央行数字货币试点仍是“4+1”，一文读懂人民币3.0
零壹财经
中国的数字人民币发行计划又往前迈了一大步。
8月14日，商务部网站刊发《商务部关于印发全面深化服务贸易创新发展试点总体方案的通知》，通知明确，在京津冀、长三角、粤港澳大湾区及中西部具备条件的试点地区开展数字人民币试点。
不过据金融时报记者了解，目前数字人民币试点仍是“4+1”，先行在深圳、苏州、雄安新区、成都及未来的冬奥场景进行内部封闭试点测试，并没有变化。
相关人士指出，网上传的北京、天津、上海等28个试点，其实是全面深化服务贸易创新发展试点。深圳、苏州、雄安、成都是粤港澳大湾区、长三角、京津冀及中西部的代表，人民银行正在上述四地开展数字人民币试点测试。
中国一直在推动数字人民币的发行计划，目的是成为全球首个发行数字主权货币的国家。
此前，据21世纪经济报道，数位国有大行人士表示，四大行正在深圳等地大规模测试数字钱包应用，为数字货币正式落地进行测试准备。由央行牵头，各家银行此前数月已经就落地场景等开展测试。目前，部分大行内部员工已经开始使用，用于转账、缴费等场景。
8月3日，央行2020年下半年工作电视会议指出，上半年“法定数字货币封闭试点顺利启动”，下半年将“积极稳妥推进法定数字货币研发”。
今年5月起，央行在深圳、苏州、成都和雄安这四个城市试行中央银行数字货币(CBDC)后，中国人民银行如今也与私营公司商谈扩大测试范围的事项。多家大公司，例如滴滴出行以及美团点评，都已被纳入候选名单，以通过这些影响广泛的平台大规模推行数字货币。
早在2019年9月，零壹智库和数字资产研究院推出报告《人民币3.0：中国央行数字货币运行框架与技术解析》，从数字货币界定和人民币发展历程出发，全面介绍了央行数字货币的发展历程及现状，并通过对截至2019年9月央行及其下属机构申请的84项涉及央行数字货币的专利进行归纳分析，以期从数字货币发行、流通、管理、回笼、投融资等全流程揭开中国央行数字货币的神秘面纱，让更多人看到央行数字货币的真实模样。
摘要
中国央行数字货币的基本框架：
1. 是中央银行的负债，由中央银行进行信用担保，具有无限法偿性（即不能拒绝接受央行数字货币），是现有货币体系的有效补充。
2. 央行数字货币的投放模式为“双层运营体系”：上层是央行对商业银行，下层是商业银行对公众。央行按照100%准备金制将央行数字货币兑换给商业银行，再由商业银行或商业机构将数字货币兑换给公众。
中国央行数字货币的技术准备：
央行4家机构共申请了84条与数字货币相关的专利（截至2019年9月），最早的专利申请始于2016年。中国央行在法定数字货币领域的研发工作进行了有前瞻性的布局且研发时间跨度较长，已经为中国法定数字货币的发行做了充分准备工作。
其他国家的央行数字货币实验：
零壹智库对29个国家央行对数字货币的态度及现状的最新统计（截至2019年9月），有6家央行已发行数字货币，8家计划推出，9家处于研究中，2家暂不考虑，3家明确反对央行数字货币。各国央行研究探索数字货币的直接动机包括减少对美元的依赖、抵制美国经济制裁以维护国内经济平稳，或者追求金融科技发展，改善现有体系以及维护现有货币体系的稳定。
2019年6月，由Facebook主导的加密货币项目Libra发布白皮书，宣称要建立一套简单的全球货币和金融基础设施，为数十亿人服务。横空出世的Libra，被很多人视为是对现有金融和货币体系的颠覆性力量。
在那之后，全球央行开始密集释放研发数字货币的信号，中国也不例外。2019年8月2日，中国人民银行（下称“央行”）在2019年下半年工作电视会议上表示将加快推进法定数字货币的研发步伐。8月10日，央行支付结算司副司长穆长春在中国金融四十人伊春论坛上表示，“央行数字货币可以说是呼之欲出了”。
8月18日，中共中央、国务院发布关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见，提到支持在深圳开展数字货币研究等创新应用。
9月24日，在庆祝中华人民共和国成立70周年系列新闻发布会上，中国人民银行行长易纲表示，央行数字货币推出目前没有时间表，还会有一系列的研究、测试、试点、评估和风险防范流程需要进行。
