本文摘要：央行数字货币(DCEP)作为法定数字货币，对于规范数字货币市
央行数字货币(DCEP)作为法定数字货币，对于规范数字货币市场、提升金融服务效率起到了非常重要的作用。本文从专利角度，对中国人民银行数字货币研究所、支付宝、腾讯、工商银行等重点机构开展数字货币专利分析，分析了相关重点机构专利申请趋势，揭示了DCEP双层运营系统架构，并进一步分析了双离线支付场景、异步交易处理、钱包等级认证、匿名交易等运营机构交易功能设计，为行业相关参与主体厘清央行数字货币技术实现路径、数字货币优化设计、应用场景拓展提供相关参考和借鉴。
DCEP(DigitalCurrencyElectronicPayment)是中国人民银行的数字货币项目，也是中国人民银行研究中的法定数字货币。2014年，中国人民银行(简称央行)组织专家成立专门的法定数字货币研究团队，对数字货币发行框架、关键技术、发行流通环境及相关国际经验等问题进行专项研究。
经济师论文范例：浅谈央行数字货币的发行对银行卡支付清算业务的影响
2020年4月，央行在2020年全国货币金银和安全保卫工作电视电话会议中提出，要加强顶层设计，坚定不移推进法定数字货币研发工作，系统推进现金发行和回笼体系改革，加快推进钞票处理业务、发行库守卫和发行基金押运转型。2020年5月26日，央行行长易纲在“两会”期间接受采访时表示，“数字人民币研发工作遵循稳步、安全、可控、创新、实用原则，已先行在深圳、苏州、雄安、成都及未来的冬奥会场景进行内部封闭试点测试”。法定数字货币的研究与试点，丰富了人们的支付方式，拓展了金融服务对象，提升了金融服务效率。
目前，已有一定数量的学者开展了DCEP相关研究。姚前提出央行数字货币可优化零售端传统央行货币的支付功能，发行央行数字货币对我国银行系统和金融机构的冲击可控，长远看有助于提高经济产出。管弋铭等对数字货币的特征、理论机制、运行机制、影响机制和监管机制进行了归纳总结，提出央行的法定数字货币是未来的主流数字货币，且法定数字货币的推出有利于人民币国际化。
何德旭等提出人民币数字货币法定化将优化传统或比的支付功能，并且从法律制度、金融制度、监管科技能力、发行和流通、运行风险等方面提出了法定数字货币的相关建议。姜其林等分析了我国法定数字货币的二元发行模式，从法律制度、信息安全、监管沙箱等方面提出了我国法定数字货币的监管建议。陈文等基于数据治理的角度，从匿名性、付息性、央行数据治理主导性三个方面提出了央行数字货币的发行建议，提出应支持发行基于账户松耦合和条件触发付息的代币型央行数字货币。
乔海曙等分析了法定数字货币的支付替代效应和储蓄替代效应，提出若传统纸币能够与法定数字货币实现自由兑换，则传统纸币将被逐步替代，且若采用二元信用发行机制，法定数字货币的替代效应可能仅局限于现金范畴。汤奎等分析了数字货币发行后商业银行面临的挑战，提出了控制数字货币发行规模、提高商业银行负债管理能力、拓展数字货币交易场景等建议。张伟等从数字货币的类型、可信性和运营调账等方面阐述了中央银行发行数字货币对支付的影响，并进一步分析了对货币政策、金融市场、金融稳定和跨境交易的影响。
上述文献中，对于DCEP系统架构和运营机构交易功能设计均未开展系统性的研究和分析。基于此，本文通过国内已公开的专利，对DCEP系统架构进行分析，阐述了中心管理系统、数字货币投放系统和额度控制系统等的功能设计及技术实现，并运营机构相关交易功能实现进行分析，包括双离线支付场景、异步交易处理、钱包等级认证和匿名交易等，为行业相关参与主体进一步了解DCEP系统框架、优化数字货币功能体系、拓展应用场景提供相关参考和借鉴。
DCEP专利申请趋势基于DCEP“人民银行-运营机构”双层运营体系中不同的角色定位，本研究从央行侧和运营机构侧分别选择重点机构作为具体的专利研究对象：1、央行侧，主要为央行下属负责数字货币相关研发工作的中国人民银行数字货币研究所(简称数研所);2、运营机构侧，主要为参与首批DCEP封闭试点测试的运营机构，包括工行、建行、中行、农行四家国有银行、支付宝(蚂蚁集团)、腾讯两家互联网机构和移动、联通、电信三家移动运营商。通过对上述重点机构2015至2020年6月间法定数字货币DCEP专利数据进行检索可知，数研所、支付宝、工商银行、腾讯和中国电信等五家机构有DCEP相关专利申请(中国联通在2018年提交了2件关于数字货币交易的专利，但其应用场景是解决区块链数字货币无法与法定数字货币直接兑换时，多种不同区块链数字货币(如BTC与ETH)之间的兑换问题，非法定数字货币DCEP的相关专利。)。
