加密貨幣:數字歐元原型實驗簡析｜央行與貨幣

文/中國證監會科技監管局局長姚前

歐洲中央銀行重視數字貨幣技術的應用潛力，文章基于該測試報告，對數字歐元原型實驗及相關要點進行分析和討論。加密貨幣的諸多優點值得央行數字貨幣學習和吸納。離線支付與在線支付并非割裂，數字歐元測試報告認為，離線支付仍然需要在線的數據對賬歐洲中央銀行重視數字貨幣技術的應用潛力，文章基于該測試報告，對數字歐元原型實驗及相關要點進行分析和討論，才能有效減輕風險。

引言

一直以來，歐洲中央銀行重視數字貨幣技術的應用潛力，在2016年12月與日本央行啟動了一項名為“Stella”的聯合研究項目，先后探索分布式賬本技術在大額支付、券款對付、跨境支付等場景的應用。近年來，歐洲央行對央行數字貨幣的態度愈加積極。

意大利機構Nexi測試表明，數字歐元可以順利融入現有的歐洲支付領域:金色財經報道，歐洲央行和意大利機構Nexi的測試表明，數字歐元可以順利融入現有的歐洲支付領域，同時為創新功能和技術留出足夠的空間。雖然發行數字歐元的最終決定尚未做出，但歐洲央行一直忙于在可能推出之前調查各種選擇，最早將于 2026 年推出。去年，中央銀行開始與Nexi、CaixaBank、亞馬遜、Worldline和EPI這五家公司合作，提供前端原型來測試不同的支付用例。

Nexi被選擇用于由收款人用例發起的銷售點支付。它更新了這項工作，表示它可以與現有的支付環境整合，并且數字歐元可以在線和離線使用，使用獨立設計，從而提高彈性。[2023/5/29 9:48:24]

2020年10月，歐洲中央銀行發布數字歐元報告，闡述數字歐元的核心指導原則，分析了發行數字歐元的原因和影響，提出法律、功能和技術考慮。

“歐央行宣布啟動數字歐元項目”入選2021年國際金融十大新聞:12月31日消息，中國銀行研究院、金融時報社聯合評出2021年國際金融十大新聞，“歐央行宣布啟動數字歐元項目”入選。當地時間2021年7月14日，歐央行宣布啟動數字歐元項目。公告稱，歐央行將在未來兩年內調查評估數字歐元的技術路線、法律框架、應用場景和潛在影響等關鍵問題。[2021/12/31 8:16:34]

2021年7月，歐洲中央銀行宣布啟動數字歐元項目并開展調查研究。2022年7月至2023年2月，歐洲中央銀行首次開展了數字歐元原型測試，并于2023年5月對外公布測試報告。本文基于該測試報告，對數字歐元原型實驗及相關要點進行分析和討論。

原型設計

在線支付

架構包含兩層：一是由歐洲中央銀行開發的后端原型，主要是單一結算引擎；二是由市場參與者開發的前端原型，包括用戶界面、應用程序/設備及用戶錢包。N€XT負責處理數字歐元支付、發行和贖回的結算，并通過Web應用程序編程接口為用戶前端提供服務。

歐洲央行：歐洲央行即將進行的 CBDC 測試并不能保證最終推出數字歐元:金色財經報道，歐洲央行 (ECB) 的一位重要官員表示，歐洲央行即將進行的 CBDC 測試并不能保證最終推出數字歐元。歐洲央行市場基礎設施和支付部門的顧問 Jürgen Schaaf 表示，測試階段很大程度上是對該技術的試驗，該銀行將在此期間對數字貨幣進行試驗，以確定是否更廣泛地推出其 CBDC最終。這仍然不是引入或發行數字歐元的決定。在這些階段之后，我們將必須正確評估潛在的好處是否大于可能的缺點，然后做出深刻的決定。（coinnounce）[2021/9/22 16:58:12]

N€XT基于UTXO數據模型，但并非采用分布式賬本架構，而是采用中心化模型。為了實現性能的可擴展，N€XT采用了分片技術，并設計一個基于微服務的事件驅動流式架構，采用Kafka開源消息傳遞技術，將其作為微服務間的通信平臺，同時又支持交易和UTXO分片數據多站點存儲。

歐洲央行副主席：將在年中決定是否為可能推出的數字歐元發起一個項目:官方消息，西班牙財政部長、歐洲央行副行長Luis de Guindos在采訪中表示，歐洲央行必須確保有足夠的能力在所有方面應對未來的任何挑戰。當前的重點是深化分析數字歐元應如何運作，以及其如何使歐洲公民和經濟受益。理事會將在2021年中左右決定，是否為可能推出的數字歐元，發起一個項目。

此前4月11日消息，歐洲央行執委帕內塔也曾表示，在接下來的幾個月中，管委會將決定我們是否應該啟動一個正式項目，以準備發行數字歐元。如果準備成功，我們將準備在五年內推出數字歐元。[2021/5/3 21:19:36]

