清華大學互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院
摘要：
近日，有關我國央行數(shù)字貨幣（Digital Currency Electronic Payment，簡稱DC/EP）的消息密集發(fā)布，引發(fā)社會熱議。本文對 DC/EP 關鍵性技術進行了具體探討。
近日，有關我國央行數(shù)字貨幣（Digital Currency Electronic Payment，簡稱DC/EP）的消息密集發(fā)布，引發(fā)社會熱議。目前央行已經(jīng)基本完成頂層設計、標準制定、功能研發(fā)、聯(lián)調測試等工作。在遵循穩(wěn)步、安全、可控原則下，從 2019 年年底開始在深圳、雄安、成都、蘇州進行內部封閉試點測試。DC/EP 首批試點機構包括工、農(nóng)、中、建四家國有大行和移動、電信、聯(lián)通三大運營商，試點場景包括交通、教育、醫(yī)療、消費等領域。后續(xù)將不斷優(yōu)化 DC/EP 功能，穩(wěn)妥推進數(shù)字化形態(tài)法定貨幣出臺應用。
數(shù)字貨幣的市場接受程度取決于其技術架構在內的頂層設計，因此央行在研發(fā)之初就高度重視其市場服務能力和競爭能力，重點關注支付便捷性、體系安全性、操作靈活性、應用場景多元化、系統(tǒng)高效性等能力。根據(jù)央行相關人員（易綱、姚前、穆長春等）的論文和公開講話，央行法定數(shù)字貨幣系統(tǒng)有可能采用分布式的系統(tǒng)架構，結合云計算技術優(yōu)勢部署業(yè)務體系，為海量數(shù)字貨幣交易提供有效支撐。DC/EP 的發(fā)行或將采用“一幣兩庫三中心”架構，具體架構包括安全可信基礎設施、發(fā)行系統(tǒng)與存儲系統(tǒng)、登記中心、支付交易通信模塊、終端應用模塊五個部分（見下圖1）。
△ 圖1 DC/EP系統(tǒng)實現(xiàn)架構
安全可信基礎設施。數(shù)字貨幣基礎設施包括認證中心、可信服務管理模塊、大數(shù)據(jù)分析中心等。其中，認證中心主要負責簽發(fā)數(shù)字貨幣相關的數(shù)字證書，提供簽發(fā)數(shù)字貨幣相關的數(shù)字證書接口，為數(shù)字貨幣交易各方提供安全支付通道?？尚欧展芾砟K主要基于云計算提供各參與方應用發(fā)行與管理、認證并授權數(shù)字貨幣應用使用其相關業(yè)務的功能。大數(shù)據(jù)分析中心，主要運用大數(shù)據(jù)、云計算等技術分析客戶交易行為，保障數(shù)字貨幣交易安全、規(guī)避違法行為等。大數(shù)據(jù)分析中心直接服務對象為央行和商業(yè)銀行，還可能包括由央行授權的政府機關和協(xié)會。針對可疑事件進行事前預警和事后追責，并為央行實施宏觀慎重監(jiān)管提供依據(jù)。
發(fā)行系統(tǒng)與儲存系統(tǒng)。主要包括發(fā)行庫與銀行庫。其中，發(fā)行庫是指存放央行數(shù)字貨幣發(fā)行基金的數(shù)據(jù)庫；銀行庫是指商業(yè)銀行存放數(shù)字貨幣的數(shù)據(jù)庫，接受大眾的數(shù)字貨幣申請并提供兌換服務。
登記中心。登記中心主要負責記錄數(shù)字貨幣與用戶身份的對應關系、數(shù)字貨幣交易流水，完成數(shù)字貨幣從產(chǎn)生、流通、清點核對到消亡的全流程的信息登記。服務于日?？蛻舨樵?。主要由央行和銀行共同來承擔。
支付交易通信模塊。交易通信模塊主要包括在線交易通信、離線通信交易等。其中在線交易通信通過交易網(wǎng)絡利用智能終端實現(xiàn)在線支付，基于離線交易通信通過智能終端實現(xiàn)離線交易。
