本文摘要：央行數字貨幣(DCEP)作為法定數字貨幣，對于規(guī)范數字貨幣市
央行數字貨幣(DCEP)作為法定數字貨幣，對于規(guī)范數字貨幣市場、提升金融服務效率起到了非常重要的作用。本文從專利角度，對中國人民銀行數字貨幣研究所、支付寶、騰訊、工商銀行等重點機構開展數字貨幣專利分析，分析了相關重點機構專利申請趨勢，揭示了DCEP雙層運營系統(tǒng)架構，并進一步分析了雙離線支付場景、異步交易處理、錢包等級認證、匿名交易等運營機構交易功能設計，為行業(yè)相關參與主體厘清央行數字貨幣技術實現路徑、數字貨幣優(yōu)化設計、應用場景拓展提供相關參考和借鑒。
DCEP(DigitalCurrencyElectronicPayment)是中國人民銀行的數字貨幣項目，也是中國人民銀行研究中的法定數字貨幣。2014年，中國人民銀行(簡稱央行)組織專家成立專門的法定數字貨幣研究團隊，對數字貨幣發(fā)行框架、關鍵技術、發(fā)行流通環(huán)境及相關國際經驗等問題進行專項研究。
經濟師論文范例：淺談央行數字貨幣的發(fā)行對銀行卡支付清算業(yè)務的影響
2020年4月，央行在2020年全國貨幣金銀和安全保衛(wèi)工作電視電話會議中提出，要加強頂層設計，堅定不移推進法定數字貨幣研發(fā)工作，系統(tǒng)推進現金發(fā)行和回籠體系改革，加快推進鈔票處理業(yè)務、發(fā)行庫守衛(wèi)和發(fā)行基金押運轉型。2020年5月26日，央行行長易綱在“兩會”期間接受采訪時表示，“數字人民幣研發(fā)工作遵循穩(wěn)步、安全、可控、創(chuàng)新、實用原則，已先行在深圳、蘇州、雄安、成都及未來的冬奧會場景進行內部封閉試點測試”。法定數字貨幣的研究與試點，豐富了人們的支付方式，拓展了金融服務對象，提升了金融服務效率。
目前，已有一定數量的學者開展了DCEP相關研究。姚前提出央行數字貨幣可優(yōu)化零售端傳統(tǒng)央行貨幣的支付功能，發(fā)行央行數字貨幣對我國銀行系統(tǒng)和金融機構的沖擊可控，長遠看有助于提高經濟產出。管弋銘等對數字貨幣的特征、理論機制、運行機制、影響機制和監(jiān)管機制進行了歸納總結，提出央行的法定數字貨幣是未來的主流數字貨幣，且法定數字貨幣的推出有利于人民幣國際化。
何德旭等提出人民幣數字貨幣法定化將優(yōu)化傳統(tǒng)或比的支付功能，并且從法律制度、金融制度、監(jiān)管科技能力、發(fā)行和流通、運行風險等方面提出了法定數字貨幣的相關建議。姜其林等分析了我國法定數字貨幣的二元發(fā)行模式，從法律制度、信息安全、監(jiān)管沙箱等方面提出了我國法定數字貨幣的監(jiān)管建議。陳文等基于數據治理的角度，從匿名性、付息性、央行數據治理主導性三個方面提出了央行數字貨幣的發(fā)行建議，提出應支持發(fā)行基于賬戶松耦合和條件觸發(fā)付息的代幣型央行數字貨幣。
喬海曙等分析了法定數字貨幣的支付替代效應和儲蓄替代效應，提出若傳統(tǒng)紙幣能夠與法定數字貨幣實現自由兌換，則傳統(tǒng)紙幣將被逐步替代，且若采用二元信用發(fā)行機制，法定數字貨幣的替代效應可能僅局限于現金范疇。湯奎等分析了數字貨幣發(fā)行后商業(yè)銀行面臨的挑戰(zhàn)，提出了控制數字貨幣發(fā)行規(guī)模、提高商業(yè)銀行負債管理能力、拓展數字貨幣交易場景等建議。張偉等從數字貨幣的類型、可信性和運營調賬等方面闡述了中央銀行發(fā)行數字貨幣對支付的影響，并進一步分析了對貨幣政策、金融市場、金融穩(wěn)定和跨境交易的影響。
