从美联储央行数字货币思想看区块链设计原则:下一代区块链系统(一)
前言
1.美联储报告
这篇报告主要阐述了发展CBDC的先决条件。“货币”是否成功的关键在于,它是否在市场上被视为一种安全、稳定和可靠的工具,而不是只是依靠它是法定货币。如果数字美元通过不了市场的考验,即使有法定货币的地位,也需要进步。
1.1. 明确的政策目标(Clear Policy Objectives)各国央行对CBDC研究和实验的兴趣差别很大。然而,这些目标通常分为两大类。一些央行主要是在寻求解决当前的挑战,而另一些央行则在探索未来的能力。美联储认为,无论CBDC的具体目标是什么,它们都应该与美联储的长期目标相一致,即保证国家支付系统的安全和效率,以及货币和金融稳定。各国央行对CBDC的发展态度同样也秉承3个原则:
不造成损害;
补充现有货币形式;
支持创新和效率。
1.2. 广泛利益相关者的支持(Broad Stakeholder Support)报告中将CBDC的利益相关者分为:政府机构、最终用户、金融机构、技术和基础设施提供商、学术界和标准开发组织。
政府机构: 政府的立法和行政部门将需要考虑影响CBDC的设计和实施的因素。例如对于通用CBDC的立法变化(合同法、隐私法和消费者保护法)。设计上也需要考虑包括与税收、公共支出、伪造和欺诈、反洗钱和网络安全相关的问题。
最终用户: 对于用户来说,可用性是关键,因为通用CBDC必须为使用货币购买商品和服务的用户设计。在CBDC的设计和测试中,需要考虑不同年龄、地理位置、支付习惯和财务知识的终端用户。
金融机构: 引入CBDC可能导致市场结构和动态的重大变化。CBDC可能会影响商业银行存款、银行信贷以及更广泛的金融体系。然而,也有可能几乎不会对银行业造成破坏,这取决于CBDC的特性及其实现方式。
技术和基础设施提供商: 科技和基础设施公司在当今的市场上扮演着重要角色,这些集团的支持是CBDC发行的先决条件。潜在的CBDC可能有许多不同的形式,其中一些形式可以通过现有的技术和基础设施实现。或者,它可以使用新的技术,如区块链,这些技术目前还没有广泛使用。
其他利益相关者: 如学术机构、智库、标准组织和国际社会,可以为CBDC的基金会提供信息和支持。学术机构和智库可以为决策提供思想领导。标准组织可以通过定义术语、开发分类法以及创建支持更广泛生态系统的规范和标准来做出贡献。
1.3. 强大的法律框架(Strong Legal Framework)健全的法律框架可以帮助人们更快地相信并使用CBDC。首先要有明确的法律权限。发行通用CBDC是否与相关法律要求相一致。其次是确定CBDC是否拥有与法定货币相同的地位。例如,美国法律下CBDC作为法定货币的地位仍然是一个悬而未决的问题,一个通用CBDC作为法定货币的地位并不保证它在商业上被接受。
我们的观察:
美联储的观点是:即使美元CBDC是美国的法币,也需要通过商业方式确保该系统可以在商场上成功运行。 |
我们的观察: |
我们的观察: |
此外,一个通用的CBDC可能会要求央行承担与公众有关的角色和责任,而这些角色和责任目前通常由私营银行对他们的客户承担。
我们的观察: |
1.4. 强大的技术 (Robust Technology)
技术将在一定程度上影响数字货币的设计和功能。特定CBDC设计的业务和操作需求可能需要开发新技术。此外,访问或集成点(如数字钱包)可能需要额外的开发来满足操作标准。例如,可以离线操作的CBDC可能需要使用其他技术,如安全硬件。重要的技术开发和评估工作需要在三个核心领域:系统完备性(system integrity)、运行鲁棒性(operational robustness)、和运行弹性(operational resilience)。表1突出了支持CBDC的技术能力的关键方面。表1 基础技术的关键点
技术能力 | 哪些方面是重要的? |
系统完备性。CBDC需要以不损害其他系统或是人的方式下执行,未经授权不能操纵 | 能够提供安全而且有效率的资产转移 |
准确的记录保存,有效的防伪措施,以及强大的欺诈检测 | |
管理和保护系统免受未经授权的访问、使用、中断、修改或破坏的能力,以提供系统的机密性、完备性和可用性 | |
