中国法定数字货币概念原型

13 2016年第17期主持人：中国人民银行行长周小川张临国在系列演讲中全面阐述了中国法定数字货币的理论基础和设计思路。在此基础上，我们需要充分吸收和借鉴国际先进成熟的知识和经验，深入剖析数字货币的核心技术。一方面，从理论出发，梳理国内外学术界对加密货币的研究成果，构建我国法定数字货币的理论基础；另一方面，从实际出发，深入了解运行中的各种典型电子和数字货币系统，进行分析，取长补短，构建中国法定数字货币的基本原型。加密货币的发展 数字货币与加密技术的关系 目前，基于电子账户的支付在我国非常普遍。但这种方式本质上是现有法币的信息化过程，不能称之为严格意义上的。数字货币。作为法定货币，数字货币必须由央行发行，央行本身就是一种货币，而不仅仅是一种支付工具。通过密码学保证数字货币的安全性是研究热点。从这个角度来看，密码学是当今数字货币的支撑。从发行到流通，数字货币需要基于密码学原理进行构建，并通过密码学协议来实现应用过程中的各种安全需求。数字货币的特点及其以中心化为特征的密码方案 1982年，“数字货币之父”大卫乔姆在美国媒体会议上发表了题为“Blind Signatures for Untraceable Payment Systems”的论文。

论文提出了一种新的密码协议——盲签名，并利用盲签名构建了一个匿名和不可追溯的电子货币系统。该论文的观点被认为是最早的数字货币理论。 David Chaum模型的数字货币是基于“银行-个人-商家”三方模型设计的，其中银行是权威的中心化机构，其他两方的交易都必须依赖这个中心化机构来进行完全的。在该方案的具体设计中，采用了基于RSA算法的“盲签名”方案，其典型的支付流程包括六个步骤。步骤1：客户对交易信息m进行盲处理，即隐藏消息内容，然后将盲消息b发送给银行。第二步：银行签署盲消息b证明数字货币的有效性，将签名结果发送给客户，并从客户账户中扣除相应金额。步骤3：客户验证盲消息b签名的有效性；如果有效，客户将被去盲，获取消息和签名（m，s），并支付给商家。第四步：商户可以使用银行的公钥验证(m,s)是否是银行发行的，验证通过后将(m,s)发送给银行进行结算。第五步：银行验证（m，s）是否合法发行。如果是，则阻止交易。如果有，继续检查该信息是否已经存在于消费列表中。如果没有，则批准交易并将相应的金额添加到商户账户中国家法定数字货币，否则交易被阻止。第六步：银行通知商户交易成功。

该方案已成为以中心化为特征的数字货币加密方案的经典案例。 1990 年，David Chaum 成立了 DigiCash 公司并开发了 E-Cash。随后的群盲签名、公平交易、线下交易、货币可分性等研究都是在此基础上进行的。以中心化为特征的数字货币的安全性和效率非常依赖于中心。几十年来，此类数字货币研究中最重要的课题是如何提高三方模式下的安全性和效率。数字货币的特点及其以去中心化为特征的密码方案 2008 年，中本聪发表论文《比特币：一种点对点的电子现金系统》，提出在交易过程中去除银行的中央机构。相应地，数字货币也从原来的三方交易模式转变为点对点的两方交易模式。比特币是目前去中心化数字货币最成熟的应用案例，目前实践中的其他去中心化数字货币在基本特征上与比特币相似。比特币交易的基本单位是未使用的交易输出，简称 UTXO。本质上，比特币是通过交易单而存在的。交易单类似于银行对账单，它通过记录资金的流动来证明客户有多少钱，而不是给客户一个特定的货币单位。交易单记录了一笔交易的具体信息，如付款人、收款人、支付金额等。比特币通过P2P网络，将一定时间内的交易信息与时间戳结合起来，形成一个信息块，称为块.

