文/高彩霞、李銘

清華大學互聯網產業研究院

摘要：

近日，有關我國央行數字貨幣（Digital Currency Electronic Payment，簡稱DC/EP）的消息密集發布，引發社會熱議。本文對DC/EP 關鍵性技術進行了具體探討。

目前央行已經基本完成頂層設計、標準制定、功能研發、聯調測試等工作。在遵循穩步、安全、可控原則下，從 2019 年年底開始在深圳、雄安、成都、蘇州四個城市進行內部封閉試點測試。 DC/EP 首批試點機構包括工、農、中、建四家國有大行和移動、電信、聯通三大運營商，試點場景包括交通、教育、醫療、消費等領域。央行後續將不斷優化DC/EP 功能，穩妥推進數字化形態法定貨幣出台應用。

01總體架構

數字貨幣的市場接受程度取決於其技術架構在內的頂層設計，因此央行在研發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、體係安全性、操作靈活性、應用場景多元化、系統高效性等能力。根據央行相關人員（易綱、範一飛、姚前、穆長春等）的論文和公開講話，央行法定數字貨幣系統有可能採用分佈式的系統架構，結合雲計算技術優勢部署業務體系，為海量數字貨幣交易提供有效支撐。 DC/EP 的發行或將採用“一幣兩庫三中心”架構，具體架構包括安全可信基礎設施、發行系統與存儲系統、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系統實現架構

安全可信基礎設施。數字貨幣基礎設施包括認證中心、可信服務管理模塊、大數據分析中心等。其中，認證中心主要負責簽發數字貨幣相關的數字證書，提供簽發數字貨幣相關的數字證書接口，為數字貨幣交易各方提供安全支付通道。可信服務管理模塊主要基於雲計算提供各參與方應用發行與管理、認證並授權數字貨幣應用使用其相關業務的功能。大數據分析中心，主要運用大數據、雲計算等技術分析客戶交易行為，保障數字貨幣交易安全、規避違法行為等。大數據分析中心直接服務對象為央行和商業銀行，還可能包括由央行授權的政府機關和協會。針對可疑事件進行事前預警和事後追責，並為央行實施宏觀慎重監管提供依據。

發行系統與儲存系統。主要包括發行庫與銀行庫。其中，發行庫是指存放央行數字貨幣發行基金的數據庫；銀行庫是指商業銀行存放數字貨幣的數據庫，接受大眾的數字貨幣申請並提供兌換服務。

登記中心。登記中心主要負責記錄數字貨幣與用戶身份的對應關係、數字貨幣交易流水，完成數字貨幣從產生、流通、清點核對到消亡的全流程的信息登記。服務於日常客戶查詢。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絡利用智能終端實現在線支付，基於離線交易通信通過智能終端實現離線交易。

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，具體表現為基於硬件或者基於軟件的電子錢包。電子錢包可以通過移動通信網絡與支付平台連接，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並頒發運營牌照。每一個錢包對應一對公鑰和私鑰，由央行簽發，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 託管和代發等職責有待央行的進一步職能定位。

02 DC/EP技術和推廣應用中可能涉及的經濟學理念

DC/EP 的覆蓋面大，影響範圍廣、介入產業程度深，將給傳統貨幣銀行學、對金融學等理論帶來巨大挑戰，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。

博弈論

除現行的貨幣經濟學理論之外，DC/EP 採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。在比特幣區塊鍊網絡中，為了達成共識，需要參與節點消耗算力去碰撞出記賬權，並獲得比特幣獎勵。由於是全網共識，如果有節點試圖作惡或者篡改賬本，必須掌控全網51% 的算力，從經濟角度來看，由於作惡成本高，最終會選擇放棄篡改，這是博弈論在區塊鏈比特幣系統中的最早應用。

博弈論是現代數學的一個新分支，也是運籌學的一個重要學科。在多個學科和領域都有應用。由於在比特幣區塊鏈的網絡中，節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點記賬權。而在DC/EP 中，由於央行代表國家信用，是最高的信用，在DC/EP 的發行時間、發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 的運行環境中，運用博弈論可以有效實現網絡自治，提高網絡環境的安全性。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。

由於DC/EP 是在網絡中運行，會出現競爭性的參與主體，有效運用博弈論，一方面，有利於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，實現普惠金融。另一方面，可以提高參與者的作惡成本和違規成本，建立可信生態。

