加密货币:数字欧元原型实验简析｜央行与货币_数字货币

文/中国证监会科技监管局局长姚前

欧洲中央银行重视数字货币技术的应用潜力，文章基于该测试报告，对数字欧元原型实验及相关要点进行分析和讨论。加密货币的诸多优点值得央行数字货币学习和吸纳。离线支付与在线支付并非割裂，数字欧元测试报告认为，离线支付仍然需要在线的数据对账欧洲中央银行重视数字货币技术的应用潜力，文章基于该测试报告，对数字欧元原型实验及相关要点进行分析和讨论，才能有效减轻风险。

引言

一直以来，欧洲中央银行重视数字货币技术的应用潜力，在2016年12月与日本央行启动了一项名为“Stella”的联合研究项目，先后探索分布式账本技术在大额支付、券款对付、跨境支付等场景的应用。近年来，欧洲央行对央行数字货币的态度愈加积极。

2020年10月，欧洲中央银行发布数字欧元报告，阐述数字欧元的核心指导原则，分析了发行数字欧元的原因和影响，提出法律、功能和技术考虑。

2021年7月，欧洲中央银行宣布启动数字欧元项目并开展调查研究。2022年7月至2023年2月，欧洲中央银行首次开展了数字欧元原型测试，并于2023年5月对外公布测试报告。本文基于该测试报告，对数字欧元原型实验及相关要点进行分析和讨论。

原型设计

在线支付

架构包含两层：一是由欧洲中央银行开发的后端原型，主要是单一结算引擎；二是由市场参与者开发的前端原型，包括用户界面、应用程序/设备及用户钱包。N€XT负责处理数字欧元支付、发行和赎回的结算，并通过Web应用程序编程接口为用户前端提供服务。

N€XT基于UTXO数据模型，但并非采用分布式账本架构，而是采用中心化模型。为了实现性能的可扩展，N€XT采用了分片技术，并设计一个基于微服务的事件驱动流式架构，采用Kafka开源消息传递技术，将其作为微服务间的通信平台，同时又支持交易和UTXO分片数据多站点存储。

N€XT包含4个组件：

验证器：

作为进入结算引擎的入口，负责验证所有自WebAPI输入的数据，核验内容包括：语法，即核验消息格式是否正确，所有必填字段是否存在；语义，即核验字段是否正确，例如，没有负数金额，所有输入的总和应等于所有输出的总和；加密签名和授权，即核验发送方是否被允许使用该金额。

协调器：

任务是为交易创建分片存储，并检查重复项。令牌管理器：这是结算引擎的核心，负责为UTXO创建分片存储，并基于协调器的请求，处理所有相关操作。包括检查特定UTXO是否存在，核验其对交易的有效性和可用性，开展相关的保留和释放操作。令牌管理器还负责使已花费的令牌无效，并根据请求创建新的UTXO。

通知器：

根据从验证器或协调器接收到的事件生成最终结算结果信息，并将其转发给WebAPI层，通知相关方。在前端原型方面，虽然欧洲中央银行确定了基本功能，但市场参与者可以自愿扩展其范围，添加可选功能。

欧洲中央银行在此次实验选定了CaixaBank、Worldline、EPI、Nexi、Amazon等市场机构，开发了5个应用前端，开展了线上个人对个人支付、离线个人对个人支付、由付款人发起的POS支付、由收款人发起的POS支付、电子商务支付等场景测试。移动电话应用程序、智能POS支付终端、在线购物界面等前端原型均与在线后端原型顺利进行了集成。

离线支付

与在线支付不同，离线支付后端原型是一个所谓的离线桥接口，其与离线数字欧元网关连接，支持前端原型开展离线数字欧元的存入和取出操作。

离线前端原型同样是由市场参与者开发，范围包括中介机构为分发离线数字欧元至终端用户所需的所有功能，以及基于安全元件的用户应用程序和设备。

离线设备之间使用近场通信天线进行数据交换。当设备在线时，将与用户所在中介机构提供的网关组件连接，支持用户开展资金的存入和取出操作。离线原型的数据模型采用余额模式，不同于在线原型的UTXO模式。

离线原型和在线原型并非相互割裂，而是与数字欧元专用现金账户均进行了连接，从而建立间接的联系。

相关讨论

UTXO设计：加密货币元素

数字欧元在线原型采用了UTXO设计，与美联储汉密尔顿计划数字美元原型一致。汉密尔顿计划是美国波士顿联邦储备银行与麻省理工学院合作开展的CBDC创新研究项目。

这项计划持续开展数年，2022年2月3日，美国波士顿联邦储备银行对外公布技术报告，阐述了汉密尔顿计划数字美元原型设计及实验进展。除了UTXO设计，数字欧元和数字美元原型的共同点还有：

一是均采用中心化架构，没有采用比特币、以太坊等加密货币的分布式账本技术；

二是在结算流程上均进行了分离验证，即分为形式验证和存在性验证，前述数字欧元结算引擎的验证器负责语义、语法、签名、授权的形式验证，存在性验证则由协调器和令牌管理器负责，汉密尔顿计划的数字美元原型设计了专用组件——哨兵，专门负责执行形式验证，验证通过后，哨兵向执行引擎转发交易，由其负责存在性验证；

三是为了提高交易性能，两者均采用了分片技术。不同之处在于，为了尽可能减少交易处理器的存储计算压力，汉密尔顿计划的数字美元原型对UTXO进行压缩处理，转化为未花费资金的哈希集合，没有存储详细资金信息，而数字欧元原型未进行相应处理，保留了UTXO的所有交易信息，随着交易量的上升，交易信息的存储逐步积累，或有压力。

数字欧元和数字美元原型均采用了UTXO这一加密货币的设计元素，体现了全球两大主流中央银行对加密货币技术的某种认可。数字欧元的测试报告认为，采用基于UTXO的数据模型，一个优点是可以在建立中心化账本的同时，不需要知道钱包持有者的身份，即可处理相关交易，这为客户提供了有效的隐私保护。

此外，基于UTXO的数据模型还可以实现无须依赖智能合约的条件支付，数字欧元的测试报告认为，这特别有趣，为第三方业务创新提供了广阔的空间。

付费￥5

文章来源：《清华金融评论》2023年7月刊总第116期实习编辑：周茗一

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