干货 | 详细分析NFT购买过程以及科学家如何抢购NFT的

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    来源&作者：iamcatcher
    本文基于自己近期的学习以及和群友讨论总结，作为一个记录，最后是自己对NFT行业现状一点思考，刚接触区块链和以太坊编程难免有错误，欢迎大家指正和交流。
    NFT购买过程
    
    简单来说购买过程就是你的钱包和NFT 合约进行交互，从你的钱包转账0.176ETH到合约，调用合约mint方法后，生成两个NFT代币，代币转移到你的钱包，你获得这个NFT。
    关于NFT合约的内容可以参考以下文章：NFT及OpenSea交易背后的技术分享 — Mirror
    NFT购买过程详解
    将你从项目方的官方网站上点击mint按钮，从浏览器到以太网网络端到端交互过程详细打开：
    
    NFT购买过程
    1、点击Mint按钮
    大家登陆项目网站，Chrome上连接自己的钱包，然后点击mint按钮。网页上的JavaScript代码基于项目的mint价格，合约地址等生成raw transaction数据，主要包含以下几个关键字段
    
nonce: nonce,
    gasLimit: "21000",
    maxFeePerGas: "300",
    maxPriorityFeePerGas: "10",
    to: "0x198478f870d97d62d640368d111b979d7ca3c38f",
    value: "176000000000000000",
    data: "0xa0712d680000000000000000000000
    000000000000000000000000000000000000000002"
    
  • gasLimit – 交易可以消耗的 Gas 的最大数量。单位gwei
  • to – 接收地址（这里是NFT的合约地址，交易将执行合约代码）
  • nonce – 用于跟踪账户已执行的交易总数
  • value – 从转账 ETH 的金额 （以 WEI 为单位，这里为0.176 ETH购买NFT）
  • data – 和合约交互，调度mint函数，mint数量2个
        Function: mint(uint256 tokenQuantity) MethodID: 0xa0712d68 [0]: 00000000000000000000000000000 00000000000000000000000000000000002
  • maxPriorityFeePerGas - 作为矿工小费包含的最大 gas 数量
  • maxFeePerGas - 愿意为交易支付的最大 gas 数量

    2、TX签名
    网页代码与Metamask交互，会弹出窗口让你确认本次交易。点击确认后，Metamask会使用你的钱包私钥进行签名，以确保这个交易是你本身授权的，后续以太坊网络会进行校验。
    3、发送TX到node验证
    交易TX被Metamask发送到Metamask的以太坊node（默认配置），node对TX进行校验，确保交易不被仿冒。
    4、广播TX到以太坊网络
    交易TX被发送到以太坊网络的相邻节点，然后再相互广播到相邻接点。这时你的交易就可以在etherscan.io上查看到，状态是pending状态。
    5、矿工node接收到TX
    矿工node会将同步过来的tx都放到一个叫Txpool/Mempool地方，这个地方是很多事情的关键，需要展开来讲一下：
    