終端應用模塊。終端應用模塊包括移動終端、客戶端、安全模塊等。其中移動終端由消費者、商戶等持有，集成了通信模塊和安全模塊，具體表現(xiàn)為基于硬件或者基于軟件的電子錢包。電子錢包可以通過移動通信網(wǎng)絡與支付平臺連接，也可與其他電子錢包終端進行近場交易。電子錢包是 DC/EP 的承載者和轉移者，是 DC/EP 系統(tǒng)中的新增者，預計未來也將持牌運營，我們猜測可能會從第三方支付公司或者金融機構服務提供商中遴選出合格機構并頒發(fā)運營牌照。每一個錢包對應一對公鑰和私鑰，由央行簽發(fā)，公鑰代表國家信用，私鑰代表錢包用戶對 DC/EP 的所有權。未來是否承擔 DC/EP 托管和代發(fā)等職責有待央行的進一步職能定位。
DC/EP技術和推廣應用中可能涉及的經(jīng)濟學理念
DC/EP 的覆蓋面積大，影響范圍廣、介入產(chǎn)業(yè)程度深，將給貨幣銀行學、對金融學等理論帶來巨大挑戰(zhàn)，我們在 DC/EP 技術在應用和推廣過程可能會涉及到的幾個理論略加分析。
除現(xiàn)行的貨幣經(jīng)濟學理論之外，DC/EP 采納的技術本身還吸收了博弈論的思想。
DC/EP 技術框架借鑒了比特幣的 UXTO 賬本理念。在比特幣區(qū)塊鏈網(wǎng)絡中，為了達成共識，需要參與節(jié)點消耗算力去碰撞出記賬權，并獲得比特幣獎勵。由于是全網(wǎng)共識，如果有節(jié)點試圖作惡或者篡改賬本，必須掌控全網(wǎng) 51% 的算力，從經(jīng)濟角度來看，由于作惡成本高，最終會選擇放棄篡改，這是博弈論在區(qū)塊鏈比特幣系統(tǒng)中的最早應用。
實際上，博弈論既是現(xiàn)代數(shù)學的一個新分支，也是運籌學的一個重要學科。在多個學科和領域都有應用。由于在比特幣區(qū)塊鏈的網(wǎng)絡中，節(jié)點的地位都是平等的，應用博弈論能夠以公平合理和透明的方式競爭出節(jié)點記賬權，而在 DC/EP 中，由于央行代表國家信用，是最高的信用，在 DC/EP 的發(fā)行時間、發(fā)行量等方面具有絕對的話語權，因此，不必與銀行機構爭奪記賬權，也避免了資源的無謂消耗。但 DC/EP 借鑒了 UTXO 的部分設計，即參與流通和交易的金融機構（也稱為節(jié)點）會在自身的賬本上記錄用戶花費、流通、轉移的 DC/EP 的情況，確認交易的方式是將付款方的 DC/EP 作廢，將收款方的 DC/EP 生效。
此外，在 DC/EP 的運行環(huán)境中，運用博弈論可以有效實現(xiàn)網(wǎng)絡自治，提高網(wǎng)絡環(huán)境的安全性。比如私鑰代表著 DC/EP 的所有權，應用博弈論設計相關產(chǎn)品，黑客會因代價高而放棄對私鑰的攻擊，保證用戶私鑰安全。
由于 DC/EP 是在網(wǎng)絡中運行，會出現(xiàn)競爭性的參與主體，有效運用博弈論，一方面，有利于防止形成一家獨大和壟斷的局面，給每一個參與者平等的參與機會，實現(xiàn)普惠金融。另一方面，可以提高參與者的作惡成本和違規(guī)成本，建立可信生態(tài)。
