Pologon NFT开发教程以太坊 Layer 2

Posted 2021-07-19 新缸中之脑

以太坊的手续费费目前还是天文数字，因此第2层解决方案得到了蓬勃发展。以太坊最著名和最常用的第2层解决方案之一是Polygon（以前的Matic）。在这篇文章中，我们将创建一个基于IPFS去中心化存储并运行在Polygon二层网络上的的NFT通证。Polygon具有出色的性能和成本优势，可实现智能合约部署和交易。当需要在以太坊主链与二层之间转移资产时，Polygon使此操作变得容易。

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1、初始化hardhat项目

我们使用Hardhat来处理项目配置和部署任务。Hardhat与Truffle一样提供了一套可以简化以太坊开发的工具。由于Polygon是与Etherem EVM兼容的第2层，因此我们可以采用与以太坊几乎相同的方式将Hardhat与Polygon结合使用。

在计算机上打开一个终端，然后创建一个新的项目文件夹polygon-nfts：

mkdir polygon-nfts

进入该目录运行以下命令初始化一个新的Hardhat示例项目以开始我们的工作：

npm install --save-dev hardhat 
npx hardhat

第二个命令将引导你完成一些配置工作。选择示例项目选项，然后接受之后显示的所有默认选项。完成该过程后，项目文件夹中将包含一些新文件。在代码编辑器中打开整个项目文件夹，让我们看一下目录内容：

polygon-nfts
  |- contracts
      |- Greeter.sol
  |- scripts
      |- sample-script.js
  |- test
      |- sample-test.js
  |- .gitignore
  |- hardhat.config.js
  |- package-lock.json
  |- package.json

因为我们创建的是示例项目，所以项目目录下有三个文件夹：

• contracts
• scripts
• test

contracts文件夹包含一个示例合约Greeter.sol。scripts文件夹包含一个简单的脚本文件，该脚本可读取代码并进行部署。test目录下的测试文件可以部署并调用我们的合同。很简单的东西，但是这是一个很好的起点，接下来让我们看看如何把Polygon加进去。

2、设置Polygon环境

在继续下面操作之前，我们获取一些MATIC通证。因此，第一步是确保你有一个以太坊钱包。只需访问Metamask的网站，安装扩展程序，然后按照创建新钱包的过程进行即可。当然，如果你已经有了钱包，则可以跳过此步骤。

创建钱包后，我们需要获取钱包的私钥。该密钥对于部署NFT合同并与第2层链进行交互是必不可少的。在Metamask扩展中，可以通过单击钱包帐户旁边的三点菜单图标来导出私钥：

选择 帐户详细信息 / Account Details，然后就可以导出私钥了。拥有私钥后，还需要做两件事：

• 在polygon-nft项目的根目录下创建一个名为.env的文件，加入PRIVATE_KEY=YOUR_EXPORTED_PRIVATE_KEY。
  注意替换YOUR_EXPORTED_PRIVATE_KEY为你的实际私钥。
• 在项目的.gitignore文件中，添加一行.env，这将确保你不会意外地将.env文件提交给源代码管理
  并泄露你的密钥。

由于使用了环境变量文件，因此我们需要在项目中安装另一个依赖项，以使其更易于使用这些变量。从项目目录的根目录运行以下命令：

npm i dotenv

现在让我们去测试网Faucet中获取一些MATIC通证。你可以把钱包地址粘贴到提供的字段中，选择MATIC通证，然后选择Mumbai网络：

提交后，系统会要求你进行确认。这样你地钱包很快就会收到MATIC通证了。

现在让我们更新hardhat.config.js文件，以便告知hardhat我们正在使用Polygon网络。在第一条require语句上方的文件顶部，添加：

require('dotenv').config();
const PRIVATE_KEY = process.env.PRIVATE_KEY;

上面的代码标明我们将使用该dotenv程序包提取环境变量。第二行是创建一个变量，该变量引用在.env文件中为私钥存储的环境变量的值。

接下来，我们需要在文件中找到module.exports对象。它可能仅包含Solidity版本的定义。让我们用以下代码替换之前的module.exports：

module.exports = {
  defaultNetwork: "matic",
  networks: {
    hardhat: {
    },
    matic: {
      url: "https://rpc-mumbai.maticvigil.com",
      accounts: [PRIVATE_KEY]
    }
  },
  solidity: {
    version: "0.7.3",
    settings: {
      optimizer: {
        enabled: true,
        runs: 200
      }
    }
  },
  paths: {
    sources: "./contracts",
    tests: "./test",
    cache: "./cache",
    artifacts: "./artifacts"
  },
  mocha: {
    timeout: 20000
  }
}

看起来内容很多，不过实际上没那么复杂。上面的代码告诉hardhat我们在使用Polygon网络、RPC地址以及私钥。除此之外，就是一些容易理解的配置信息了。

在我们继续之前，最好测试下配置。让我们运行以下命令将Greeter.sol合约部署到Polygon测试网：

npx hardhat run scripts/sample-script.js --network matic

上面的命令声明了要运行的hardhat脚本以及要连接的网络，matic网络是我们在hardhat.config.js文件中定义的。稍等片刻就可以在终端看到如下输出：