    Txpool代码流程（借用以太坊源码分析之txpool的图）
    Txpool的数据来源主要来自：
    本地提交，也就是第三方应用通过调用本地以太坊节点的RPC服务所提交的交易；
    远程同步，是指通过广播同步的形式，将其他以太坊节点的交易数据同步至本地节点;
    Txpool中分了Queue和Pending两个队列，首先新收到TX会基于规则判断后先放到Queue这个队列，然后再添加Pending队列等待挖矿加入新增的块。
    主要规则如下：
    1）优先处理Gasprice高的TX
    2）本地TX优先处理，过于远程同步
    3）每个节点会设置最低Gasprice，低于这个值的远程TX会被丢弃
    Pending中的TX，被Miner模块获取并验证，用于挖矿；挖矿成功后写进区块并被广播。Miner取走交易是复制，Txpool中的TX并不减少。TX被写进链后才从Txpool删除。
    Gas过低的TX，会被一直卡在Txpool得不到处理，需要可以提高Gas让它被处理。
    详细代码分析可以参考死磕以太坊源码分析之txpool
    GasWar：发生热门交易时，大家为了自己的TX可以被优先处理，争相提升Gas费的场景
    6、矿工出块TX被打包
    矿工选取TX后开始挖矿，再找到一个区块的Solution后广播到以太坊网络。
    7、出块被验证
    在其他矿工节点验证后，该区块正式上链，这事我们TX结果可以在etherscan.io上查看到。
    8、TX状态同步
    相关状态返回本地，可以在Metamask上查询到。
    参考文档：
    Life Cycle of an Ethereum Transaction
    Transaction lifecycle on the Ethereum blockchain
    The Influence Factors on Ethereum Transaction Fees
    合约是如何被执行的
    简单说我们发送的交易会被转换成一个Message对象传入EVM，而EVM则会根据Message生成一个Contract对象以便后续执行。基于我们转入的Data转为合约的input调用mint函数。
    详细看EVM介绍参考如下文档：
    easy-evm
    learnblockchain.cn
    NFT预售与公开销售
    预售只是针对特定用户才能购买，公开销售就是大家都可以抢购。
    这里主要需要回答两个技术问题：
    1、如何限制特定钱包才能mint？
    2、预售和公开销售之间是如何状态切换的？
    白名单机制
    白名单现在普遍使用默克尔树来实现，简单来说将所有白名单钱包地址作为默克尔树的叶子节点，生成一个Root hash。在合约中只需要存储Root hash值，在调用mint函数时网页的JS代码基于钱包地址生成proof（地址的上级父节点hash），合约就可以校验该地址是否属于白名单。
    以C01的合约为例：0x6fd053bff10512d743fa36c859e49351a4920df6
    
    在预售和公开销售时通过 SetRoot更新hash（C01两次销售都采用白名单方式，公开销售采取验资抽奖的方式）
    
    详细原理和代码参考下面文章：Using Merkle Trees for NFT Whitelists
    销售状态切换
    常用两种方式：1）通过在合约判断时间点，比如2022-01-01 18:00 UTC开始公开销售2）通过状态判断，及在合约设置状态变量，比如以XRC的合约为例，判断Status.PublicSale状态，这个是调用合约中SetStatus进行设置。
    
    科学家如何抢够NFT
    科学家使用程序抢购NFT，就是使用各种手段使自己的交易TX可以先于别人被矿工打包，在售罄前完成NFT mint。同时科学家都是追求完美的，最完美的结果当然是自己的TX出现在第一个满足公开销售状态的区块里，也就是抢Block0。
    两种场景的Block0如下图，同时做到Block0还可以避免后续大家抢购发生的Gaswar，减少抢购成本。但现在越来越卷，Block0也会发生Gaswar，比如XRC公开销售不到200个，进入Block0的科学家TX数>200，也有不少因为Gas给低了执行靠后没有抢到。
    
    两种场景下的Block0
    科学家用的手段总结大概以下三点：
    1、信息获取时延更低
    类似金融量化交易，基金都是期望自己的服务器和交易所通信的时延更低。区块链也是类似，比如CEX大家都会就近接入中心化交易所的服务器。NFT mint和DeFi的交易发生在以太坊网络中，大家追求的更快的以太坊Node或者接入大矿池的网络，更快监控到Txpool的pending TX，获取需要的信息让程序及时执行。
    2、交易走的路径更短
    1）、直接看了上面的TX交互过程，科学家的选择肯定直接通过程序和NFT的合约进行交互。
    2）、通过在链上部署自己的合约，通过私有合约和NFT合约交互。虽然私有合约需要外部TX触发，但合约可以批量化购买，特别适合不限制mint数量的NFT。（现在越来越多的NFT限制调用方是合约）
    3、批量提交交易
    除了上面提到通过私有合约mint之外，如果项目限制了每个地址的mint个数，可以通过Flashbots打包多个TX一起提交。
    合约mint
    一个合约抢购的例子，YOKAI公开发售后。科学家利用私有合约，一共抢购了mint750个。详细见TX 。
    YOKAI合约代码，没有限制一个地址可以mint多少个，只限制一次tx只能mint 2个。所以被科学家包场了。
    
