NFT（非同质化代币）不是"数字图片"的同义词，而是链上唯一性证明的通用标准。从游戏道具到房地产凭证，从学位证书到供应链溯源，ERC-721 和 ERC-1155 提供了一套在无需中心机构的情况下，证明"某物的唯一所有权与该所有权转移历史"的基础设施。

9.4.1 非同质化vs同质化：底层数学

同质化代币（ERC-20）的集合论本质：

非同质化代币（ERC-721）的本质：

关键差异：ERC-20 的余额是一个标量（uint256 balance），ERC-721 的"余额"是一个从 tokenId 到所有者的映射（mapping(uint256 => address) ownerOf）。

9.4.2 ERC-721：唯一性映射的标准

核心状态结构：

// 概念性 ERC-721 状态映射
interface ERC721State {
  tokenId: number;
  owner: string;  // 当前所有者地址
  approved: string; // 单地址授权（一次性转移）
  metadataUri: string; // 指向 JSON 元数据的 URI
}

标准接口：

• balanceOf(address)：查询某地址持有的 NFT 数量；
• ownerOf(tokenId)：查询特定 NFT 的当前所有者；
• transferFrom(from, to, tokenId)：转移（需经授权或是所有者）；
• safeTransferFrom：转移 + 检查接收方是否为可接收合约。

sequenceDiagram
    participant M as 铸造者
    participant C as ERC-721 合约
    participant A as Alice
    participant B as Bob
    
    M->>C: mint(tokenId=42, to=Alice, uri="ipfs://...")
    C->>C: ownerOf[42] = Alice
    A->>C: approve(Bob, 42)
    C->>C: approved[42] = Bob
    B->>C: transferFrom(Alice, Bob, 42)
    C->>C: require(msg.sender==Bob||approved[42]==Bob)
    C->>C: ownerOf[42] = Bob
    C->>C: approved[42] = 0x0

9.4.3 ERC-1155：半同质化与批量管理

ERC-1155 解决了 ERC-20 + ERC-721 并存时的冗余问题：

一个游戏玩家可能同时拥有 1000 个金币（同质）和 1 把传奇剑（非同质）。在 ERC-20/721 时代，这需要两个不同的合约；在 ERC-1155 中，一个合约用 tokenId 区分类型，用 amount 区分数量。

核心映射：

• tokenId = 1：金币，amount = 1000；
• tokenId = 42：传奇剑，amount = 1（也可 >1 表示有一定供应限制的半同质资产）。

关键优势：

1. 批量转移：一次性转移多种资产到多个地址，Gas 效率提升 10-100 倍；
2. 单合约多资产：降低管理复杂度；
3. 混合型资产：同时支持同质与半同质。

graph LR
    A[ERC-20
    仅同质] --> B[ERC-721
    仅非同质]
    A --> C[ERC-1155
    混合]
    B --> C
    style A fill:#ffffcc
    style B fill:#ccffcc
    style C fill:#99ddff

9.4.4 NFT 的链上确权与链下元数据

NFT 本身不存储图片或数据——它只存储一个指向链下资源的 URI。这使得：

• 可扩展性：链上数据量恒定（仅需 32 字节的 tokenURI），图片/视频存储在 IPFS/Arweave；
• 灵活性：元数据可以更新（如果合约设计允许）；
• 风险：若 IPFS 节点全部下线，或中心化服务器关闭，tokenURI 变为"死链接"。

可验证的元数据机制：许多项目使用链上哈希验证：

// nft-ownership-verification.ts
// 纯内置：模拟 ERC-721 所有权链证明与元数据哈希验证

interface NftRecord {
  tokenId: number;
  owner: string;
  metadataHash: bigint; // keccak256 的链上存储
  history: { from: string; to: string; block: number }[];
}

class NftRegistry {
  tokens = new Map<number, NftRecord>();

  mint(tokenId: number, to: string, metadataHash: bigint): void {
    this.tokens.set(tokenId, { tokenId, owner: to, metadataHash, history: [{ from: '0x0', to, block: 1 }] });
  }

  transfer(tokenId: number, from: string, to: string, block: number): boolean {
    const rec = this.tokens.get(tokenId);
    if (!rec || rec.owner !== from) return false;
    rec.owner = to;
    rec.history.push({ from, to, block });
    return true;
  }

  verifyMetadata(tokenId: number, content: string): boolean {
    // 纯内置哈希: DJB2 模拟 keccak256 的链上验证行为
    let hash = 5381n;
    for (let i = 0; i < content.length; i++) {
      hash = ((hash << 5n) + hash) + BigInt(content.charCodeAt(i));
    }
    const rec = this.tokens.get(tokenId);
    return rec ? rec.metadataHash === hash : false;
  }

  provenance(tokenId: number): NftRecord | null { return this.tokens.get(tokenId) || null; }
}

const registry = new NftRegistry();
registry.mint(42, '0xAlice', 12345n);
registry.transfer(42, '0xAlice', '0xBob', 100);
registry.transfer(42, '0xBob', '0xCarol', 200);

console.log('所有权链:', registry.provenance(42)?.history.map(h => `${h.from}→${h.to}@#${h.block}`).join(', '));
console.log('元数据验证:', registry.verifyMetadata(42, 'fake') ? '正确' : '不匹配');
// 输出: 完整的所有权转移历史和元数据链上验证

9.4.5 超出"数字图片"：NFT 的扩展用例

关键认知四：NFT 的"所有权"不是拥有 JPEG 文件，而是链上社会对"tokenId X 归地址 Y 所有"这一映射的共识。URI 指向的媒体文件可能被复制一万次，但只有持有对应 tokenId 的私钥才能在市场交易它或在游戏中使用它。

← 9.3 稳定币 | 前往 → 9.5 去中心化身份