Compiling 2 files with 0.7.3
Compilation finished successfully
Greeter deployed to: 0x790a1c9a212A13Fce5C1cfA4904f18bD3540E1e8

你的合约地址应该和我的不一样，只要你看到的和上面类似，就意味着配置文件是正常的。

我们没有运行测试，因为接下来要整个换掉合约文件，因此在这一步我们只需要测试下hardhat.config.js是否正常即可。

好了。

3、编写NFT智能合约

我们将使用OpenZeppelin来编写智能合约，该合约是基于ERC-721实现。因此我们需要安装OpenZeppelin的智能合约库。在项目根目录执行如下命令：

npm install @openzeppelin/contracts

安装好openZeppelin后，我们就可以开始编写智能合约了。打开contracts文件夹并创建一个新的文件NFT.sol，该合约文件非常简单，让我们看一下具体内容：

pragma solidity ^0.8.0;
import "@openzeppelin/contracts/token/ERC721/ERC721.sol";
import "@openzeppelin/contracts/utils/Counters.sol";
import "@openzeppelin/contracts/access/Ownable.sol";
contract MyNFT is ERC721, Ownable {
  using Counters for Counters.Counter;
  using Strings for uint256;
  Counters.Counter private _tokenIds;
  mapping (uint256 => string) private _tokenURIs;
  
  constructor() ERC721("MyNFT", "MNFT") {}
  function _setTokenURI(uint256 tokenId, string memory _tokenURI)
    internal
    virtual
  {
    _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 _tokenURI;
  }
  function mint(address recipient, string memory uri)
    public
    returns (uint256)
  {
    _tokenIds.increment();
    uint256 newItemId = _tokenIds.current();
    _mint(recipient, newItemId);
    _setTokenURI(newItemId, uri);
    return newItemId;
  }
}

由于我们使用了OpenZeppelin的ERC721合约，因此只需要很少的代码。

第一行定义了我们使用的solidiy的版本。

接下来的三行代码引入所需的OpenZeppelin合约，其中ERC-721合约是最重要的。
有了这些合约，我们编写智能合约的效率就大大提高了。

接下来我们定义contract名为MyNFT，它继承自OpenZeppeline提供的ERC721和Ownable合约。

然偶定义一些变量。Counters和Strings用来帮助计数以及将数据转换为字符串，然后我们定义一个变量来保存下一个token的ID。最后，我们定义一个从通证ID到通证URI的映射表。

引入声明和变量定义完成后，我们可以开始实质性的代码了。构造函数实际上就是定义下通证名称和符号。

在最近的OpenZeppelin更新中，其ERC-721合约不再内置setTokenURI函数。这一选择
的初衷可能是减少用户部署合约的gas成本，不过我们还需要这个函数。

没关系，我们可以自己实现。这就是第一个函数的功能。函数_setTokenURI传入参数通证ID
和通证URI，然后将其添加到映射表中。

通过上述操作，我们现在可以使用tokenURI方法返回通证URI的值。这一点很重要，因为这个URI指向了NFT的全部元数据，例如名称、属性以及资产自身。我们必须确保URI保存下来并能够返回给任何对此感兴趣的人。

最后，我们需要一个mint方法，传入一个钱包地址和通证URI作为参数，新的通证将发送到接收地址。

好了，很简单的合约，对吗。

4、测试NFT合约

在第一个测试中，我们使用Polygon Mumbai测试网来测试hardhat配置文件是否正确，不过现在我们要使用hardhat的内存链来测试NFT合约。

为此，我们回到hardhat.config.js文件，暂时将defaultNetwork从matic修改为hardhat。
你也需要将config中的如下部分注释掉：

matic: {
  url: "https://rpc-mumbai.maticvigil.com",
  accounts: [PRIVATE_KEY]
}

保存修改。

接下来有两件事要做。首先找到项目根目录下的artifacts文件夹并删除其中的contracts目录。然后找出项目根目录下的contracts目录并删除其中的Greeter.sol文件。

现在就只剩下NFT.sol合约了。我们还需要更新测试文件，在test目录中，打开sample-test.js文件，更新为如下内容：

const { expect } = require("chai");
describe("NFT", function() {
  it("It should deploy the contract, mint a token, and resolve to the right URI", async function() {
    const NFT = await ethers.getContractFactory("MyNFT");
    const nft = await NFT.deploy();
    const URI = "ipfs://QmWJBNeQAm9Rh4YaW8GFRnSgwa4dN889VKm9poc2DQPBkv";
    await nft.deployed();
    await nft.mint("0xd72203a26D887b60Af3a11178eF4A48BE8DecbA6", URI)
    expect(await nft.tokenURI(1)).to.equal(URI)
  });
});