中国人民银行数字货币研究所从2016年到2019年间共申请了87项专利，其中，2016年的22项专利主要是中国人民银行在数字货币方面的早期研究，也是数研所成立前由中国人民银行印制科学研究所申请，后续将专利权转让到数研所。数研所成立后申请的专利主要集中在2017年，共申请了48项专利，此外在2018、2019年分别申请了4项和13项专利。中国工商银行较早便开展了数字货币相关研究，共申请了专利7项，其中2018年、2019年分别申请了4项和3项。中国电信则是在2018年申请了1项数字货币专利。支付宝和腾讯直到2019年才分别申请了7项和1数字货币相关专利。结合专利申请时间，可以推断央行数研所最早进行法定数字货币DCEP相关专利的申请，负责了DCEP系统的前期研究和顶层系统、交易机制的设计。
运营机构则更多地面向用户具体应用场景进行设计，专利的申请日期也与DCEP的落地测试进程联系紧密。这也说明，2019年申请的专利最能反映出央行和运营机构关于DCEP系统功能、运行机制、应用服务的成熟设计理念，具有较高的参考价值。DCEP系统体系DCEP系统框架数研所5项重点专利组合[9-13]即构成了央行DCEP系统的技术实现，分为“中心管理系统”、“数字货币投放系统”和“额度控制系统”三个组成部分。再结合支付宝专利“基于数字货币的交易处理方法及装置和电子设备”以及工商银行专利“一种数字货币代理发行额度控制系统及方法”中给出的“央行-运营机构”双层运营体系，将“数字货币投放系统”的部分功能拆分至加密前置和运营机构，得到DCEP系统架构及部分功能模块。DCEP系统各部分的功能划分如下：
1、中心管理系统，位于央行，类似于登记中心，负责数字货币的额度投放与回收，凡是货币生成及回收必须由该系统最终确认，主要信息来源于数研所专利“一种数字货币的额度投放方法及系统”、“一种数字货币的额度回收方法及系统”，功能包括：(1)根据“新币”生成请求生成额度凭证(额度投放);(2)验证回收凭证，更新授权额度(额度回收);(3)记录加密前置生成的数字货币，以及该数字货币的交易过程。其中，额度凭证和回收凭证指示了DCEP生成和回收的货币价值额度，即“新币生成”的过程需要申请额度凭证，“旧币”作废的过程会用到回收凭证。
2、额度控制系统，位于央行，负责管理数字货币的核心---额度控制位，主要信息来源于5项数研所重点专利，功能包括：(1)根据额度凭证生成额度控制位;(2)校验额度回收请求中的额度控制位，生成回收凭证。额度控制位是DCEP的核心组成部分，包含了投放机构标识、数字货币交易标识、数字货币对应金额、加密唯一编号和签名信息。额度控制位在不同的专利中也称为“投放币”，由额度控制系统生成。央行通过控制下发的额度控制位，对运营机构的数字货币投放情况进行监控。
额度控制位的具体生成过程为：(1)使用SM3算法，对数字货币交易中的一个或多个额度控制位、一个或多个货币生成金额、数字货币投放系统的标识信息进行运算，生成交易标识;(2)使用SM3算法对交易标识、一个或多个货币生成金额、数字货币投放系统的标识信息以及时间戳、随机数进行加密，生成加密唯一编号;(3)根据交易标识、加密的唯一编号、一个或多个货币生成金额、数字货币投放系统的标识信息生成额度控制系统的签名信息;(4)根据一个或多个货币生成金额、数字货币投放系统的标识信息会生成一个或多个额度控制位。
3、加密前置，由央行放置在运营机构内，负责数字货币的具体生成与回收，加密前置生成的数字货币由额度控制位、所有者标识及投放机构的签名信息组成。加密前置主要信息来源于支付宝专利“基于数字货币的交易处理方法及装置和电子设备”、工商银行专利“一种数字货币代理发行额度控制系统及方法”和5项数研所重点专利，功能包括：(1) 向中心管理系统申请额度凭证(额度登记);(2)向额度控制系统申请回收凭证(申请额度回收);(3)转发额度凭证至额度控制系统(申请额度控制位);(4)转发回收凭证至中心管理系统;(5)根据额度控制位生成数字货币(生成“新币”);(6)根据中心管理系统的回收凭证处理结果回收数字货币(回收“旧币”)。
