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币圈乱象终结者! 以太坊新STO方案详解

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“现在两根金条放这儿,你告诉我哪一根是高尚的,哪一根是龌龊的”   ——《潜伏》谢若林

STO:币圈乱象终结者

随着数字货币和ICO市场的逐渐冷却,以监管合规为特点的证券型通证发行(Security Token Offering,证券型通证发行,简称STO)开始获得广泛关注。

STO是将证券的发行、交易以及其他生命周期中的事件放到区块链账本上管理的方式。既然是证券,就必须符合证券法的监管。证券型通证在现实中必须有某种金融资产和权益作为内在价值支撑,例如公司股权、债权、黄金、房地产投资信托、可转债的转换权等。

技术方面,9月14日,开发者Stephane Gosselin在以太坊改进方案(EIP)中提出了一种以太坊上实现STO的技术方案ERC1410,称为“部分可替代通证标准(Partially Fungible Token Standard)”,是一种兼容ERC20和ERC777标准的证券型通证发行标准。

笔者将从代码层面,为您剖析ERC1410提案的实现细节,帮助开发者深入理解以太坊ERC1410实现可监管证券型通证的细节。

从Fungible定义说起

要搞清什么是“部分可替代通证标准(Partially Fungible Token Standard)”,就需要从Fungile的定义讲起。

Fungible一般被翻译为“可替代的”或“可互换的”,根据Wikipedia上的定义:

在经济学中,Fungibility指的是物品可以根据特定单位进行互换的属性。

比方说,黄金可以根据重量单位进行互换,纯度100%的1公斤黄金可以和任意同纯度的1公斤黄金互换,而不管它是硬币、铸锭还是其他的状态。其他可互换的物品包括轻质原油、公司股票、债券、贵金属以及货币等等。

可替代性仅指每单位物品与另一同类物品每单位之间的等价性,而不是指一种物品与另一种物品的交换,比如以物换物。

在以太坊上,所有的ERC20 Token都是“可替代通证”(Fungible Token,简称FT),同一通证内两个相等单位的Token并无差别。Bitcoin与Ether也是可替代的,我的一个Ether跟你的一个Ether并无差别。

与可替代通证相反的叫做“不可替代通证”(Non-Fungible Token,简称NFT)。不可替代通证中的每一个Token都是独一无二的。比如一部2002年的诺基亚无法与一部2018年的智能手机相互替换,因为它们在各自的功能、型号、外观等属性上千差万别,无法通过一种可互换的基础单位进行替代。在以太坊上,ERC721标准即为不可替代通证的标准,ERC721标准中主要刻画了不同属物品的所有权转移。在2017年底流行的CryptoKitties(加密猫游戏)就是基于ERC721实现的。

Partially Fungible Token是什么

如果把可替代通证与不可替代通证看做两端,部分可替代通证(Partially Fungible Token,简称PFT)就是兼具了可替代性和不可替代性2种属性的通证形态。

部分可替代通证是如何做到兼具可替代性和不可替代性的呢?

ERC1410引入一个新的名词叫作“Tranche”,在证券行业中通常翻译为“分级”(例如AAA级、AA级、次级),目的是将通证持有者的账户内Token分成不同的tranches份额,比如用户Alice拥有100个Token,其中tranche1是20个,tranche2是30个,tranche3是50个。不同的tranche具有不同的属性(元数据,metadata),基于这些元数据,对tranche进行不同的控制。比如tranche1只能用作投票,tranche2只能用于股权确认,tranche3只能用于流通交易。从而在更小的业务粒度上管理账户的数字资产。

不支持tranche的通证账户:数字货币

支持tranche的通证账户:

数字货币

ERC1410技术细节剖析

ERC1410提案的核心部分是tranche,所有提供的操作接口都围绕tranche展开。每个tranche用一个key(类型为bytes32)表示,每个账户地址下可以有多个tranches。

与tranche有关的查询接口

查询某个账户下指定 tranche 的余额:

function balanceOfByTranche(bytes32 _tranche,address _tokenHolder) external view returns (uint256);

查询某个账户下所有的tranches:

function tranchesOf(address _tokenHolder) external view returns (bytes32[]);

与tranche有关的转账接口

举个例子,Alice想要用自己的账户给Bob的账户转账,那么她需要考虑如下问题:

  1. 要选取的是账户中哪个tranche?
  2. 要转到Bob账户的哪个tranche?
  3. 转账的数量是多少?

