這一切源於 4 月 14 日晚間網路上流傳的一張中國央行數位貨幣在農行帳戶內測的照片。隨後，據《科創板日報》報導，蘇州相城區是央行數位貨幣（DC / EP）的重要試點地區。蘇州相城區各區級機關和企事業單位，工資通過工農中建四大國有銀行代發的工作人員，將在 4 月份完成央行數位貨幣數位錢包的安裝工作。5 月，其工資中的交通補貼的 50% 將以數位貨幣的形式發放。
對此，4 月 17 日晚間，中國央行數位貨幣研究所就央行數位貨幣內測一事做出最新回應。中國央行數位貨幣研究所稱，當前網傳 DC / EP 訊息為技術研發過程中的測試內容，並不意味著數位人民幣正式落地發行。數位人民幣目前的封閉測試不會影響上市機構商業運行，也不會對測試環境之外的人民幣發行流通體系、金融市場和社會經濟帶來影響。
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越來越多的訊息表明，央行數位貨幣正擴大測試的應用場景，以便為日後的正式落地發行做「演練」。中國央行副行長范一飛表示，央行數位貨幣的定位是部分替代 M0，即人民幣紙鈔的數位化替代。那麼央行數位貨幣到底長什麼樣？
我們通過對截至 2019 年 9 月央行及其下屬機構申請的 84 項涉及央行數位貨幣的專利進行歸納分析，從數位貨幣發行、流通、管理、回籠、投融資等全流程揭開央行數位貨幣的神秘面紗，讓更多人看到央行數位貨幣的真實模樣。
注：本報告節選於《人民幣 3.0：中國央行數位貨幣運行框架與技術解析》，發佈於 2019.10 。
一、中國央行數位貨幣專利申請概況
通過梳理與央行數位貨幣相關的專利訊息，截至 2019 年 9 月，我們找到了中國央行 4 家機構申請的共 84 條專利。
這 4 家機構分別為中國人民銀行數位貨幣研究所（52 項專利訊息）、中國人民銀行印製科學技術研究所（22 項專利訊息）、中鈔信用卡產業發展有限公司杭州區塊鏈技術研究院（6 項專利訊息）以及中鈔信用卡產業發展有限公司北京智能卡技術研究院（4 項專利訊息）。
4 家機構中，中國人民銀行印製科學技術研究所最早於 2016 年 3 月 25 日申請了 22 項與央行數位貨幣相關的專利；中國人民銀行數位貨幣研究所的專利申請集中於三個時間點：2017 年 6 月 26 日提交了 35 項相關專利申請、2017 年 12 月 28 日提交了 13 項相關專利申請、2018 年 3 月 26 日提交了 4 項相關專利申請；中鈔信用卡產業發展有限公司下屬的兩家分公司從 2016 年 6 月 4 日至 2018 年 8 月 7 日陸續有共 10 項相關專利申請。
從專利申請時間可以看出，中國央行在數位貨幣領域的研發工作進行了有前瞻性的佈局且研發時間跨度較長，為中國央行數位貨幣的發行做了充分準備工作。
二、中國央行數位貨幣的頂層設計
根據中國印製科學技術研究所的專利訊息，數位貨幣系統包括中央銀行數位貨幣系統、商業銀行數位貨幣系統以及認證系統。其中，中央銀行數位貨幣系統用於產生和發行數位貨幣以及對數位貨幣進行權屬登記；商業銀行數位貨幣系統用於針對數位貨幣執行銀行功能；認證系統用於對中央銀行數位貨幣系統和數位貨幣的用戶所使用的終端設備之間的交互提供認證，以及對中央銀行數位貨幣系統和商業銀行數位貨幣系統之間的交互提供認證。
數位貨幣研究所對央行數位貨幣的頂層設計主要涉及中國央行數位貨幣的發行、流通和管理等環節。
1、中國央行數位貨幣的發行