    神器Flashbots
    Flashbots详解见伟总这篇精彩介绍和官方文档：Flashbots：如何从没有ETH的钱包取出资产或交互合约 — Mirror
    使用Flashbots的有几点好处：
    1）可以批量打包TX一起提交，可以自主控制打包TX的先后顺序。2）Flashbots提交的TX不会出现在Txpool，出现在链上之后才会被大家看到。这样就提供了TX的隐秘性，所以很多DeFi量化交易平台宣传自己接入Flashbots。（个人认为这只是暂时的，随着Flashbots广泛使用，Flashbots提交的TX还是会被监控）
    3）通过Flashbots mint失败了不会被收Gas费
    Flashbots抢购我们以冷兔XRC的公售为例：
    
    易老板发推说公售不会科学家公售，但结果是在block=14020984 Block0解决战斗，全部科学家包场。
    项目方发送的setStatus TX在14020982时在TXpool被监听到
    
    然后有科学家把setStatus TX和自己的mint tx一起用flashbots打包了，发送给矿工。这里科学家把setStatus TX放到了第一，虽然它Gas低，将自己的mint tx排在后面，最终tx在984块入链。
    Flashbots打包查询链接
    
    烧区块
    简单说就是一直不停的发tx，发得多mint成功的概率就大，撞大运还可能会挤进Block0。这个方案问题在于会很消耗Gas费，属于有钱任性的玩法。烧区块一般考虑开始时间，每次Tx间隔，发送次数，gas费用等，这个一般都是大家根据项目时间，监控pending tx，链上出块速度等考虑。
    冷兔公售抢购时就有大量科学家使用烧区块的方式抢购成功，可考察这个钱包
    如何防科学家
    随着科学家抢购的出现，越来越多的项目开始用各种办法防科学家抢购，这些方法的本质都是限制科学家直接调用合约mint，让项目方选定的人才能mint
    1、只通过白名单方式发售
    项目发售全部使用白名单机制，这样项目方通过规则筛选出认为是真正欣赏项目的人。
    但有规则就有对策，等级+邀请人数，就出现了聊天机器人和工作室养号卖邀请人头；创作艺术就出现淘宝找人代画；现在发展到限时邀请进Discord；让大家猜谜做任务等各种玩法。
    项目方是绞尽脑汁和刷白名单的工作室斗智斗勇，普通NFT玩家也被各种规则耍得团团转。
    2、公售采用验资抽奖方式
    如NFT公售时，提前验证钱包需要一定金额的ETH，然后通过系统抽奖给出中奖名单。但很多项目方为了省事不愿意做一个1:1的抽奖系统，最后公售名单大幅超售，最后还是大家抢购。
    3、在服务端签名验证mint
    类似最近火热的HAPE的做法，公开的NFT合约限制只能一个私有的闭源的合约才能mint。闭源合约后项目方后台服务器交互， 这个方案从技术上来说还是走web2中心化思路和web3去中心化的理念好像有点冲突。
    
    NFT未来如何发展
    肝过白名单人都觉得现在NFT行业很不健康，但NFT行业还在早期，有问题就有市场肯定会有人出来解决问题。
    NFT发售需要公开公证透明，个人觉得解决的思路还是可以借鉴现实生活的大家熟悉的两个场景：
    1、新股发售，交易所进行账户交易时长、验资等门槛，然后摇号抽奖发售。
    2、京东茅台抢购，京东平台进行账户认证、抢购公平性保证等
    这两个场景都是通过平台的权威性来保证公平，但在web3应该会有基于区块链合约的新方案来实现类似的功能，就像现在DeFi市场的各种交易协议，不久将来可能会出现NFT发售协议，提供一种公平公证透明的发售模式。具体怎么做我还在学习思考中，也欢迎大家指导讨论。
    未来应该是NFT项目方接入一个NFT发射平台，项目方更专注于艺术创作和路线图的演进，投资者更专注于项目的内容和前景，而发射平台通过技术解决现在NFT发售的各种问题。
    
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