然后，信息块相互链接形成链，相互验证形成块链。每个区块都会保存前一个区块的摘要，区块摘要值是使用密码学中的哈希函数生成的，这样区块之间的顺序一旦确定就不能改变。同时，交易单中的数字签名采用256位椭圆曲线数字签名算法。中国法定数字货币原型构想姚谦对我国法定数字货币设计的基本思路是：以央行为主导，在保持发行实物现金的同时发行加密算法基于数字货币，部分M 0由数字货币14个专题组成转体央行数字货币研究与讨论（ECDSA），确保交易数据的完整性和不可否认性。区块链账本在比特币 P2P 网络中是唯一确定的，每个节点都有相同的备份，任何节点都可以随时加入或离开这个区块链网络。区块链一旦有交易更新，就会通过全网广播到所有节点。在所有节点通过共识算法达成共识后，它们将识别新内容并将其存储在各自的数据库中，从而保证整个区块链数据的协调性和一致性。 区块链通过算法的巧妙设计，去掉了中心化的中介担保流程，在线支付可以由一方直接发起，点对点的方式支付给另一方，无需任何金融机构或中介参与。中间。从而实现在互联网上的价值转移。因此，作为一种典型的去中心化数字货币，其特性是由“区块链+密码学”的结合所决定的。

典型系统的灵感借鉴了典型的电子和数字货币系统，如E-Cash、M-PESA、GDM、游戏币、第三方支付、比特币、BitMint等（有些只是实验系统，但学术参考价值），中国法定数字货币的设计和建设必须认真考虑以下核心问题。在线和离线。目前，电子货币系统的实际运行基本上是在线模式。中国法定数字货币的发行流通应该能够同时支持线上线下并行方式。为了设计的简单性，在线/离线需要不同的规格和流程。方便和安全。便捷性是获得市场认可的重要因素，而安全性是整个系统健康运行的基础。便利性和安全性之间的权衡是一个主要问题。为了提高效率和增加便利性，在安全机制方面，大额和小额的处理可能需要区别对待。真实姓名和匿名。数字货币可以实现实名制、匿名制或两者的结合。中国法定数字货币的设计考虑是“前台自愿，后台实名”。交易和数据分析。在大数据和云计算环境下，交易安全不再完全依赖于传统的身份认证系统。客户行为分析用于保障交易安全，规避风险。这个方向值得高度重视。加强客户行为分析是央行发行法定数字货币的重要考虑因素。宏观上，数字货币可用于大数据分析，但微观上，不能侵犯合法用户的隐私。链接到银行账户。目前运行的电子货币系统大多是基于银行账户的，而纯数字货币系统不一定与银行账户关联。

生态系统建设。我国法定数字货币的设计应与金融界和科技界合作，深入研究和合理利用各种新的创新技术，以优化和完善数字货币发行流通的技术框架，充分预见技术进步，并引入长期演进和持续优化。发展理念。对区块链技术的期望。区块链技术是下一代云计算的雏形，备受关注，但作为成熟的企业级应用案例却很少见。 “私有云+高性能数据库+移动端”和“私有云+区块链+移动端”可能是两个既相关又不同的思路。让中央政府更强大、让数据更安全、让终端更智能、让个人支付行为更有活力，一定是央行数字货币未来追求的目标。如果将区块链技术应用于央行数字货币的研发，是否有必要进行改造？面对大规模交易的速度和效率，区块链技术本身如何实现实质性突破？总之，提高交易安全性和便捷性，减少清算环节，降低交易成本，是数字货币发行人的出发点。作为一种合法的数字货币，我国数字货币的原型概念必须得到国家主权的保障。为此，我国数字货币设计的初步考虑是央行在维持实物现金发行的同时，将主导基于加密算法的数字货币的发行。 M0 的一部分由数字货币组成。为了充分保障数字货币的安全，发行人可以使用安全芯片作为载体，保护密钥和算法操作的安全。我国法定数字货币发行的总体框架可以描述为：按照现行人民币管理原则，央行数字货币的发行和提取是基于“央行-商业银行”二元体系完成的。中央银行负责数字货币的发行和验证。监控，商业银行向央行申请数字货币后，直接面向社会，负责提供数字货币流通服务和应用生态建设服务。