根據專利訊息，央行數位貨幣的發行方法包括：
- 接收申請方發送的數位貨幣發行請求；
- 對數位貨幣發行請求進行業務覈查，在覈查通過的情況下，向會計覈算數據集中系統發送扣減存款準備金的請求；
- 在接收到會記覈算數據集中系統發送的扣款成功應答的情況下，生產數位貨幣；
- 將數位貨幣發送至申請方。
2、中國央行數位貨幣的流通
據中國央行數位貨幣研究所的專利設計，其數位貨幣的流通方法既能滿足實際貨幣流通的要求，也能提高數位貨幣流通的處理效率。
其方法具體為：
- 付款端依據付款金額和預定義的匹配策略從付款端的數位貨幣保管箱中選擇數位貨幣字串，然後組成支付來源數位貨幣字串集，再將該支付來源數位貨幣字串集發送給管理端，數位貨幣字串具有：金額字段和所有者標識字段，付款端的數位貨幣保管箱中存放有一個或多個所有者標識爲付款端的數位貨幣字串；
- 管理端將支付來源數位貨幣字串集中的數位貨幣字串登記為作廢狀態，然後根據付款金額生成支付去向數位貨幣字串，以及將支付去向數位貨幣字串發送給收款端，支付去向數位貨幣字串的金額為付款金額，所有者標識爲收款端。
中國央行數位貨幣研究所也為數位貨幣設計了一種定向流通和使用的方法，通過設置用途規則，只有經過驗證滿足用途規則的數位貨幣轉移才會發生。
具體的實施步驟包括：
- 數位貨幣系統保存預定義的用途規則；
- 在收到來自付款方的數位貨幣和付款指令後，激活對用途規則的監控，將數位貨幣變更爲所有者標識為付款指令指定的用款方的帶有用途規則或受用途規則控制的數位貨幣，將該數位貨幣發送至用款方；
- 在收到用款方發來的包括付款用途和收款方訊息的付款請求以及帶有用途規則或受用途規則控制的數位貨幣後，確認付款用途滿足用途規則，將數位貨幣變更為所有者標識爲收款方訊息指定的收款方的不帶用途規則且不受用途規則控制的數位貨幣，將該數位貨幣發送至收款方。
3、中國央行數位貨幣的管理
中國數位貨幣研究所的專利介紹了四種基於一定條件觸發的管理方法和系統：基於經濟狀態條件、基於貸款利率條件、基於流向主體條件和基於時點條件。
基於經濟狀態條件觸發的數位貨幣管理方法和系統能夠根據回收時點的經濟訊息逆週期調整金融機構對數位貨幣發行單位的資金歸還利率，從而減少金融機構風險特徵及其貸款行為的順週期性，避免「流動性陷阱」，實現經濟的逆週期調控。
其具體實施方式包括：
- 在回收數位貨幣時，獲取回收時點的經濟訊息；
- 當經濟訊息滿足預設的經濟狀態條件時，基於經濟訊息調整數位貨幣的歸還利率；
- 依據調整後的歸還利率回收數位貨幣。
基於貸款利率條件觸發的數位貨幣管理方法和系統能夠使基準利率實時有效傳導至貸款利率。
其具體實施方式包括：
- 向金融機構發行數位貨幣，並將數位貨幣的狀態訊息設置爲未生效狀態；
- 接收金融機構發送的數位貨幣生效請求，獲取生效請求對應的貸款利率；
- 當貸款利率符合預設的貸款利率條件時，將數位貨幣的狀態訊息設置為生效狀態。
基於流向主體條件觸發的數位貨幣管理方法和系統能夠精準定性數位貨幣投放，實施結構性貨幣政策，減少貨幣空轉，提高金融服務實體經濟能力。
其具體實施方式包括：
- 向金融機構發行數位貨幣，並將數位貨幣的狀態訊息設置為未生效狀態；
- 接收金融機構發送的數位貨幣生效請求，獲取生效請求對應的流向主體；
- 當流向主體符合預設的流向主體條件時，將數位貨幣的狀態訊息設置為生效狀態。
基於時點條件觸發的數位貨幣管理方法和系統能夠有效解決現有貨幣政策操作的當下性問題，使貨幣生效的時點不侷限於貨幣發行的當下，而是延展到未來符合政策目標的某一時點，避免貨幣空轉，減少貨幣政策傳導時滯。