網絡經濟學

網絡經濟學是20 世紀90 年代中後期伴隨著網絡技術的進步和信息產業的發展而產生的，它是專門研究各種網絡經濟運行方式的科學。互聯網的規模經濟和範圍經濟的出現給傳統的經濟學規則產生了衝擊，並形成了重構。網絡效應解決了“公地悲劇”的經濟學難題。 “公地悲劇”是參與者只享受“公地”的好處，容易產生搭便車問題，而網絡經濟學則從根本上解決了這個問題，當一個生態內的網絡用戶越多，該網絡將會越有價值，參與者還將反哺給生態，生態越強大，對用戶的吸引力越強，對用戶的價值也越高。

在DC/EP 的價值生態鏈中，實際上由央行通過國家信用構建出數字貨幣的公共基礎設施，並與金融機構和市場參與主體共同啟動系統。技術上通過智能合約等方式，商業上通過組織結構重塑，產業上通過關聯企業主體的協同，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 的使用邊界和範圍將不斷拓展，其價值鏈將會不斷放大，最後產生巨大的價值溢出，形成DC/EP 發展生態和發展勢能。

複雜經濟學

複雜經濟學是一種關於正在湧現的事物的經濟學，與經典經濟學對立。複雜經濟學認為經濟是一個進化的複雜系統,是不均衡的、不確定的、非線性的、永遠在進化，經濟系統永遠在伸展，經濟學可以建立在生物學理論之上，具有結構、自組織、特型、生命週期性的特徵。複雜經濟學在公共政策領域是一個非常新的參與者。

DC/EP 也是屬於公共政策領域，在經濟和金融領域的引入DC/EP 的變量，經濟主體相關者會基於自身認知構建相應的行為模式，出現新的產品、服務和組織形態變更，從而衍生出的新技術形態成為新變量，波及更多的相關者，從而再次引發相關者的認知變更和反應，這一系列湧現現象，體現社會和經濟組織的延展性和自適應性。這種變動可能會在一段時間後穩定下來，收斂到一個簡單的、均質的均衡狀態，也可能在出現不斷的變化、出現持續變動的行為模式。顯現出DC/EP 引入後帶來的複雜性、多變性和不確定性等問題。

03 DC/EP涉及的關鍵性技術

DC/EP 技術選型上提出“自由、開放、合作、共享”的互聯網精神，吸收了互聯網和區塊鏈技術的發展成果，如在加密技術、隱私保護技術、身份認證、賬本技術、數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。

DC/EP涉及的關鍵性技術

法定數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，標誌著現代密碼學的誕生。現代密碼學以數學為基礎，在加密和解密、攻擊和防守、矛和盾的對抗過程中交替發展起來。從數學算法的角度看，它包含對稱密碼算法、非對稱密碼算法和雜湊算法。在DC/EP 的發行階段，由央行生成公鑰和私鑰，私鑰分發給終端用戶。在DC/EP 的流通和使用階段，可能會使用安全芯片、可信雲計算、可信執行環境（TEE）、安全多方計算以及零知識證明等多種加密介質和方式，以確保數字貨幣在流通過程中的可存儲性、不可偽造性、不可重複交易性和不可抵賴性等功能。

法定數字貨幣為算法設計預留應用空間。在貨幣發行環節，法定數字貨幣在設計上預留了特殊字段，為後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行的程序腳本。智能合約是數字經濟時代的基礎構件和合約規則實現方式，能夠固化業務流程，提升協同效率。在原生區塊鏈生態圈，以太坊使用智能合約發行ERC20 代幣已經有諸多實踐案例。 DC/EP 在發行過程中使用智能合約，可以設定條件，鎖定發行的對象、生效的時間。在DC/EP 流通過程中，借助智能合約，可以實現央行、商業銀行和商業機構之間資金的智能化和精準調配。

法定數字貨幣將以大數據技術為依托探索監管科技。在法定數字貨幣監管層面，央行將堅持“前台自願，後台實名”原則，確保監管層的穿透式監管，保證數字貨幣從發行、流通到回收的全生命週期的全程追溯和閉環可控。央行將充分運用大數據分析技術，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定等需求提供數據支持。