央行数字货币体系的核心要素 央行数字货币体系的核心要素是一种货币、两个存储库和三个中心。具体来说，该系统包括以下主要组成部分。央行数字货币私有云：用于支持央行数字货币运营的底层基础设施。数字货币：代表特定金额的加密数字字符串，由中央银行担保和签署。数字货币发行库：中国人民银行将央行数字货币发行基金数据库存储在央行数字货币私有云上。数字货币商业银行库：商业银行存储的央行数字货币数据库可以在本地，也可以在央行数字货币私有云上。数字货币数字钱包：是指个人或单位用户在流通市场上使用央行数字货币的客户。这个钱包可以基于硬件或软件。认证中心：央行对央行数字货币机构和用户身份信息进行集中管理。它是系统安全的基本组成部分，是可控匿名设计的重要组成部分。注册中心：记录央行数字货币和对应用户的身份，完成所有权注册；记录流程，完成央行数字货币生成、流通、清点、消亡的全流程登记。大数据分析中心：反洗钱、支付行为分析、监管控制指标分析等。152016第17期主持人：张琳的数字货币加密生成探索中国法定数字货币的表达方式，进一步研究基础数学模型数字货币的属性、发行人、所有者、使用权利、使用范围、数字签名、加密、防伪等，建立其识别和描述模型无疑是必要的。

在央行的数字货币体系中，D币可以根据单位面额生成，也可以根据流通中的实物货币数量生成。具体方法可以通过系统参数在初始过程中设置。一个密文代表一定数量的央行数字货币：D id From To Value Time E TVM ... 其结构可以根据需要进行设计国家法定数字货币，导致不同形式的货币会有不同的特性，比如账户余额方式、UTXO -like 方法等。数字货币的发行和流通在央行的数字货币体系中。有央行数字货币发行库、商业银行数字货币银行库、用户（如手机）数字钱包。三者之间的关系如下：央行根据发行的数字货币总量，统一生成数字货币（即生产数字货币资金），存放在央行的发行库中；根据商业银行对数字货币的需求，将数字货币发送到相应的商业银行的数据库中存储数字货币，即从发行库中释放数字货币。到银行金库；用户申请提取数字货币时，数字货币从银行金库到流通环节，进入用户客户端的存储介质（如手机中），即从银行金库到用户的数字钱包；在流通环节，数字​​货币的本质是通过两个用户各自的数字钱包之间的转账完成支付。此时，支付分为线上交易和线下交易。第一个设计点是遵循传统的货币管理思路，发行和取款基于现行的“央行-商业银行”二元制；第二，货币本身的设计，利用密码学的理论知识，具有很强的安全性；第三，货币生成、流通、存货验证、消亡登记全过程可参照区块链技术建立集中/分布式相对均衡的记账登记中心；四、充分利用可信计算技术和安全芯片技术，保障数字货币交易过程中的端到端安全；五是充分利用大数据分析技术，不仅可以进一步保障交易安全，还可以满足反洗钱等业务需求； “后台实名”原则，既保证了用户隐私，又规避了非法交易的风险；第七，数字货币本身的设计要简洁高效，尽可能将数字货币之上的商业应用交给市场。做好应用规范；第八，构建央行、商业银行、第三方机构、消费者参与的完整数字货币生态系统，确保数字货币发行、流通、回收的全​​生命周期闭环可控。

■作者为中国人民银行科技司副司长、中国人民银行数字货币研究所筹备组组长（主编张琳） 多年来，以比特币为代表的虚拟货币风靡全球，国内外金融机构、科技公司、投资公司等参与者投入大量人力、物力、技术等资源进行研究、开发、设计、测试和推广虚拟货币。与此同时，虚拟货币的快速发展也引起了监管部门的关注。为适应新技术发展，满足新的市场需求，一些央行开始研究、设计和尝试发行数字货币。本文拟分析货币当局发行的数字货币的主要特点和核心技术，并尝试构建数字货币的技术实现框架。近数字货币的主要特点 数字货币作为具有合法地位的货币，是现金的有效替代品，必须达到代表国家信用、安全存储、安全交易、匿名流通的目标。其中，货币当局可以通过国家立法的形式实现数字货币代表国家信用。为实现安全存储、安全交易、匿名流通的目标，数字货币应具备可交易性、可存储性、离线交易、匿名可控、不可伪造、不可重复交易、不可抵赖性。七大特点（见表1）。要实现数字货币“四要三要”在数字货币核心技术中的主要特点，可以依靠安全技术、交易三个方面的11项技术技术、可信保证技术。构建数字货币的核心技术体系（见图1）。一是利用安全技术保证流动性、可存储性、可控匿名性、不可伪造、不可重复交易和不可篡改。数字货币的抵赖）。数字货币安全技术主要包括三个层次：基础安全技术、数据安全技术、交易安全技术。建议数字货币系统采用分布式系统架构，并结合云计算的技术优势部署业务系统，提供有效的数字货币交易。王永红，一个支持数字货币的框架技术实现