其具體實施方式包括：
- 向金融機構發行數位貨幣，並將數位貨幣的狀態訊息設置為未生效狀態；
- 接收金融機構發送的數位貨幣生效請求，獲取生效請求對應的時點訊息；
- 當時點訊息滿足預設的時點條件時，將數位貨幣的狀態訊息設置為生效狀態。
根據該數位貨幣研究所的專利設計，數位貨幣的管理還包括對數位貨幣的追蹤，其數位貨幣追蹤方法和系統能夠解決資金付款方跨主體、層層追蹤資金流向的問題，並且支持貨幣流向的定製追蹤，在發起方管理範圍內進行資金流向追蹤，從而保護用戶隱私。
其具體實施方式包括：
- 接收來源幣所有者的追蹤請求；
- 根據追蹤請求向交易過程中產生的去向幣中設置追蹤，並保存去向幣；
- 在接收到來源幣所有者的查詢請求的情況下，向來源幣所有者返回反映來源幣後續交易過程的追蹤鏈條。
4、央行數位貨幣的回籠
根據數位貨幣研究所的設計，其數位貨幣的回籠方法和系統可以優化升級中國央行貨幣發行流通體系，提高貨幣回籠的安全性、時效性，降低貨幣回籠中耗費的成本。
數位貨幣的回籠方法包括：
- 接收申請方發送的數位貨幣回籠請求；
- 數位貨幣回籠請求包括：待回籠的數位貨幣；對數位貨幣回籠請求進行業務覈查，在覈查通過的情況下，向會計覈算數據集中系統發送增加存款準備金請求；
- 在接收到會記覈算數據集中系統發送的增加存款準備金成功應答的情況下，將數位貨幣回籠應答發送至申請方。
5、中國央行數位貨幣用於投融資
中國央行數位貨幣是否可以用於投融資？數位貨幣研究所的專利給出了一種將數位貨幣用於投融資的方法，實現利用數位貨幣爲平臺提供投融資資金劃撥的支付結算途徑。
具體方法包括：
- 投資人錢包應用裝置接收智能合約；
- 投資人錢包應用裝置在接到投資人提供的包含投資金額的確認指令後，向智能合約中添加投資確認訊息，該訊息包括投資金額、投資人數位簽名和投資人個人訊息；
- 投資平臺對智能合約內的投資確認訊息驗證通過後，標記智能合約生效。投資人錢包應用裝置根據已生效的智能合約，向籌資人銀行錢包帳戶支付數位貨幣。
6、中國央行數位貨幣用於銀行間結算
銀行間的貨幣清結算十分重要，數位貨幣研究所提供了一種銀行間數位貨幣的結算方法和系統，將銀行間傳統結算方式與數位貨幣的結算方式進行融合，提高銀行結算選擇的靈活性。
其具體方法包括：
- 發起銀行系統將數位貨幣付款給接收銀行的報文發送給數位貨幣系統；
- 數位貨幣系統根據支付報文執行預設項目的操作，並將操作成功的結果返回給發起銀行系統和清算銀行系統，以及將清算報文發送給清算銀行系統；
- 清算銀行系統在接收到操作成功的結果後，根據接收到的清算報文，在清算報文中的接收銀行在該清算銀行的同業帳戶存款餘額中增加與接收到的數位貨幣金額相等的額度，以及將表徵清算成功的結果發送給接收銀行系統和數位貨幣系統；
- 數位貨幣系統將接收到的表徵清算成功的結果返回給發起銀行系統。
三、中國央行數位貨幣錢包 / 芯片卡
1、數位貨幣錢包
在中國數位貨幣研究所提交的 52 項與數位貨幣相關的專利中，涉及數位貨幣錢包相關應用的專利數量達 21 項，可見數位貨幣研究所十分重視數位貨幣錢包的研發。
a. 數位貨幣錢包的申請與開通
根據數位貨幣研究所的專利訊息，數位貨幣錢包的申請與開通可以有兩種方式。一種是由帳戶行數位貨幣系統創建的數位貨幣錢包，用戶可以通過銀行帳戶申請開通數位貨幣錢包，在開通過程中由用戶指定銀行帳戶與數位貨幣錢包的綁定關係，開通成功後該銀行帳戶會與數位貨幣錢包進行綁定，用戶通過銀行帳戶即可訪問數位貨幣錢包。