網(wǎng)絡經(jīng)濟學是 20 世紀 90 年代中后期伴隨著網(wǎng)絡技術的進步和信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展而產(chǎn)生的，它是專門研究各種網(wǎng)絡經(jīng)濟運行方式的科學。互聯(lián)網(wǎng)的規(guī)模經(jīng)濟和范圍經(jīng)濟的出現(xiàn)給傳統(tǒng)的經(jīng)濟學規(guī)則產(chǎn)生了沖擊，并形成了重構。網(wǎng)絡效應解決了“公地悲劇”的經(jīng)濟學難題?！肮乇瘎 笔菂⑴c者只享受“公地”的好處，容易產(chǎn)生搭便車問題，而網(wǎng)絡經(jīng)濟學則從根本上解決了這個問題，當一個生態(tài)內的網(wǎng)絡用戶越多，該網(wǎng)絡將會越有價值，參與者還將反哺給生態(tài)，生態(tài)越強大，對用戶的吸引力越強，對用戶的價值也越高。
在 DC/EP 的價值生態(tài)鏈中，實際上由央行通過國家信用構建出數(shù)字貨幣的公共基礎設施，并與金融機構和市場參與主體共同啟動系統(tǒng)。技術上通過智能合約等方式，商業(yè)上通過組織結構重塑，產(chǎn)業(yè)上通過關聯(lián)企業(yè)主體的協(xié)同，模式上通過合作與分享，隨著 DC/EP 的使用主體和用戶的不斷壯大和增多，DC/EP 的使用邊界和范圍將不斷拓展，其價值鏈將會不斷放大，最后產(chǎn)生巨大的價值溢出，形成 DC/EP 發(fā)展生態(tài)和發(fā)展勢能。
復雜經(jīng)濟學是一種關于正在涌現(xiàn)的事物的經(jīng)濟學，與經(jīng)典經(jīng)濟學對立。復雜經(jīng)濟學認為經(jīng)濟是一個進化的復雜系統(tǒng),是不均衡的、不確定的、非線性的、永遠在進化，經(jīng)濟系統(tǒng)永遠在伸展，經(jīng)濟學可以建立在生物學理論之上，具有結構、自組織、特型、生命周期性的特征。復雜經(jīng)濟學在公共政策領域是一個非常新的參與者。
DC/EP 也是屬于公共政策領域，在經(jīng)濟和金融領域的引入 DC/EP 的變量，經(jīng)濟主體相關者會基于自身認知構建相應的行為模式，出現(xiàn)新的產(chǎn)品、服務和組織形態(tài)變更，從而衍生出的新技術形態(tài)成為新變量，波及更多的相關者，從而再次引發(fā)相關者的認知變更和反應，這一系列涌現(xiàn)現(xiàn)象，體現(xiàn)社會和經(jīng)濟組織的延展性和自適應性。這種變動可能會在一段時間后穩(wěn)定下來，收斂到一個簡單的、均質的均衡狀態(tài)，也可能在出現(xiàn)不斷的變化、出現(xiàn)持續(xù)變動的行為模式。顯現(xiàn)出 DC/EP 引入后帶來的復雜性、多變性和不確定性等問題。
DC/EP 技術選型上提出“自由、開放、合作、共享”的互聯(lián)網(wǎng)精神，吸收了互聯(lián)網(wǎng)和區(qū)塊鏈技術的發(fā)展成果，如在加密技術、隱私保護技術、身份認證、賬本技術、數(shù)字錢包技術等方面進行了借鑒。此外，DC/EP 技術關涉國家安全問題和未來演化的可能性，特別需要考慮極端情況下 DC/EP 所面臨問題和承擔的責任。
法定數(shù)字貨幣以可信加密技術為主要技術手段。1976 年 Diffie 和 Hellman 的公鑰密碼的思想提出，標志著現(xiàn)代密碼學的誕生?，F(xiàn)代密碼學以數(shù)學為基礎，在加密和解密、攻擊和防守、矛和盾的對抗過程中交替發(fā)展起來。從數(shù)學算法的角度看，它包含對稱密碼算法、非對稱密碼算法和雜湊算法。在 DC/EP 的發(fā)行階段，由央行生成公鑰和私鑰，私鑰分發(fā)給終端用戶。在 DC/EP 的流通和使用階段，可能會使用安全芯片、可信云計算、可信執(zhí)行環(huán)境（TEE）、安全多方計算以及零知識證明等多種加密介質和方式，以確保數(shù)字貨幣在流通過程中的可存儲性、不可偽造性、不可重復交易性和不可抵賴性等功能。
