهنية أو العضوية في مجتمع ما. يتم تمكين ذلك عن طريق إزالة أو تقييد وظيفة `transferFrom`.

مستقبل ERC-721 و NFTs

يستمر معيار ERC-721 في التطور، مع استمرار البحث والتطوير الذي يركز على تحسين كفاءته وأمانه ووظائفه. قد تشمل التطورات المستقبلية ما يلي:

معايير بيانات وصفية محسنة: تنسيقات بيانات وصفية أكثر توحيدًا وقابلية للتشغيل البيني لتحسين قابلية اكتشاف واستخدام NFTs.
التشغيل البيني عبر السلاسل: حلول تمكن من نقل واستخدام NFTs عبر شبكات البلوكتشين المختلفة.
تدابير أمان محسنة: بروتوكولات وأدوات أمان جديدة للحماية من الثغرات والهجمات.
التكامل مع الأصول في العالم الحقيقي: تبني أوسع لـ NFTs لتمثيل ملكية الأصول المادية، مثل العقارات والمقتنيات والملكية الفكرية.

الخاتمة

تعتبر عقود ERC-721 الذكية أداة قوية لتمثيل ملكية الأصول الرقمية والمادية الفريدة على البلوكتشين. من خلال فهم البنية وتفاصيل التنفيذ واعتبارات الأمان والتطبيقات العملية لـ ERC-721، يمكن للمطورين بناء مشاريع NFT مبتكرة ومؤثرة. مع استمرار نمو وتطور نظام NFT البيئي، سيلعب معيار ERC-721 دورًا حاسمًا في تشكيل مستقبل الملكية الرقمية.

يقدم هذا الدليل أساسًا متينًا لفهم وتطبيق عقود ERC-721 الذكية. تذكر دائمًا إعطاء الأولوية للأمان واتباع أفضل الممارسات عند تطوير ونشر مشاريع NFT الخاصة بك. حظًا موفقًا!