[论文解读] Non-Fungible Token (NFT): Overview, Evaluation, Opportunities and Challenges

Qin Wang, Rujia Li+2 more|arXiv (Cornell University)|May 16, 2021

Blockchain Technology Applications and Security参考文献 39被引用 591

一句话总结

这份技术报告系统性研究 NFT 生态系统，详细介绍核心组件、协议、标准、安全评估、机会与尚待解决的挑战。它是对 NFT 技术及其治理、隐私和互操作性问题的首批全面分析之一。

ABSTRACT

The Non-Fungible Token (NFT) market is mushrooming in recent years. The concept of NFT originally comes from a token standard of Ethereum, aiming to distinguish each token with distinguishable signs. This type of token can be bound with virtual/digital properties as their unique identifications. With NFTs, all marked properties can be freely traded with customized values according to their ages, rarity, liquidity, etc. It has greatly stimulated the prosperity of the decentralized application (DApp) market. At the time of writing (May 2021), the total money used on completed NFT sales has reached $34,530,649.86$ USD. The thousandfold return on its increasing market draws huge attention worldwide. However, the development of the NFT ecosystem is still in its early stage, and the technologies of NFTs are pre-mature. Newcomers may get lost in their frenetic evolution due to the lack of systematic summaries. In this technical report, we explore the NFT ecosystems in several aspects. We start with an overview of state-of-the-art NFT solutions, then provide their technical components, protocols, standards, and desired proprieties. Afterward, we give a security evolution, with discussions on the perspectives of their design models, opportunities, and challenges. To the best of our knowledge, this is the first systematic study on the current NFT ecosystems.

研究动机与目标

• 概括当前 NFT 解决方案的设计模型，并识别用于构建 NFT 的核心技术组件。
• 呈现 NFT 系统的协议、标准及目标属性。
• 利用 STRIDE 进行安全评估，识别漏洞与防御措施。
• 探索 NFT 在游戏、活动、艺术和元宇宙等领域的未来机会。
• 突出在可用性、治理、隐私与可扩展性方面的尚未解决的挑战。

提出的方法

• 分析用于自顶向下和自底向上的 NFT 创建模型的设计模式与工作流程。
• 描述代币标准 ERC-20、ERC-721 和 ERC-1155 及其对 NFT 表现的影响。
• 应用 STRIDE 威胁建模评估真实性、完整性、保密性、可用性和授权风险。
• 回顾概念验证和现实世界的 NFT 应用以说明机会。
• 讨论与 NFT 市场相关的实际治理、法律与税收考虑。

实验结果

研究问题

• RQ1 支撑 NFT 系统的基本设计模式和协议组件是什么？
• RQ2 当前 NFT 代币标准（ERC-20、ERC-721、ERC-1155）如何影响 NFT 的功能性与互操作性？
• RQ3 NFT 生态系统中存在哪些安全与隐私风险，哪些防御是可行的？
• RQ4 NFT 在游戏、艺术、活动和元宇宙中能带来哪些机会？
• RQ5 NFT 系统在可用性、治理和可扩展性方面的主要开放挑战是什么？

主要发现

• NFT 生态系统将区块链、智能合约和存储结合在一起，具有两种主要设计模式：自顶向下的 NFT 创建和基于模板的自底向上创建。
• ERC-721 与 ERC-1155 支持非同质化和多代币表示，而 ERC-20 表示同质化代币；这些标准影响 NFT 的互操作性与用例。
• 基于 STRIDE 的安全分析强调风险如欺骗、篡改、否认、信息披露、拒绝服务与权限提升，并提出如形式化验证和隐私保护合约等防御。
• NFTs 在游戏（转售版税、数字收藏品）、活动票务、数字艺术溯源与元宇宙等领域开启了新的商业模式，推动去中心化应用和市场的增长。
• 隐私、数据可用性、跨链互操作性以及监管因素是 NFT 采用与治理中的关键挑战。