央行数字货币的定位是部分替代M0，即人民币纸钞的数字化替代。但在呼之欲出的今天，央行数字货币到底是什么？长什么样？怎么发行？在移动支付如此发达的今天，为什么还要发行数字货币？对大多数人而言，这一系列看似简单的问题都未曾得到全面细致的解答。
本报告从数字货币界定和人民币发展历程出发，全面介绍了央行数字货币的发展历程及现状，并通过对截至2019年9月央行及其下属机构申请的84项涉及央行数字货币的专利进行归纳分析，以期从数字货币发行、流通、管理、回笼、投融资等全流程揭开中国央行数字货币的神秘面纱，让更多人看到央行数字货币的真实模样。
一、数字货币、电子货币、加密货币与法定数字货币
货币形态不断在变化中发展。
在历史上的绝大部分时间里，货币形态的演变相对缓慢，但近些年不断涌现出新的货币概念和货币形态。2008年中本聪创造比特币之后的十余年时间，市场上雨后春笋般地出现了数千种加密数字资产，数字货币、加密货币、稳定币、密码代币、通证、空气币、传销币等开始出现。同时，互联网技术的发展，使电子货币、虚拟货币等新型货币也逐渐进入人们的视野。而近来原央行支付结算司副司长穆长春的演讲以及在得到App上开设相关课程，使法定数字货币概念也成为市场关注的焦点。
如此众多的货币概念，容易使人产生误解，更难以逐个理解。本文为了使读者更好的理解法定数字货币，希望能够进一步厘清众多相关概念。
数字货币（Digital Currency）是以数字形式存在并基于网络记录价值归属和实现价值转移的货币。国际货币基金组织称之为“价值的数字表达”。数字货币的概念范畴十分宽泛，几乎可以涵盖目前我们所知道的各类电子货币、加密货币和法定数字货币。
现在很多人会将数字货币与比特币等加密货币混为一谈。但实际上，两者不是简单的等同关系。从概念范畴上来讲，加密货币包含于数字货币的概念之中。加密货币是基于区块链加密技术而创建发行的货币。目前币圈中常见的比特币、以太坊、EOS等币种都是加密货币。
同样容易混淆的概念还包括虚拟货币和密码货币。加密货币出现之前，随着网络社区兴起，逐渐出现了一类主要用于社区内各种虚拟商品交易的虚拟货币，如网络积分、游戏币等，最广为人知的莫过于Q币。欧洲央行将虚拟货币定义为“被某一特定虚拟社区成员使用并接受的数字货币”。也就是说，虚拟货币可以被视为是数字货币的一种。但近些年来，在我国监管部门的相关文件中，一般提到虚拟货币通常特指以比特币、以太坊等为代表的不受监管的加密货币。
法定数字货币是由法币的数字化形式，是基于国家信用且一般由一国央行直接发行的数字货币。国际清算银行在关于中央银行数字货币（CBDC）的报告中，将法定数字货币定义为中央银行货币的数字形式。需要注意的是，法定数字货币不一定基于区块链发行，也可以基于传统中央银行集中式账户体系发行。
国际清算银行在报告中区分了三种形式的CBDC，两种基于代币体系，一种基于账户体系。在两种基于代币的版本中，一种被设计为广泛使用的支付工具，只要针对零售交易，但也可用于更广泛的应用；另一则是用于金融市场定向支付和结算交易的受限制访问的数字结算凭证。
图：BIS的货币之花
资料来源：BIS
法定数字货币与支付宝、微信、PayPal等移动支付不同，法定数字货币是法定货币在数字世界的延伸和表现，是一种新的货币形态。而支付宝、微信支付等电子支付工具都与银行账户紧耦合，是法币的一种数字化使用方式。
二、从人民币1.0到人民币3.0
（一）1.0 人民币的诞生和历次变迁
2019年8月30日，2019年版第五套新版人民币正式发行，此次发行的包括50元、20元、10元、1元纸币和1元、5角、1角硬币。
在此之前，作为中国经济建设与社会发展的见证者，人民币已经历程了五次变迁。
1948年12月1日，中国人民银行成立，并于同日发行了第一套人民币。第一套人民币共16种面额62种版别，最小面额1元，最大面额50000元。该套人民币是在统一各革命根据地货币的基础上发行的，是从建国前无序货币体系向独立统一的货币秩序过渡阶段的产物，对建国初期经济恢复发挥了重要作用，具有极其鲜明的时代背景和历史印痕。
第二套人民币在1955年3月1日正式发行，面额结构相较第一套货币趋于合理，最小面值为1分，最大面值为10元，并首次也是唯一一次发行三元面值的人民币。第二套人民币首次实行主辅币制，发行了包括5分、2分、1分的硬币，结束了我国近现代没有统一流通硬币的历史。