认真实施强有力的信息安全控制,以保护信息资产 | |
运行鲁棒性。CBDC必须具有跨一系列运行条件正确、可靠地运行的能力 | 提供全天候24小时的即时结算 |
包括灵活和适应性强的技术,以便可以根据需需求的演变而改变 | |
适当考虑生态系统的运行鲁棒性,而不仅仅是安排运营商的运行鲁棒性。例如,向设计不佳或运行不佳的数字钱包发放和分发CBDC可能对整个安排构成风险 | |
运行弹性。CBDC还需要有抵抗、吸收和从不利条件中恢复或适应的能力。 | 如果需要互联网连接,需要考虑网络中断的情形 |
从人员、信息、系统、流程和设施的角度解决运行弹性问题 | |
考虑端点到端点弹性,就是“标准”的运行弹性的应该从终端用户的观点,而不仅仅与结算有关 |
我们的观察: 这里美联储提出的系统需求不是根据币圈提出的“不可能三角”,而且第一个提出特性就是交易完备性。交易完备性,就是不论系统是如何执行的,最后的结果必须保证交易是正确且一致,不会因为得出交易结果的次序不同而出现不同的结果。交易完备性还包括记录不能被篡改,参与者有合理的权限,不能读取没有权限的数据。
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1.5. 市场准备程度(Market Readiness)市场准备是指引入CBDC的适当时机。CBDC必须有一个准备好支持它的生态系统(供应)。评估市场准备情况通常需要了解可能支持或推动采用的条件,以及该系统的组成部分是否准备好并有效协调。
需求。对CBDC的需求可能来自经济或政策利益。但无论是什么推动了CBDC的发行,在日益增多的支付选择中,个人和企业都更愿意接受一种新的支付工具。消费者在选择一种特定的支付方式时列举了几个理由;他们注意到了便利、速度、经济刺激和安全等因素。但旧金山联邦储备银行2019年《消费者选择日记》报告指出:“即使新的支付方式继续出现,消费者仍倾向于使用现金、借记卡和信用卡等传统方式进行日常消费。”然而在企业对企业的支付,电子支付的偏好经常被表达出来。
供应。转向市场准备的“供应”方面,生态系统结构、硬件基础设施和市场参与者必须准备好接受CBDC。CBDC生态系统包括许多功能,例如发布、分发、存储、使用、客户服务、遵从性、报告、监视和维护。为了满足市场的预期,建立一个新的支付轨道和/或升级或改变传统支付轨道必须完成和测试。为了确保供应,必须协调各方之间的活动和沟通。协调活动包括建立标准,为系统的各种要素建立过程和能力,以纳入新的技术特征、功能和安全增强。个人和企业都需要操作指导,了解该系统将如何工作,以及他们需要做什么来使用它。市场参与者之间的沟通也同样重要。个人、企业、银行、支付服务运营商、央行等都需要对相关各方的权利和责任有一个清晰的认识。
2.国际清算银行和多国央行对CBDC的观点
不损害”货币和金融稳定;
在一个灵活和创新的支付生态系统中与现金和其他类型的货币共存;
促进更广泛的创新和效率。
图 CBDC的特性
3.支撑CBDC的区块链架构
分析对比几家机构的报告,不难发现,几家大央行对于CBDC观点十分相似。就美联储的报告来看,他认为稳定币带动了CBDC的发展,更多高科技公司纷纷进入金融界,发展CBDC会对市场产生重大的改变。而发展CBDC,光是借助传统的区块链还远远不够,发展下一代区块链迫在眉睫。
图 下一代区块链
金融交易需要完备性,不能因为并行或是分布式处理产生不一致的结果;
每笔交易都必须经过KYC(Know Your Customer), 反洗钱(Anti-Money Laundering, AML)等监管机制;
交易、结算、清算分离,以便利账户管理和监管。传统上,这些机制都是一步同时间完成,不利于监管;
账户管理和交易管理分离,方便财务管理;
未结算的交易可以回滚;
账本系统:主要是分布式数据库系统,但是有拜占庭将军协议,可以存储账户和交易信息,也可以支持交易、清结算、存证等作业;
智能合约系统:主要执行区块链上的应用,包括交易、清结算、存证等;
预言机系统:主要负责和外部交互,包括收集数据和输出数据。由于需要保证数据正确,预言机系统会有自己的账本系统和合约系统。