法定數(shù)字貨幣為算法設計預留應用空間。在貨幣發(fā)行環(huán)節(jié)，法定數(shù)字貨幣在設計上預留了特殊字段，為后期智能合約等模塊的引入提供空間，提供了以技術手段提供降低合同違約和信用違約風險的新手段。智能合約是在 20 世紀 90 年代，由計算機學家和密碼學家的尼克·薩博（Nick Szabo）提出，為滿足預先設定的條件可自動執(zhí)行的程序腳本。智能合約是數(shù)字經(jīng)濟時代的基礎構件和合約規(guī)則實現(xiàn)方式，能夠固化業(yè)務流程，提升協(xié)同效率。在原生區(qū)塊鏈生態(tài)圈，以太坊使用智能合約發(fā)行 ERC20 代幣已經(jīng)有諸多實踐案例。DC/EP 在發(fā)行過程中使用智能合約，可以設定條件，鎖定發(fā)行的對象、生效的時間。在 DC/EP 流通過程中，借助智能合約，可以實現(xiàn)央行、商業(yè)銀行和商業(yè)機構之間資金的智能化和精準調配。
法定數(shù)字貨幣將以大數(shù)據(jù)技術為依托探索監(jiān)管科技。在法定數(shù)字貨幣監(jiān)管層面，央行將堅持“前臺自愿，后臺實名”原則，確保監(jiān)管層的穿透式監(jiān)管，保證數(shù)字貨幣從發(fā)行、流通到回收的全生命周期的全程追溯和閉環(huán)可控。央行將充分運用大數(shù)據(jù)分析技術，與銀行機構和第三方支付機構共同推動反腐、反洗錢、反恐怖融資等 KYC、AML 合規(guī)科技建設，還將在適當脫敏情況下，為貨幣政策、宏觀審慎管理和金融穩(wěn)定等需求提供數(shù)據(jù)支持。
從安全性上來看，DC/EP 系關國家主權，也關乎國家和民眾財產(chǎn)安全，是 DC/EP 系統(tǒng)架構中需要考慮的第一道防線。由于采用央行-金融機構的二元模式，原有銀行體系的服務器和操作系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)和安全標準恐怕很難承載 DC/EP 的遠期目標要求，需要考慮 IT 設備和軟件的整體升級。更重要的是，在互聯(lián)網(wǎng)協(xié)議層，目前普遍采用的是 IPv4 協(xié)議，全世界 IPv4 根服務器只有 13 臺，其中，1 個為主根服務器在美國。其余 12 個均為輔根服務器，其中 9 個在美國，亞洲僅有 1 個位于日本，中國目前還沒有 IPv4 的根服務器。因此，長期以來，美國通過控制根服務器而控制了整個互聯(lián)網(wǎng)，對于其他國家的網(wǎng)絡安全構成了潛在的重大威脅。而擁有根服務器的國家，就等于在一定程度上控制了別國的網(wǎng)絡自主權，不管是美國控制的 SWIFT 還是中國的自建 CIPS 系統(tǒng)，也都是建立在互聯(lián)網(wǎng)的基礎之上。我們需要考慮的是，中美貿(mào)易之爭日趨嚴峻的形勢之下，一旦 SWIFT 被美國限制使用，現(xiàn)行人民幣或者 DC/EP 能否在 CIPS 系統(tǒng)上幫助企業(yè)實現(xiàn)全球支付和運轉。在更極端的情況下，互聯(lián)網(wǎng)被切斷，DC/EP 能否獨立存在，真正實現(xiàn)“離線”支付？總之，如果 IT 底層的基礎設施依賴他國，會和現(xiàn)在的芯片一樣，面臨“卡脖子”問題，需要高度關注和提前部署。