上述文獻中，對于DCEP系統(tǒng)架構和運營機構交易功能設計均未開展系統(tǒng)性的研究和分析�；诖�，本文通過國內已公開的專利，對DCEP系統(tǒng)架構進行分析，闡述了中心管理系統(tǒng)、數字貨幣投放系統(tǒng)和額度控制系統(tǒng)等的功能設計及技術實現，并運營機構相關交易功能實現進行分析，包括雙離線支付場景、異步交易處理、錢包等級認證和匿名交易等，為行業(yè)相關參與主體進一步了解DCEP系統(tǒng)框架、優(yōu)化數字貨幣功能體系、拓展應用場景提供相關參考和借鑒。
DCEP專利申請趨勢基于DCEP“人民銀行-運營機構”雙層運營體系中不同的角色定位，本研究從央行側和運營機構側分別選擇重點機構作為具體的專利研究對象：1、央行側，主要為央行下屬負責數字貨幣相關研發(fā)工作的中國人民銀行數字貨幣研究所(簡稱數研所);2、運營機構側，主要為參與首批DCEP封閉試點測試的運營機構，包括工行、建行、中行、農行四家國有銀行、支付寶(螞蟻集團)、騰訊兩家互聯網機構和移動、聯通、電信三家移動運營商。通過對上述重點機構2015至2020年6月間法定數字貨幣DCEP專利數據進行檢索可知，數研所、支付寶、工商銀行、騰訊和中國電信等五家機構有DCEP相關專利申請(中國聯通在2018年提交了2件關于數字貨幣交易的專利，但其應用場景是解決區(qū)塊鏈數字貨幣無法與法定數字貨幣直接兌換時，多種不同區(qū)塊鏈數字貨幣(如BTC與ETH)之間的兌換問題，非法定數字貨幣DCEP的相關專利。)。
中國人民銀行數字貨幣研究所從2016年到2019年間共申請了87項專利，其中，2016年的22項專利主要是中國人民銀行在數字貨幣方面的早期研究，也是數研所成立前由中國人民銀行印制科學研究所申請，后續(xù)將專利權轉讓到數研所。數研所成立后申請的專利主要集中在2017年，共申請了48項專利，此外在2018、2019年分別申請了4項和13項專利。中國工商銀行較早便開展了數字貨幣相關研究，共申請了專利7項，其中2018年、2019年分別申請了4項和3項。中國電信則是在2018年申請了1項數字貨幣專利。支付寶和騰訊直到2019年才分別申請了7項和1數字貨幣相關專利。結合專利申請時間，可以推斷央行數研所最早進行法定數字貨幣DCEP相關專利的申請，負責了DCEP系統(tǒng)的前期研究和頂層系統(tǒng)、交易機制的設計。
運營機構則更多地面向用戶具體應用場景進行設計，專利的申請日期也與DCEP的落地測試進程聯系緊密。這也說明，2019年申請的專利最能反映出央行和運營機構關于DCEP系統(tǒng)功能、運行機制、應用服務的成熟設計理念，具有較高的參考價值。DCEP系統(tǒng)體系DCEP系統(tǒng)框架數研所5項重點專利組合[9-13]即構成了央行DCEP系統(tǒng)的技術實現，分為“中心管理系統(tǒng)”、“數字貨幣投放系統(tǒng)”和“額度控制系統(tǒng)”三個組成部分。再結合支付寶專利“基于數字貨幣的交易處理方法及裝置和電子設備”以及工商銀行專利“一種數字貨幣代理發(fā)行額度控制系統(tǒng)及方法”中給出的“央行-運營機構”雙層運營體系，將“數字貨幣投放系統(tǒng)”的部分功能拆分至加密前置和運營機構，得到DCEP系統(tǒng)架構及部分功能模塊。DCEP系統(tǒng)各部分的功能劃分如下：