4、互联互通系统，由中央银行部署，负责各个具有DCEP发行权利的运营机构之间的互联互通，主要信息来源于支付宝专利“基于数字货币的交易处理方法及装置和电子设备”。
5、运营机构，负责处理用户的交易请求，主要信息来源于工商银行专利“一种数字货币代理发行额度控制系统及方法”和数研所5件重点专利，承担了数研所专利中“数字货币投放系统”切分出的部分功能。具体的数字货币生成/回收过程可总结为：对于数字货币“新币”生成：(1)运营机构经加密前置请求“新币”生成;(2)中心管理系统生成额度凭证;(3)额度控制系统生成额度控制位;(4)加密前置生成数字货币。对于数字货币“旧币”回收：(1)运营机构经加密前置请求“旧币”回收;(2)额度控制系统生成回收凭证;(3)中心管理系统验证回收凭证;(4)加密前置回收数字货币。运营机构交易功能设计运营机构侧的DCEP专利主要集中在交易处理机制和钱包功能设计，包括双离线支付场景、异步交易处理、钱包等级认证和匿名交易。
1、双离线支付场景双离线支付，即在收款方和付款方都不具备网络条件时的支付交易。在专利中，支付宝、工商银行、腾讯针对这一场景都提出了各自的方案。对于身份认证，3家运营机构普遍采用的方法是使用私钥签名、公钥验签的方式，常用的签名包括用户的数字签名以及预存的运营机构的数字签名。支付宝传递的离线支付凭证是由用户终端生成，使用用户私钥签名;而离线支付凭证中包含有支付客户端预存在用户终端本地的数字签名。
工商银行进行身份认证的数字证书是代理投放机构预先下发在终端本地保存的，包含有代理投放机构的签名信息，同时交易信息中包含有用户钱包私钥签名。腾讯传递的交易同步信息由用户终端生成，使用钱包私钥签名，而其中包含的圈存数字资产载体由机构预圈存，包含有机构的签名信息。对于交易的价值载体形式，大体分为可支付的离线总额度和预存的数字货币载体的两种表现形式。
支付宝申请的是离线支付总额度，是在线时申请并由支付服务器下发到终端保存，每进行一笔交易，由支付客户端更新离线支付总额度，更新后的离线支付总额度等于更新前的离线支付总额度减去本次支付的金额。工商银行的方案是预先申请用于离线支付的“离线数字货币”，但专利中未说明离线数字货币的具体形式。腾讯则是构建“圈存数字资产载体”，载体中包含的数字货币ID能唯一指向用户在机构圈存的数字货币，“圈存数字资产载体”则可视作是数字货币ID为“额度控制位”构建的“代币”。
总结
本文从专利的角度，分析了中国的央行数字货币系统架构和运营机构交易功能设计。对于央行数字货币系统架构，从系统中的中心管理系统、额度控制系统、加密前置、互联互通系统、运营机构五个模块进行分析，详细阐述了五个模块的运行机理和运行过程。对于运营机构交易功能设计，详细分析了支付宝、腾讯、工商银行双离线支付的差异点，以及异步交易处理的主要过程，并对钱包等级认证和匿名交易进行简要阐述。
通过重点机构DCEP相关专利的分析，可以得到如下结论：1、数研所数字货币专利主要集中在DCEP系统架构的设计上，包括额度的投放与回收、DCEP的流通、生成与验证。2、支付宝、工商银行、腾讯、中国电信在双离线支付场景上均有相关专利申请，在方案设计上支付宝主要为申请离线支付总额度，并构建离线支付凭证;工商银行主要为预存数字证书与离线数字货币;腾讯主要为构建圈存数字资产载体;中国电信主要为离线时数字货币双花验证;3、支付宝在钱包等级认证、异步交易处理有相关解决方案，工商银行在DCEP系统中的数字货币投放、数字货币钱包可视卡设计上有相关解决方案。需要指出的是，数字货币作为新兴业态，虽然已有技术实现了零售范围内的数字货币试点应用，但未来在隐私保护、跨境交易等方面仍需要开展相关研究，从而推动数字货币在国内全方位应用和DCEP国际化的进程。
作者：才华1，2 肖普山1，2 章政1，2
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