1962年，三年经济困难结束后，国民经济开始恢复和发展。同年4月20日，第三套人民币开始发行，纸币最大面值仍为10元，最小面值1角，硬币则包括1元、5角、2角、1角，同时取消了3元纸币。第三套人民币是中国独立自主研制的第一套货币，并与第二套人民币一起跨越了我国整个计划经济时代，一定意义上成为我国计划经济时代的标志物之一。
随着我国改革开放进入崭新阶段，日益增长的国民经济对于货币总量和货币结构有了新的要求。1987年4月27日，中国人民银行开始发行第四套人民币，这套人民币正面采用大幅人物头像水印，增加了50元和100元两类大额币种。
1999年6月30日，时任国务院总理朱镕基发布国务院第268号令：为适应经济发展的需要，进一步完善我国的货币制度，提高人民币的防伪性能，现决定，自1999年10月1日起陆续发行第五套人民币。”第五套人民币增加了20元面额纸币，取消了2元面额。
第五套人民币从1999年10月1日流通至今，此后在2005年8月31日、2015年11月12日和2019年8月30日分别发行了第五套人民币新版。
（二）2.0 人民币的“数字化时代”
从1948年12月1日的第一套人民币，到2019年8月30日的第五套人民币新版，人民币作为中国通行流通的法定货币已经历经71年。
随着计算机和互联网技术的快速发展，人民币已经逐步实现电子化，迈入2.0时代。流通在银行等金融体系内的现金和存款早已通过电子化系统实现数字化，而支付宝、微信支付等第三方移动支付的大规模普及，让流通中的现钞比重逐渐降低。现在中国人出门，除了部分特殊场合外，几乎不需要使用现钞。移动支付已经改变了人们生活的方方面面，带来快速便捷的支付体验。人们开始畅想未来的“无现金社会”，中国也成为最接近无现金社会的国家之一。
据央行发布的数据统计，2018年全球银行业金融机构共办理非现金业务2203.12亿笔，金额3768.67万亿元。银行业金融机构共处理电子支付业务1751.92亿笔，金额23539.70万亿，其中移动支付业务605.31亿笔，达277.39万亿。
但中国的移动支付更多是商业驱动，是一种货币的电子化支付手段，而非真正意义上的数字“人民币”。从贵金属到纸币替代贵金属充当货币，再到未来的数字化货币，是经济和科技发展到一定阶段的必然产物；而随着网络通讯技术日益发达、社会交易活动日益频繁与活跃，加上民众购物消费习惯的变化及对货币流通安全性的考虑，人们越来越趋向于使用电子银行、电子支付而不愿携带纸币，因此，由央行提供比纸币更快捷、低成本的数字化货币媒介工具，是顺应时代发展之必需。
人民银行近几个月关于法定数字货币的连续发声，让数字化人民币已经呼之欲出，人民币3.0时代已经到来了。
（三）3.0 法定数字货币：DC/EP
中国人民银行从2014年开始成立专门研究小组研究法定数字货币，至今已有五年。
如果说，2014年周小川提出进行法定数字货币研发是如今一切的开端，那2017年央行成立数字货币研究所则是这个故事的重要节点。过去的五年，中国人民银行数字货币研究所联合数家商业银行，从数字货币方案原型、数字票据等多维度研究央行数字货币的可行性。
2019年8月2日，央行召开2019年下半年工作电视会议，明确指出下半年要加快推进我国法定数字货币（DC/EP）的研发步伐，并及时跟踪国内外虚拟货币发展趋势。
8月10日，时任中国人民银行支付结算司副司长的穆长春在第三届中国金融四十人伊春论坛上表示，中国法定数字货币“现在可以说是呼之欲出了”，再一次将央行法定数字货币推到大众视野之中。
随后，关于法定数字货币的讨论不断升温，据《福布斯》报道称，包括阿里巴巴、腾讯、中国工商银行、中国建设银行、中国银行、中国农业银行和中国银联等7家机构已经成为首批获得中国央行数字货币的机构，并表示中国央行数字货币最快将于今年双11期间推出。尽管随后有接近央行的人士辟谣，但不难看出中国央行数字货币已经箭在弦上。
表:中国央行数字货币研究进展
资料来源：零壹智库根据公开数据整理
三、为什么央行发行数字货币？