3.1. 账本系统新设计新型账本设计和以前不同。由于数字稳定币和CBDC交易需要有完备性和监管性,交易机制和共识机制分别处理。传统上交易机制和共识机制是绑定一起,系统更为复杂。如果解耦,这两个机制都简化,简化后工作量降低,让系统可以运行嵌入式监管。而且分开后系统更加稳定。
由于交易和共识机制分开,共识完成只是代表部分交易流程完成,而不代表交易完成,这样系统可以有回滚机制,而且结算和交易又可以分离。这旧支持数字货币以及数字资产产业化, 因为交易和结算可以由不同机构或是系统处理。
由于交易和共识解耦,交易系统和账本系统也自然解耦,表示可以由不同系统或是单位处理这两个机制,每个机制可以有自己的智能合约。
这样分离又代表监管机制可以在交易撮合后,但是在结算前进行。这在第一代是不可能的,由于在第一代系统交易就是结算。
新一代区块链系统需要处理多币种,多数字资产,并且可以有托管机制;而第一代区块链系统多是单一“数字代币”的封闭系统,只能处理一种币种,没有链的托管机制。这就造成“币链分离”的设计原则。
金融市场基础设施原则(Principles of Financial Market Infrastructures, PFMI)要求金融系统的扩展机制必须同时间有可靠性,表示所有原来的系统属性在扩展后仍然必须存在;但是在第一代系统,连基础链的监管性都没有,不用考虑扩展后的属性。
3.2. 智能合约系统新设计传统上,区块链维护多个节点,其中一些节点运行智能合约引擎。然而,这种体系结构不适合许多现代金融应用。英国央行在2020年提出不同智能合约可以在不同账本系统上运行,每个合约系统都有专属功能,例如和客户接口系统的处理KYC,在交易账本系统上可以完成交易,在结算账本系统进行结算和最后的监管。这样传统区块链架构开始解耦,多个账本系统,多个合约系统,可以连接合作来完成完整金融交易,而且这个连接还可以动态部署完成。
图 智能合约完成交易和监管
3.3. 预言机系统的新设计
一旦数据输入系统,区块链系统存储和保护数据,但是它不能保证进来的数据是真实或是正确,预言机提供这功能。预言机接收来自外部世界的数据,同时也可以将区块链的数据发送给外部世界,但是在接受或是发出前,需要验证数据的真实性。ISDA认为预言机系统最为重要,由于这些预言机是金融机构的出入口,金融交易数据都经过预言机才到达合约系统和账本系统。3.4. 下一代区块链--互链网预言机是一个复杂系统,不只是传统传感器或是物联网,需要融合账本系统、合约系统以及信誉机制来实现。例如一个银行的预言机,需要保证送出来的数据真实而且正确,银行也需要签名。由于数据一旦从预言机发出,可能启动多个智能合约在不同区块链上自动执行,这些自动执行的交易会影响金融市场。新型区块链系统将会包含账本系统、数据湖(一种用于区块链监管的大数据平台)、合约系统、预言机,以及基于这些底层技术的上层应用包括人工智能、KYC身份认证、合约模板、AML反洗钱、交易行为分析系统等,这将会是一种全面拥抱监管的大型区块链系统。
为了实现上述功能,我们提出一些新机制例如层分层(监管软件优先),管中管(文件除读、写、执行等属性外,还有交易属性),块中块(数据以块来处理,又分大块,中块,小块,统一处理,增加效率),片分片(加密后,数据在分片后,又再分片),密中密(加密后再加密)。传统区块链已经有“密中密” 就是加密信息再度加密。加上其他机制,系统会更安全,并建立安全的“洋葱模型”。
总结
参考文献
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蔡维德北航数字社会与区块链实验室主任,天德科技首席科学家,国家科技部重大项目负责人,中国信息界区块链研究院院长,国家大数据(贵州)综合试验区区块链互联网实验室主任, 天民(青岛)国际沙盒研究院院长, 赛迪(青岛)区块链研究院名誉院长,中国亚洲经济发展协会区块链产业专业委员会会长,人民创投区块链研究院专家委员会特聘专家,中国区块链生态联盟专家委员会主任,山东省互联网金融工程技术研究院中心首席科学家,广电运通区块链首席科学家
向伟静
北京航空航天大学数字社会与区块链实验室硕士研究生©2021 北京天德科技有限公司