從標準來看，應當考慮技術的公允性和延展性能否帶動產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。一方面，面向國內市場，央行要樹立標準的權威性、適用性和開放性，同時需要激勵市場主體參與的積極性，實現(xiàn)公權與私權的激勵相融，共同推動智能合約的開發(fā)應用和新商業(yè)模式應用推廣，給民營企業(yè)預留足夠的發(fā)展空間；另一方面，DC/EP 還需要考慮與他國的央行數(shù)字貨幣（CBDC）兼容。目前全球諸多央行都致力于進行 CBDC 的開發(fā)，盡管 DC/EP 的實踐走在了大國前列，但在標準及互操作性方面獲得他國的共識方面仍舊任重而道遠。
從技術融合角度來看，在未來萬物互聯(lián)、萬物感知的智能社會，邊緣計算將和物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展相伴而生，而算力將決定邊緣計算的能力。DC/EP 的載體將逐步從硬件、軟件走向芯片，與身份認證合一，甚至通過腦機接口，植入大腦，實現(xiàn)真正的人“芯”合一，物我兩忘，萬物互聯(lián)。未來，邊緣計算、物聯(lián)網(wǎng)與 5G、AI、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈等技術的基因化耦合程度，將決定著 DC/EP 的發(fā)展的持久力和發(fā)展走向。
為落實穩(wěn)妥可控的精神，服務宏觀審慎貨幣政策的要求，同時，促進 DC/EP 技術的應用推廣，我們從幾下維度對參與主體企業(yè)進行選優(yōu)。
在傳統(tǒng)的銀行體系中，對于 IT 的可持續(xù)性、安全性都有較高的要求，在未來技術的采納上，由于采用 DC/EP 沿用原有央行-商業(yè)銀行的二元體系結構，在部署初期，除了技術上與原有系統(tǒng)保持兼容外，還必須達到安全性、可靠性、可擴展性、健壯性等基礎 IT 要求。此外，由于 DC/EP 的支付系統(tǒng)是單獨構建的全新生態(tài)系統(tǒng)，與原有的支付體系是并行，新增了身份認證中心、登記中心和大數(shù)據(jù)中心和數(shù)字錢包等要素功能，原有金融機構基礎設施服務商如第三方支付或者其他金融持牌機構可能引入并吸納到新的IT體系構建中，但是需要在新的運行體系中找到新的定位。
在新的運行體系下，央行將會加強和財政部、紀檢委、公安部、工信部、商務部等部委之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，如和財政部配合以更好實施精準靈活的財政政策，和公安部協(xié)同進行個人身份認證。同樣在 DC/EP 的推廣普及過程中，也需要各部委的協(xié)同和配合，而 DC/EP 的廣泛使用，將會進一步強化部委之間的數(shù)據(jù)共享和協(xié)同。
考慮到國家快速推廣和普及的 DC/EP 需求，擁有較大的用戶量和商業(yè)用戶的企業(yè)會具有較大的優(yōu)勢。由于國家對粵港澳大灣區(qū)、京津冀地區(qū)、長三角以及珠三角等區(qū)域的政策支持以及較好的經(jīng)濟基礎，未來有可能出現(xiàn)地區(qū)產(chǎn)業(yè)集群密集分布，還有自貿(mào)區(qū)的政策靈活度更大，開放程度更高，我們猜測此類區(qū)域的企業(yè)可能較早獲得入場券并開展試點。
在渠道上，由于第三方支付服務商，具有較為成熟的運營經(jīng)驗，擁有海量的應用場景、用戶數(shù)量和國內國際渠道，尤其是微信和支付寶兩家在支付市場份額超過了 90%，為用戶提供了全球性的高效服務?；诘谌街Ц逗?Libra 同屬支付工具，建議央行基于給予微信和支付寶一定的政策支持，推廣國際市場，一方面，可以擴大來原有支付體系的增長空間和市場，抬高支付企業(yè)的發(fā)展的天花板，另一方面，允許微信和支付寶市場化運作 DC/EP，有利于延伸 DC/EP 的使用范圍，增強其商業(yè)靈活性，與 Libra 展開充分的市場競爭。