2019年6月18日，Facebook发布了数字货币项目Libra白皮书，由此引发了世界各国央行的关注与讨论。全球央行开始密集释放研发数字货币的信号，中国央行也不例外。
中国央行数字货币从2014年开始研究，到2018年已经趋于成熟，并在2019年8月份Libra引发全球央行热议时 “呼之欲出”。
中国的央行数字货币英文简称为“DC/EP”，“DC”是“Digital Currency（数字货币）”的缩写，“EP”是“Electronic Payment（电子支付）”的缩写，主要功能就是作为电子支付手段。
电子支付已成为未来发展的大趋势。美国信用卡支付极度发达但电子支付相对落后，而Libra等机构发行的以美元为主要锚定物的数字货币能在一定程度上帮助美国在电子支付领域实现突破。但中国如今以支付宝、微信支付领衔的移动支付已经全球领先，那中国央行为何仍如此重视数字货币？
首先要明确的是，中国央行即将发行的央行数字货币和Libra存在本质差别。中国央行数字货币是由中国央行发行的法定货币，是中央银行的负债，由中央银行进行信用担保，具有无限法偿性（即不能拒绝接受央行数字货币），是现有货币体系的有效补充。而Libra是由Facebook领衔的Libra协会准备发行的一种尚未得到监管许可的数字货币。虽然Libra的价值与一篮子货币挂钩，但它仍在很大程度上会对现有货币体系造成冲击，挤占现有各国法定货币的使用空间。
其次，此次央行即将推出的数字货币重点替代M0而非M1和M2，简单而言就是实现纸钞数字化。我国当前货币体系中，基于商业银行账户体系的M1和M2已经实现了电子化和数字化，所以短时间内没必要使用另一种技术对其进行再一次的数字化改造。
另一方面，目前国内支持M1/M2流转的银行间支付清算体系在市场化的推动下不断演进，支付效率和性能足以满足当下经济发展需要。用数字货币对M1/M2进行替代只会对现有系统造成巨大资源浪费而且不一定能提高支付效率。
再者，用数字货币替换M1/M2，可能由于与商业银行账户体系的关联本质，使央行数字货币的投放变得愈加复杂和不可预测，甚至会由于影响商业存款引发信用扩张和货币乘数效应，进而扰乱现有货币体系的正常运行。所以，央行短时间内不会也没动力再次改造M1/M2。
那为什么要替代M0？
首先，现在纸钞、硬币的印制、发行、贮藏等各环节成本相对数字货币都非常高，还需要不断投入成本进行防伪技术研发。同时由于电子支付的发展，纸钞和硬币的便捷性不足，使用场景逐渐萎缩。
其次，M0由于交易匿名和伪造匿名，存在被用于洗钱、恐怖融资等风险。而随着安全意识和数据保护意识的提升，普通用户自身存在一定的匿名支付和匿名交易的需求，但现在的支付工具，无论是移动支付还是银行卡支付都无法摆脱银行账户体系，满足不了匿名的需求，也就不能完全取代纸钞支付。但从央行的角度来看，未来的数字货币要尽最大努力保护私人隐私和匿名支付需求，但是社会安全秩序同样重要，在遇到违法犯罪问题时要保留必要的核查手段。
所以，央行数字货币为了解决上述问题，既要保持纸钞的属性和主要价值特征，又能满足便携和匿名要求，同时还要在隐私保护和打击违法犯罪行为之间寻找平衡。穆长春多次将央行数字货币定义为“具有价值特征的数字支付工具”、“纸钞的数字化替代”。
图：中国近10年来M0的数量及增速情况
注：M0、M1、M2都是用来反映货币供应量的重要指标。M0是流通于银行体系之外的现金，每个人在银行的存取款都会影响市场上M0的增减；M1是狭义货币，“M1=M0+企业在银行的活期存款”；M2是广义货币，“M2=M1+准货币”，这里的准货币包括定期存款、居民储蓄存款、其他存款、证券公司客户保证金、住房公积金中心存款、非存款类金融机构在存款类金融机构的存款等。
四、如何发行央行数字货币？
纸钞如何投放？央行印刷出纸钞之后，由商业银行给央行缴纳货币发行基金，然后将纸钞运到经营网点，向公众进行投放。央行数字货币的投放模式与纸钞类似，并将其称之为“双层运营体系”。所谓的双层运营体系，上层是央行对商业银行，下层是商业银行对公众。央行按照100%准备金制将央行数字货币兑换给商业银行，再由商业银行或商业机构将数字货币兑换给公众。
采用双层运营体系，是要充分利用现有资源，调动和发挥商业银行的资源与力量。发行数字货币实际上是一个繁杂的过程。中国幅员辽阔、人口众多、经济结构复杂，各地区的经济发展水平、资源禀赋、和人口素质都不尽相同，所以在央行数字货币设计、发行和流通的各个环节都要充分考虑到未来局面的多样性和复杂性。