针对问题1,可以指定一个tranche,或默认的1个或多个tranches(默认tranches将在后文讲述);针对问题2,由业务逻辑决定;针对问题3,需要由接口指定。

sendByTranche

function sendByTranche(bytes32 _tranche,address _to,uint256_amount,bytes _data) external returns (bytes32);

上述接口表示从调用者的指定tranche转指定金额到目的账户。

  • 如果转账交易不能完成,函数必须revert;
  • 如果转账成功,必须emit SentByTranche event;
  • 如果转账成功但接收者的tranche与发送者的tranche不同,则必须emit ChangedTranche event;
  • 返回值为目的账户接受此次转账的tranche;
  • 最后一个参数_data,可以将目标tranche直接用此参数指定,或存放任何与该交易相关的数据,比如授权信息。

sendByTranches

function sendByTranches(bytes32[] _tranches,address[] _tos,uint256[] _amounts,bytes _data) external returns (bytes32);

上述接口是sendByTranche接口的升级版本,从指定的多个tranches中,往多个目标地址进行转账。

  • 如果转账交易不能完成,函数必须revert;
  • 如果转账成功,必须emit SentByTranche event;
  • 如果转账成功但接收者的tranche与发送者的tranche不同,则必须emit ChangedTranche event

sendByTranche、sendByTranches接口均为交易发起者(msg.sender)对自有账户的操作。

ERC1410基于 ERC777继承了交易员(operator)的相关概念,允许某个交易员代表某个账户持有者基于tranche进行转账。operatorSendByTranche和operatorSendByTranches就是该类型接口。

operatorSendByTranche:

function operatorSendByTranche(bytes32 _tranche,address _from,address _to,uint256 _amount,bytes _data,bytes _operatorData) external returns (bytes32);

  • 如果一个未被授权(isOperatorForTranche)的地址调用,函数必须revert;
  • 如果转账成功,则必须emit SentByTranche event;
  • 如果转账成功且接收者的tranche与发送者的tranche不同,则必须emit ChangedTranche event。

operatorSendByTranches:

function operatorSendByTranches(bytes32[] _tranches,address _from,address _to,uint256[] _amounts,bytes _data,bytes _operatorData) external returns (bytes32[]);

  • 如果一个未被授权(isOperatorForTranche)的地址调用,函数必须revert;
  • 如果转账成功,则必须emit SentByTranche event;
  • 如果转账成功且接收者的tranche与发送者的tranche不同,则必须emit ChangedTranche event。

默认tranche管理

setDefaultTranches:

为了保证与ERC777、ERC20的兼容性,当调用send时,需要决定从哪个或哪几个tranches中转出。为解决这个问题,可以指定某一个或某几个tranches为默认。

function setDefaultTranche(bytes32[] _tranches) external;

设置默认tranches,这样在调用send时,将从default tranches中转账。

getDefaultTranches:

function getDefaultTranches(address _tokenHolder) external view returns (bytes32[]);

获得某个账户的默认tranches。如果返回值为空,则调用send会抛出异常。如果返回多个,则可以按照某种策略进行转出。

交易员(Operator)相关接口

交易员可以被授权操作:

  • 所有账户的所有tranches
  • 所有账户的某个特定的tranche
  • 某个特定账户的所有tranches(包括现在与未来的)
  • 某个特定账户的特定tranche

defaultOperatorsByTranche:

function defaultOperatorsByTranche(bytes32 _tranche) external view returns (address[]);

返回具有所有账户的某个特定tranche的默认操作员列表。

authorizeOperatorByTranche:

function authorizeOperatorByTranche(bytes32 _tranche,address _operator) external;

消息发送者授权给某个交易员某个特定tranche的操作权。每次被调用,必须emit AuthorizedOperatorByTranche event。

revokeOperatorByTranche:

function revokeOperatorByTranche(bytes32 _tranche,address _operator) external;

消息发送者撤销某个交易员对某个特定tranche的操作权。每次被调用,必须emit RevokedOperatorByTranche event。

(注: 此Operator仍有可能通过defaultOperatorsByTranche或defaultOperators拥有对此tranche的操作权。)

isOperatorForTranche:

function isOperatorForTranche(bytes32 _tranche,address _operator,address _tokenHolder) external view returns (bool);