N€XT包含4個組件：

驗證器：

作為進入結算引擎的入口，負責驗證所有自WebAPI輸入的數據，核驗內容包括：語法，即核驗消息格式是否正確，所有必填字段是否存在；語義，即核驗字段是否正確，例如，沒有負數金額，所有輸入的總和應等于所有輸出的總和；加密簽名和授權，即核驗發送方是否被允許使用該金額。

歐洲央行行長：央行正非常認真地考慮推出數字歐元:10月12日消息，歐洲央行行長拉加德（Christine Lagarde）表示，歐洲央行正非常認真地考慮推出數字歐元。10月11日消息，歐洲央行就是否創建數字歐元已啟動公眾咨詢。（U.Today）[2020/10/12]

協調器：

任務是為交易創建分片存儲，并檢查重復項。令牌管理器：這是結算引擎的核心，負責為UTXO創建分片存儲，并基于協調器的請求，處理所有相關操作。包括檢查特定UTXO是否存在，核驗其對交易的有效性和可用性，開展相關的保留和釋放操作。令牌管理器還負責使已花費的令牌無效，并根據請求創建新的UTXO。

通知器：

根據從驗證器或協調器接收到的事件生成最終結算結果信息，并將其轉發給WebAPI層，通知相關方。在前端原型方面，雖然歐洲中央銀行確定了基本功能，但市場參與者可以自愿擴展其范圍，添加可選功能。

歐洲中央銀行在此次實驗選定了CaixaBank、Worldline、EPI、Nexi、Amazon等市場機構，開發了5個應用前端，開展了線上個人對個人支付、離線個人對個人支付、由付款人發起的POS支付、由收款人發起的POS支付、電子商務支付等場景測試。移動電話應用程序、智能POS支付終端、在線購物界面等前端原型均與在線后端原型順利進行了集成。

離線支付

與在線支付不同，離線支付后端原型是一個所謂的離線橋接口，其與離線數字歐元網關連接，支持前端原型開展離線數字歐元的存入和取出操作。

離線前端原型同樣是由市場參與者開發，范圍包括中介機構為分發離線數字歐元至終端用戶所需的所有功能，以及基于安全元件的用戶應用程序和設備。

離線設備之間使用近場通信天線進行數據交換。當設備在線時，將與用戶所在中介機構提供的網關組件連接，支持用戶開展資金的存入和取出操作。離線原型的數據模型采用余額模式，不同于在線原型的UTXO模式。

離線原型和在線原型并非相互割裂，而是與數字歐元專用現金賬戶均進行了連接，從而建立間接的聯系。

相關討論

UTXO設計：加密貨幣元素

數字歐元在線原型采用了UTXO設計，與美聯儲漢密爾頓計劃數字美元原型一致。漢密爾頓計劃是美國波士頓聯邦儲備銀行與麻省理工學院合作開展的CBDC創新研究項目。

這項計劃持續開展數年，2022年2月3日，美國波士頓聯邦儲備銀行對外公布技術報告，闡述了漢密爾頓計劃數字美元原型設計及實驗進展。除了UTXO設計，數字歐元和數字美元原型的共同點還有：

一是均采用中心化架構，沒有采用比特幣、以太坊等加密貨幣的分布式賬本技術；

二是在結算流程上均進行了分離驗證，即分為形式驗證和存在性驗證，前述數字歐元結算引擎的驗證器負責語義、語法、簽名、授權的形式驗證，存在性驗證則由協調器和令牌管理器負責，漢密爾頓計劃的數字美元原型設計了專用組件——哨兵，專門負責執行形式驗證，驗證通過后，哨兵向執行引擎轉發交易，由其負責存在性驗證；

三是為了提高交易性能，兩者均采用了分片技術。不同之處在于，為了盡可能減少交易處理器的存儲計算壓力，漢密爾頓計劃的數字美元原型對UTXO進行壓縮處理，轉化為未花費資金的哈希集合，沒有存儲詳細資金信息，而數字歐元原型未進行相應處理，保留了UTXO的所有交易信息，隨著交易量的上升，交易信息的存儲逐步積累，或有壓力。

數字歐元和數字美元原型均采用了UTXO這一加密貨幣的設計元素，體現了全球兩大主流中央銀行對加密貨幣技術的某種認可。數字歐元的測試報告認為，采用基于UTXO的數據模型，一個優點是可以在建立中心化賬本的同時，不需要知道錢包持有者的身份，即可處理相關交易，這為客戶提供了有效的隱私保護。

此外，基于UTXO的數據模型還可以實現無須依賴智能合約的條件支付，數字歐元的測試報告認為，這特別有趣，為第三方業務創新提供了廣闊的空間。

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文章來源：《清華金融評論》2023年7月刊總第116期實習編輯：周茗一

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