在上面的测试中，我们读取合约并部署，然后mint一些通证到一个假想的以太坊地址和一个通证URI。注意URI的格式。我们希望利用IPFS和Pinata来提供元数据，并希望可以利用任何IPFS网关解析该元数据，而不局限于Pinata。将URI按此格式化有助于验证元数据的解析。

上面的URI是伪造的，不过很快我们将创建一个真正的URI并使用它在Polygon网络上mint一个NFT通证。在终端输入以下命令测试合约：

npx hardhat test

我们可以编写很多像这样的测试，不过这留给你来完成了。

现在我们准备好在Polygon Mumbai测试网上mint一个通证了。

5、mint nft通证

在我们实际mint一个NFT通证之前，需要首先创建一个资产并将其pin到IPFS。
我们使用下面这个图像：

我们将利用Pinata将此文件pin到IPFS网络。点击这里 注册并登录，然后前往Pin Manager上传文件，上传完成后，就可以在Pin Manager 表中看到文件的IPFS CID，拷贝这个CID，例如QmQRDYPTprDPknn3zE2ZSpc8DjnUKfYztyaeMBYdR8GDdw，后面会用到。

我们已经上传了资产，接下来还需要上传NFT对应的元数据的JSON文件。这听起来很困难，但实际上很简单。用文本编辑器创建一个文件，内容如下：

{
  name: "My NFT", 
  description: "This is my NFT", 
  image: "ipfs://QmQRDYPTprDPknn3zE2ZSpc8DjnUKfYztyaeMBYdR8GDdw"
}

你可以将NFT随意命名，可以提供任何描述文本。不过image属性一定要指向前面得到的CID。由于我们希望Pinata之外的IPFS网关也可以解析URI，因此使用格式：ipfs://YOUR_CID。

上述操作完成后，将文件保存为metadata.json，同样利用Pinata Pin Manager上传该文件并记录得到的IPFS CID。

接下来我们从命令行来部署NFT合约并mint一个NFT通证。让我们来修改下sample-script.js文件，首先更名为deploy-script.js，内容替换为：

const hre = require("hardhat");
async function main() {
  const NFT = await hre.ethers.getContractFactory("MyNFT");
  const nft = await NFT.deploy();
  await nft.deployed();
  console.log("NFT deployed to:", nft.address);
}
main().then(() => process.exit(0)).catch(error => {
  console.error(error);
  process.exit(1);
});

要部署到Mumbai测试网，我们需要更新hardhat.config.js文件。将默认网络改回matic，
取消matic部分的注释。

在终端执行如下命令：

npx hardhat run scripts/deploy-script.js --network matic

一切顺利的话，NFT合约将成功mint，终端的输出将包含合约地址，拷贝下来，因为后面
需要此地址来mint我们的第一个NFT通证。

为此，让我们创建一个新的脚本文件mint-script.js，并在文件中添加如下内容：

const hre = require("hardhat");
async function main() {
  const NFT = await hre.ethers.getContractFactory("MyNFT");
  const URI = "ipfs://YOUR_METADATA_CID"
  const WALLET_ADDRESS = "YOUR_WALLET_ADDRESS"
  const CONTRACT_ADDRESS = "YOUR NFT CONTRACT ADDRESS"
  const contract = NFT.attach(CONTRACT_ADDRESS);
  await contract.mint(WALLET_ADDRESS, URI);
  console.log("NFT minted:", contract);
}
main().then(() => process.exit(0)).catch(error => {
  console.error(error);
  process.exit(1);
});

脚本很简单，需要的参数是我们上传到Pinata的元数据的URI、以太坊钱包地址和部署的NFT合约的地址。

保存文件并在终端运行如下命令：

npx hardhat run scripts/mint-script.js --network matic

假设没有错误，我们就成功的mint了之前创建的资产的NFT通证，它已经在你的钱包中了。为证明这一点，我们创建一个新的脚本文件get-token-script.js，添加如下内容：

const hre = require("hardhat");
async function main() {
  const NFT = await hre.ethers.getContractFactory("MyNFT");
  const CONTRACT_ADDRESS = "YOUR_CONTRACT_ADDRESS"
  const contract = NFT.attach(CONTRACT_ADDRESS);
  const owner = await contract.ownerOf(1);
  console.log("Owner:", owner);
  const uri = await contract.tokenURI(1);
  console.log("URI: ", uri);
}
main().then(() => process.exit(0)).catch(error => {
  console.error(error);
  process.exit(1);
});

上面的脚本查询第一个通证的持有者，同时提取通证的URI。在终端运行如下命令：

npx hardhat run scripts/get-token-script.js --network matic

输出结果类似下面这样：

Owner: 0xd7220ab26a887a60Af3a11178eF4A48BE8DncbA6
URI:  ipfs://QmZu6UUMHo2bHLiRMZCoQf7hiSmnFVVzWqnEAyF9SJwxhx

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原文链接：Pologon NFT开发教程 — 汇智网