另一種是由錢包服務商創建的數位貨幣錢包，具體實施方式包括：
- 數位貨幣錢包終端生成密鑰對，並將密鑰對中的公鑰發送給錢包服務商；
- 錢包服務商根據接收的公鑰生成錢包標識，並將公鑰和錢包標識發送給數位貨幣發行登記機構；
- 數位貨幣發行登記機構根據公鑰和錢包標識生成數位證書，並將數位證書發送給錢包服務商；
- 錢包服務商將數位證書、錢包標識和錢包合約代碼地址發送至數位貨幣錢包終端，並且根據數位貨幣錢包終端返回的開通請求，創建數位貨幣錢包，同時向數位貨幣發行登記機構發送註冊請求；
- 數位貨幣發行登記機構根據接收的註冊請求對錢包標識、錢包證書進行登記註冊。
b. 數位貨幣錢包的登錄與同步
數位貨幣系統支持用戶登錄數位貨幣錢包的具體實施步驟爲：響應用戶的登錄請求，獲取並驗證用戶的認證訊息；認證訊息驗證通過後，獲取並驗證待登錄的數位貨幣錢包的合約包；合約包驗證通過後，向用戶展示數位貨幣錢包的功能界面。
而如果用戶屬於首次登錄數位貨幣錢包或者錢包相關訊息有變化，則需要做訊息和數據的同步，具體實施方法爲：
- 獲取並驗證用戶的認證訊息；
- 驗證通過後，向用戶展示待登錄的數位貨幣錢包的可識別訊息；
- 對用戶從可識別訊息中選擇的訊息項進行簽名得到同步指令；
- 同步指令驗證通過後獲取與同步指令對應的待登錄的數位貨幣錢包的有效數位貨幣訊息和關聯帳戶訊息。
以上數位貨幣錢包登錄與同步的實施方法圖示如下：
c. 數位貨幣錢包與銀行錢包的綁定與解綁定
數位貨幣錢包與銀行錢包綁定後，能夠通過數位貨幣錢包來訪問銀行錢包，具體來講，帳戶行用戶訪問系統接收用戶提供的錢包綁定請求；根據錢包綁定請求生成銀行錢包查詢請求然後發送給帳戶行應用系統；帳戶行應用系統將銀行錢包查詢請求發送給帳戶行數位貨幣系統，帳戶行數位貨幣系統根據實名認證訊息進行查詢，然後將銀行錢包訊息返回給帳戶行應用系統；帳戶行應用系統將銀行錢包訊息返回給帳戶行用戶訪問系統，帳戶行用戶訪問系統返回給用戶，然後將用戶發來的綁定確認訊息發送給帳戶行錢包訪問認證系統；帳戶行錢包訪問認證系統執行應用錢包與銀行錢包的綁定操作。
當用戶需要解除數位貨幣錢包與銀行錢包之間的綁定關係時，帳戶行接收用戶提交的錢包解綁定請求，然後向用戶發送銀行帳戶訪問認證入口請求；接收用戶提交的銀行帳戶訪問認證要素，並根據銀行帳戶訪問認證要素對用戶進行身份認證；在用戶身份認證通過的情況下，解除用戶的數位貨幣應用錢包和銀行錢包的綁定關係。
d. 與數位貨幣錢包相關的查詢操作
能夠接收用戶發起的與數位貨幣錢包相關的查詢操作的主體有兩種，一種是用戶的帳戶行，另一種是數位貨幣錢包終端。
在第一種情況下，用戶的查詢目的是通過自己在帳戶行的銀行帳戶查詢綁定的數位貨幣錢包，具體的實施方式爲：帳戶行用戶訪問系統將用戶的數位貨幣錢包查詢請求訊息發送至帳戶行錢包訪問認證系統以對用戶身份進行認證；帳戶行用戶訪問系統在認證通過時發送數位貨幣錢包查詢請求訊息至帳戶行應用系統；帳戶行應用系統對數位簽名進行驗證，驗證通過後生成錢包查詢訊息併發送至帳戶行數位貨幣系統；帳戶行數位貨幣系統根據錢包查詢訊息進行查詢以得出錢包查詢結果訊息。
在第二種情況下，用戶的查詢操作可以得到關聯帳戶、交易詳情、數位貨幣明細列表等訊息。
e. 基於錢包的數位貨幣支付、存儲與轉移
數位貨幣研究所的相關專利顯示，基於錢包的數位貨幣移動主要包括用戶的支付、存幣和轉幣幾種行為。