1、中心管理系統(tǒng)，位于央行，類似于登記中心，負責數字貨幣的額度投放與回收，凡是貨幣生成及回收必須由該系統(tǒng)最終確認，主要信息來源于數研所專利“一種數字貨幣的額度投放方法及系統(tǒng)”、“一種數字貨幣的額度回收方法及系統(tǒng)”，功能包括：(1)根據“新幣”生成請求生成額度憑證(額度投放);(2)驗證回收憑證，更新授權額度(額度回收);(3)記錄加密前置生成的數字貨幣，以及該數字貨幣的交易過程。其中，額度憑證和回收憑證指示了DCEP生成和回收的貨幣價值額度，即“新幣生成”的過程需要申請額度憑證，“舊幣”作廢的過程會用到回收憑證。
2、額度控制系統(tǒng)，位于央行，負責管理數字貨幣的核心---額度控制位，主要信息來源于5項數研所重點專利，功能包括：(1)根據額度憑證生成額度控制位;(2)校驗額度回收請求中的額度控制位，生成回收憑證。額度控制位是DCEP的核心組成部分，包含了投放機構標識、數字貨幣交易標識、數字貨幣對應金額、加密唯一編號和簽名信息。額度控制位在不同的專利中也稱為“投放幣”，由額度控制系統(tǒng)生成。央行通過控制下發(fā)的額度控制位，對運營機構的數字貨幣投放情況進行監(jiān)控。
額度控制位的具體生成過程為：(1)使用SM3算法，對數字貨幣交易中的一個或多個額度控制位、一個或多個貨幣生成金額、數字貨幣投放系統(tǒng)的標識信息進行運算，生成交易標識;(2)使用SM3算法對交易標識、一個或多個貨幣生成金額、數字貨幣投放系統(tǒng)的標識信息以及時間戳、隨機數進行加密，生成加密唯一編號;(3)根據交易標識、加密的唯一編號、一個或多個貨幣生成金額、數字貨幣投放系統(tǒng)的標識信息生成額度控制系統(tǒng)的簽名信息;(4)根據一個或多個貨幣生成金額、數字貨幣投放系統(tǒng)的標識信息會生成一個或多個額度控制位。
3、加密前置，由央行放置在運營機構內，負責數字貨幣的具體生成與回收，加密前置生成的數字貨幣由額度控制位、所有者標識及投放機構的簽名信息組成。加密前置主要信息來源于支付寶專利“基于數字貨幣的交易處理方法及裝置和電子設備”、工商銀行專利“一種數字貨幣代理發(fā)行額度控制系統(tǒng)及方法”和5項數研所重點專利，功能包括：(1) 向中心管理系統(tǒng)申請額度憑證(額度登記);(2)向額度控制系統(tǒng)申請回收憑證(申請額度回收);(3)轉發(fā)額度憑證至額度控制系統(tǒng)(申請額度控制位);(4)轉發(fā)回收憑證至中心管理系統(tǒng);(5)根據額度控制位生成數字貨幣(生成“新幣”);(6)根據中心管理系統(tǒng)的回收憑證處理結果回收數字貨幣(回收“舊幣”)。
4、互聯互通系統(tǒng)，由中央銀行部署，負責各個具有DCEP發(fā)行權利的運營機構之間的互聯互通，主要信息來源于支付寶專利“基于數字貨幣的交易處理方法及裝置和電子設備”。
5、運營機構，負責處理用戶的交易請求，主要信息來源于工商銀行專利“一種數字貨幣代理發(fā)行額度控制系統(tǒng)及方法”和數研所5件重點專利，承擔了數研所專利中“數字貨幣投放系統(tǒng)”切分出的部分功能。具體的數字貨幣生成/回收過程可總結為：對于數字貨幣“新幣”生成：(1)運營機構經加密前置請求“新幣”生成;(2)中心管理系統(tǒng)生成額度憑證;(3)額度控制系統(tǒng)生成額度控制位;(4)加密前置生成數字貨幣。對于數字貨幣“舊幣”回收：(1)運營機構經加密前置請求“舊幣”回收;(2)額度控制系統(tǒng)生成回收憑證;(3)中心管理系統(tǒng)驗證回收憑證;(4)加密前置回收數字貨幣。運營機構交易功能設計運營機構側的DCEP專利主要集中在交易處理機制和錢包功能設計，包括雙離線支付場景、異步交易處理、錢包等級認證和匿名交易。