DC/EP技術涉及的安全問題及其未來演化

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安全，是DC/EP 系統架構中需要考慮的第一道防線。由於採用央行-金融機構的二元模式，原有銀行體系的服務器和操作系統、軟件系統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，在互聯網協議層，目前普遍採用的是IPv4 協議，全世界IPv4 根服務器只有13 台，其中，1 個為主根服務器在美國。其餘12 個均為輔根服務器，其中9 個在美國，亞洲僅有1 個位於日本，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網，對於其他國家的網絡安全構成了潛在的重大威脅。而擁有根服務器的國家，就等於在一定程度上控制了別國的網絡自主權，不管是美國控制的SWIFT 還是中國的自建CIPS 系統，也都是建立在互聯網的基礎之上。我們需要考慮的是，中美貿易之爭日趨嚴峻的形勢之下，一旦SWIFT 被美國限制使用，現行人民幣或者DC/EP 能否在CIPS 系統上幫助企業實現全球支付和運轉。在更極端的情況下，互聯網被切斷，DC/EP 能否獨立存在，真正實現“離線”支付？總之，如果IT 底層的基礎設施依賴他國，會和現在的芯片一樣，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業的發展。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，實現公權與私權的激勵相融，共同推動智能合約的開發應用和新商業模式應用推廣，給民營企業預留足夠的發展空間；另一方面，DC/EP 還需要考慮與他國的央行數字貨幣（CBDC）兼容。目前全球諸多央行都致力於進行CBDC 的開發，儘管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、萬物感知的智能社會，邊緣計算將和物聯網發展相伴而生，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，實現真正的人“芯”合一，物我兩忘，萬物互聯。未來，邊緣計算、物聯網與5G、AI、大數據、區塊鍊等技術的基因化耦合程度，將決定著DC/EP 的發展的持久力和發展走向。

04 DC/EP技術選優

為落實穩妥可控的精神，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進行選優。

從底層技術來考量

在傳統的銀行體系中，對於信息系統的可持續性、安全性都有較高的要求，在未來技術的採納上，由於採用DC/EP 沿用原有央行-商業銀行的二元體系結構，在部署初期，除了技術上與原有系統保持兼容外，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，由於DC/EP 的支付系統是單獨構建的全新生態系統，與原有的支付體係是並行，新增了身份認證中心、登記中心和大數據中心和數字錢包等要素功能，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並吸納到新的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據的互聯互通，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據共享和協同。

從擁有的商戶和用戶生態來考量

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用戶的企業會具有較大的優勢。由於國家對粵港澳大灣區、京津冀地區、長三角以及珠三角等區域的政策支持以及較好的經濟基礎，未來有可能出現地區產業集群密集分佈，還有自貿區的政策靈活度更大，開放程度更高，我們猜測此類區域的企業可能較早獲得入場券並開展試點。

在渠道上，由於第三方支付服務商，具有較為成熟的運營經驗，擁有海量的應用場景、用戶數量和國內國際渠道，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。基於第三方支付和Libra 同屬支付工具，建議央行基於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，抬高支付企業的發展的天花板，另一方面，允許微信和支付寶市場化運作DC/EP，有利於延伸DC/EP 的使用範圍，增強其商業靈活性，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有的用戶和渠道推廣DC/EP。

從資本角度來考量

DC/EP 作為公共品，需要相應的配套措施，並基於在不同行業和區域的基礎平台和生態平台上運轉，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，有權利和義務在區域平台和生態建設方面進行統籌設計和製度安排。

2020 年4 月7 日，國家發改委和中央網信辦聯合印發的《關於推進“上雲用數賦智”行動培育新經濟發展實施方案》，以企業數字化轉型為主線，以“上雲用數賦智”為重點突破口，加快推進數字產業化和產業數字化步伐。在推進過程中，針對單體企業出現的“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，通過金融槓桿，進行前瞻性的部署，最終實現要素設施共享、企業互聯融通、開放協同創新、資源優化配置和產業生態快速生成，構建出全新的產業組織方式，發揮DC/EP 的潛能，培育數字經濟新動能。

由於DC/EP 的技術選型需要在不同的場景中反复迭代和不斷擴展，既需要有政府的統籌規劃和製度安排，也需要市場主體在重塑商業模式上有突破和創新，最終助力在人民幣國際化上實現突破。

參考文獻

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[2] 範一飛.中國法定數字貨幣的理論依據和架構選擇[J].中國金融,2016(17):10-12.

[3] 姚前.理解央行數字——一個系統性框架[J].中國科學, 2017, 47: 1592-1600.

高彩霞

清華大學互聯網產業研究院研究員，MBA，具有ISO27001（信息安全）主任審核員資質。曾參與編寫《區塊鏈:重塑經濟與世界》（中信出版社），《互聯網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《區塊鏈技術在版權領域的應用（2019）》《區塊鏈技術應用白皮書（2018）》等，主要研究方向為區塊鏈、數字經濟及金融科技。

李銘

清華大學互聯網產業研究院研究員，經濟學碩士，主要從事金融科技、區塊鏈金融、數字貨幣以及傳統產業數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信貸中的應用發展研究報告》、《2018年金融科技產業白皮書》等系列研究報告的編撰，並參與新型基礎設施指數、傳統產業轉型升級指數、北京市等地區產業園區規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秀論文獎、CSSCI核心期刊論文等多項成果。


編輯｜段文秀

審核、責編｜楊帆