在支付的情境下，帳戶行數位貨幣系統在接收數位貨幣錢包的支付請求後獲取用戶輸入的數位貨幣錢包的 CA 證書數位簽名，以生成數位貨幣轉移請求。接著帳戶行數位貨幣系統將數位貨幣轉移請求發送至數位貨幣發鈔行並接收帶有發鈔行數位簽名的支付成功結果。
用戶可以在需要的時候將數位貨幣存入數位貨幣錢包，具體實施方法為：
- 錢包終端將存幣指令發送給數位貨幣錢包，數位貨幣錢包為存幣指令添加數位貨幣保管箱標識生成存幣轉移請求，將該請求發送給數位貨幣發行登記端；
- 數位貨幣發行登記端將來源幣串列表作廢，生成存入去向幣串列表，將轉移結果訊息發送給數位貨幣錢包；
- 數位貨幣錢包將去向幣串列表存入並對用戶的帳戶入帳，生成存幣結果訊息發送給數位貨幣錢包終端；
- 數位貨幣錢包終端展示存幣結果。
用戶之間也可以相互轉幣，具體實施方法為：
- 根據接收方的收款地址訊息生成轉幣請求；
- 根據轉幣請求生成轉幣指令；
- 以及根據轉幣指令向接收方錢包執行轉幣操作。
f. 數位貨幣錢包狀態的變更：升級、更換密鑰和註銷
數位貨幣錢包狀態的變更主要涉及三個方面，即數位貨幣錢包的升級、更換密鑰和註銷操作。
數位貨幣錢包終端在接收到用戶的升級請求的情況下，將升級請求發送給錢包服務商，由錢包服務商對升級請求進行驗證，並在對升級請求驗證通過的情況下，向數位貨幣錢包終端返回升級安裝訊息；數位貨幣錢包終端在用戶確認升級安裝訊息之後，將升級開通指令發送給錢包服務商，通過錢包服務商完成對錢包的升級。
當用戶需要更換數位貨幣錢包的密鑰時，數位貨幣錢包終端首先接收執行更換密鑰的操作請求，將當前簽名合約退出。然後生成新的錢包密鑰對，發送新生成的錢包公鑰和進行簽名了的更換密鑰請求。接下來數位貨幣錢包終端會接收錢包發送的新的待確認更換密鑰指令，使用舊的錢包私鑰對新的待確認更換密鑰指令進行簽名併發送。最後接收到錢包發送的更換密鑰指令成功通知，更新錢包簽名合約包訊息和新合約包綁定的新的錢包密鑰。
如果用戶不希望再使用某個數位貨幣錢包可以選擇將其註銷。
具體實施方法爲：
- 帳戶行用戶訪問系統調用帳戶行錢包訪問認證系統對用戶進行身份認證，身份認證通過後接收帶有用戶數位簽名的註銷請求訊息併發送至帳戶行數位貨幣系統；
- 帳戶行數位貨幣系統驗證用戶數位簽名，驗證通過後確認可以註銷數位貨幣錢包，然後將帶有帳戶行數位簽名和註銷錢包數位簽名的註銷登記請求訊息發送至發鈔行數位貨幣系統；
- 發鈔行數位貨幣系統驗證帳戶行數位簽名和註銷錢包數位簽名，驗證通過後對數位貨幣錢包進行註銷登記，再返回帶有發鈔行數位簽名的註銷登記成功訊息；
- 帳戶行數位貨幣系統接收到註銷登記成功訊息後註銷數位貨幣錢包。
2、數位貨幣芯片卡
在印製科學技術研究所申請的 22 項專利中，有 13 項專利提到了一種數位貨幣芯片卡的應用。使用數位貨幣芯片卡同樣可以完成取現、支付和存儲等與數位貨幣相關的基本操作，並且各個基本操作的流程與前述三大類操作基本一致，我們可以將這種數位貨幣芯片卡認爲是專門用於數位貨幣交易且需要與終端設備配合（綁定）使用的一種媒介。
從印製科學技術研究所的專利訊息中我們還得知這種數位貨幣芯片卡還有一種可視版本，零壹智庫經研究後認爲這種可視數位貨幣芯片卡應該與廣泛應用於加密貨幣的冷錢包相類似，支持近場通訊和顯示數位貨幣相關訊息。
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