1、雙離線支付場景雙離線支付，即在收款方和付款方都不具備網絡條件時的支付交易。在專利中，支付寶、工商銀行、騰訊針對這一場景都提出了各自的方案。對于身份認證，3家運營機構普遍采用的方法是使用私鑰簽名、公鑰驗簽的方式，常用的簽名包括用戶的數字簽名以及預存的運營機構的數字簽名。支付寶傳遞的離線支付憑證是由用戶終端生成，使用用戶私鑰簽名;而離線支付憑證中包含有支付客戶端預存在用戶終端本地的數字簽名。
工商銀行進行身份認證的數字證書是代理投放機構預先下發(fā)在終端本地保存的，包含有代理投放機構的簽名信息，同時交易信息中包含有用戶錢包私鑰簽名。騰訊傳遞的交易同步信息由用戶終端生成，使用錢包私鑰簽名，而其中包含的圈存數字資產載體由機構預圈存，包含有機構的簽名信息。對于交易的價值載體形式，大體分為可支付的離線總額度和預存的數字貨幣載體的兩種表現形式。
支付寶申請的是離線支付總額度，是在線時申請并由支付服務器下發(fā)到終端保存，每進行一筆交易，由支付客戶端更新離線支付總額度，更新后的離線支付總額度等于更新前的離線支付總額度減去本次支付的金額。工商銀行的方案是預先申請用于離線支付的“離線數字貨幣”，但專利中未說明離線數字貨幣的具體形式。騰訊則是構建“圈存數字資產載體”，載體中包含的數字貨幣ID能唯一指向用戶在機構圈存的數字貨幣，“圈存數字資產載體”則可視作是數字貨幣ID為“額度控制位”構建的“代幣”。
總結
本文從專利的角度，分析了中國的央行數字貨幣系統(tǒng)架構和運營機構交易功能設計。對于央行數字貨幣系統(tǒng)架構，從系統(tǒng)中的中心管理系統(tǒng)、額度控制系統(tǒng)、加密前置、互聯互通系統(tǒng)、運營機構五個模塊進行分析，詳細闡述了五個模塊的運行機理和運行過程。對于運營機構交易功能設計，詳細分析了支付寶、騰訊、工商銀行雙離線支付的差異點，以及異步交易處理的主要過程，并對錢包等級認證和匿名交易進行簡要闡述。
通過重點機構DCEP相關專利的分析，可以得到如下結論：1、數研所數字貨幣專利主要集中在DCEP系統(tǒng)架構的設計上，包括額度的投放與回收、DCEP的流通、生成與驗證。2、支付寶、工商銀行、騰訊、中國電信在雙離線支付場景上均有相關專利申請，在方案設計上支付寶主要為申請離線支付總額度，并構建離線支付憑證;工商銀行主要為預存數字證書與離線數字貨幣;騰訊主要為構建圈存數字資產載體;中國電信主要為離線時數字貨幣雙花驗證;3、支付寶在錢包等級認證、異步交易處理有相關解決方案，工商銀行在DCEP系統(tǒng)中的數字貨幣投放、數字貨幣錢包可視卡設計上有相關解決方案。需要指出的是，數字貨幣作為新興業(yè)態(tài)，雖然已有技術實現了零售范圍內的數字貨幣試點應用，但未來在隱私保護、跨境交易等方面仍需要開展相關研究，從而推動數字貨幣在國內全方位應用和DCEP國際化的進程。
作者：才華1，2 肖普山1，2 章政1，2
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