在硬件支持上，華為、小米和 OPPO 等擁有巨大的用戶量，其芯片可以集成電子錢包、身份認證和智能合約等插件部署多種功能，給用戶使用 DC/EP 提供了極大的便利，也可以充分利用手機終端現(xiàn)有的用戶和渠道推廣 DC/EP。
DC/EP 作為公共品，需要相應的配套措施，并基于在不同行業(yè)和區(qū)域的基礎平臺和生態(tài)平臺上運轉，釋放其價值。就資本而言，中央部委和政府作為行政管理機構，有權利和義務在區(qū)域平臺和生態(tài)建設方面進行統(tǒng)籌設計和制度安排。
2020 年 4 月 7 日，國家發(fā)改委和中央網(wǎng)信辦聯(lián)合印發(fā)的《關于推進“上云用數(shù)賦智”行動 培育新經(jīng)濟發(fā)展實施方案》，以企業(yè)數(shù)字化轉型為主線，以“上云用數(shù)賦智”為重點突破口，加快推進數(shù)字產(chǎn)業(yè)化和產(chǎn)業(yè)數(shù)字化步伐。在推進過程中，針對單體企業(yè)出現(xiàn)的“不想轉”“不敢轉”“不會轉”的問題，需要政府以基金為先導，帶動社會資本，通過金融杠桿，進行前瞻性的部署，最終實現(xiàn)要素設施共享、企業(yè)互聯(lián)融通、開放協(xié)同創(chuàng)新、資源優(yōu)化配置和產(chǎn)業(yè)生態(tài)快速生成，構建出全新的產(chǎn)業(yè)組織方式，發(fā)揮 DC/EP 的潛能，培育數(shù)字經(jīng)濟新動能。
由于 DC/EP 的技術選型需要在不同的場景中反復迭代和不斷擴展，既需要有政府的統(tǒng)籌規(guī)劃和制度安排，也需要市場主體在重塑商業(yè)模式上有突破和創(chuàng)新，最終助力在人民幣國際化上實現(xiàn)突破。
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高彩霞
清華大學互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院研究員，MBA，具有ISO27001（信息安全）主任審核員資質。曾參與編寫《區(qū)塊鏈:重塑經(jīng)濟與世界》（中信出版社），《互聯(lián)網(wǎng)金融與小微金融競爭力報告（2015）》（中國財政出版社）等書籍。曾負責報告包括《區(qū)塊鏈技術在版權領域的應用（2019）》《區(qū)塊鏈技術應用白皮書（2018）》等，主要研究方向為區(qū)塊鏈、數(shù)字經(jīng)濟及金融科技。
李銘
清華大學互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院研究員，經(jīng)濟學碩士，主要從事金融科技、區(qū)塊鏈金融、數(shù)字貨幣以及傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)數(shù)字化轉型等領域研究。曾參與《2020保險科技洞察報告》、《2019年金融科技在小微企業(yè)信貸中的應用發(fā)展研究報告》、《2018年金融科技產(chǎn)業(yè)白皮書》等系列研究報告的編撰，并參與新型基礎設施指數(shù)、傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉型升級指數(shù)、北京市等地區(qū)產(chǎn)業(yè)園區(qū)規(guī)劃等多項院地合作項目。學術成果包括清華大學智庫報告、莫干山會議中青年優(yōu)秀論文獎、CSSCI核心期刊論文等多項成果。