查询_operator是否是某个账户特定tranche的操作员。

兼容性

为了使新标准与ERC20/ERC777(另一个NFT标准)兼容,需要定义在transfer/send操作时,哪些tranches会被用到。ERC1410中扩展的getDefaultTranches/setDefaultTranche规则将会被用到。

function getDefaultTranches(address _tokenHolder) external view returns (bytes32[]);

function setDefaultTranche(bytes32[] _tranches) external;

token的创建者必须为所有的通证持有人定义默认的tranche(s)(使用tranchesOf),以供ERC20/ERC777相关函数使用。而每个单独的账户所有者也可以针对性的修改其默认tranche(s)。

以下行为是在实施ERC777函数中的注意点:

  • send()必须调用getDefaultTranche获得默认tranche
  • operatorSend()必须调用getDefaultTranche获得默认tranche
  • burn()必须调用getDefaultTranche获得默认tranche
  • operatorBurn()必须调用getDefaultTranche获得默认tranche
  • balanceOf()必须遍历token持有者的所有tranche得到总值
  • totalSupply()必须计算合约中的所有token
  • defaultOperators()必须返回能操作所有账户与tranche的操作员列表
  • authorizeOperator()必须针对msg.sender的所有tranche进行授权
  • revokenOperator()必须撤销操作员对msg.sender所有tranche的授权
  • isOperatorFor()必须查询_operator是否对_tokenHolder的所有tranches具有授权
  • 无论何种原因,如果token总量增加,必须emit两个event : Minted(),MintedByTranche()
  • 无论何种原因,如果token总量减少,必须emit两个event : Burned(),BurnedByTranche()
  • authorizeOperator()必须emit AuthorizedOperator()
  • revokeOperator()必须emit RevokedOperator()

应用场景

ERC1410带来的部分可替换通证能力,为证券通证化带来了可能。通过关联元数据,还能带来丰富的功能逻辑和更灵活的权限控制。

证券型通证发行

  • 对证券型通证增加元数据来实现细粒度功能控制。比如股权和投票权分离机制下,一些tranche对应股权信息,一些tranche对应投票权。
  • 通证锁定机制。部分通证具有锁定期,比如25%锁定一年,75%锁定两年。则可以划分成三个tranches:不受限部分,受限1年部分,受限2年部分。没到达锁定期前,不能将受限Token转出到不受限制的tranche中;但是可以对相同tranche的Token进行互转。
  • 关联公共数据到证券(比如发行者信息,KYC/AML,相关法律文件),加强通证的信息披露和合规能力。

游戏点卡控制

游戏内的道具需要用点卡购买,为吸引玩家,玩家存入10个点数(Token)赠送2个点数(此刻玩家一共获得12个点数)。但从细粒度来看,这12个点数分为两个 tranches:10个是玩家自有的,可提现但需要优先消费;2个是系统赠送的,不可提现可后消费。在智能合约内就可以实现对不同tranches的不同控制逻辑。

总结

STO的兴起,意味着区块链通证主动进入证券法的监管范围。ERC1410结合可替代通证和证券业务的特点,在技术层面将通证分割成不同的tranches(份额),不同tranches拥有不同的业务逻辑,从而赋予智能合约对通证的细粒度控制能力。

虽然ERC1410目前还处于草案阶段,需要在社区进行广泛听证、讨论后才能正式实施,但从可监管的角度来看,ERC1410依旧是证券通证化的一个良好开端,笔者团队也将持续跟进,为读者解读标准的后续进展。

参考链接

ERC 1400: Security Token Standard #1411

https://github.com/ethereum/EIPs/issues/1411

ERC 1410: Partially Fungible Token Standard #1410

https://github.com/ethereum/EIPs/issues/1410

Security Token Standard

https://github.com/SecurityTokenStandard/EIP-Spec

作者简介:Codefine好码安全团队专注于智能合约安全审计和全生命周期管理, 已为全球多家交易所、钱包、公链做过智能合约安全审计和开发管理。团队通过独有的多维审计引擎,持续为合作伙伴提供正确、安全、可用的智能合约基础设施。

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