如果采用单层投放体系，即由央行直接向公众发行和承兑数字货币，将会让央行独立面对全国公众，会对央行的人才、资源和运营工作等方面都带来巨大挑战。另外，央行虽然主导开放运营了诸如大额支付系统、零售支付系统、超级网银、银联、网联等系统，但这些系统主要为银行等金融机构服务，并未直接面对过公众。所以央行虽然在技术上有足够积累，但在服务用户方面却没有商业银行的经验丰富。
更重要的是，商业银行等机构已经发展出了比较成熟的IT技术设施和服务体系，在金融科技的运用和相关人才储备等方面已经积累了一定的经验，双层运营体系可以充分发挥商业银行等机构在资源、人才和技术等方面的优势，同时避免了另起炉灶的巨大浪费。
相较单层投放体系，双层运营体系可以适应中国复杂的金融货币运行状况，由各商业银行基于业务发展状况，调整数字货币运营过程中不适应和不完善的地方；能保障现有货币体系中债务债权关系的纯粹性，央行数字货币发行将被记为中国人民银行的负债，不会对现有银行货币体系带来重大冲击；可以将风险最小化，一旦个别商业银行在运营过程中出现问题，可以进行必要的隔离，把风险控制在最小范围；便于开展市场竞争，让各商业银行在央行预设的轨道上进行充分竞争，并形成最终的央行数字货币机制和体系。
双层运营体系还能避免金融脱媒。如果采用单层投放，央行在某种程度上就会成为商业银行的潜在竞争者。因为公众一旦兑换数字货币，就会将商业银行原有的存款转移到央行，进而会导致商业银行的融资成本升高，诸多实体经济也会因此受到冲击。
基于以上种种，中国央行数字货币选择双层运营体系。
管理方式上，无论是从保证央行在央行数字货币投放过程中的绝对中心地位，强化央行数字货币是中央银行对社会公众负债的角度，还是强化央行的宏观审慎和货币调控职能，或者保持原有的货币政策传导方式，均需坚持央行数字货币的中心化管理模式。这点与比特币等加密货币存在明显差异。
在技术的选择上，央行不预设技术路线，所以也就不会强制采用区块链技术。按照目前的设计，由于央行数字货币将主要应用于小额零售高频场景，所以最为关键的就是满足高并发需求。根据央行官员透露的消息，定位于M0替代的央行数字货币交易系统的性能至少在30万笔/秒以上的水平。这种性能要求，当前的区块链系统很少能够达到。当然，这也不意味着区块链技术就无法运用于央行数字货币系统。
因为目前央行层面属于技术中性，这就意味着央行不会干预商业银行和商业机构的技术选择。无论下层选用区块链分布式账本技术，还是传统账户体系，央行都能接受并适应。指定运营机构可以采取不同的技术路线做相关研发，谁的路线好，谁最终会被老百姓接受、被市场接受，谁就最终会跑赢比赛，是一个“市场竞争选优的过程”。
总而言之，双层投放模式能有效保障现有货币体系中债权债务关系的纯粹性，中心化管理模式捍卫了央行在货币流通中的权威地位，为数字货币提供了无差别的信用担保，为其流通提供了基础支撑，同时能够通过央行背书的信用优势抑制私有数字货币的市场流通，从而巩固我国货币主权。不预设技术路线则使商业银行的选择多样化，尊重市场选择并最终回归到以客户为中心的竞争中。
五、如何使用央行数字货币？
央行数字货币实现账户松耦合，即央行数字货币可以脱离传统银行账户实现价值转移，使交易环节对账户的依赖程度大幅降低。所以对用户和企业来说，如果只是日常使用央行数字货币进行小额支付，完全无需跑到商业银行或者商业机构去，只要下载一个央行数字钱包App，完成注册就能使用央行数字货币进行转账。除了将数字钱包里央行数字货币取出或者向数字钱包里充值之外，用户与用户之间的相互转账无需绑定账户。
但为了避免出现挤兑，央行数字货币会像现金一样，设置一定的摩擦。也就是说，商业银行会在兑换数字货币方面设置一定门槛，小额兑换可以直接通过数字钱包进行，但大额的可能就需要提前与银行预约。
同样，出于反洗钱考虑，对于存储央行数字货币的钱包会进行分级KYC和相应限额。如果用户仅通过手机号码注册数字钱包，照样可以使用，但可能只能满足日常小额支付需求；但如果进一步上传身份证或银行卡等信息，将获得更高级别的钱包额度。
仅仅这样看来，央行数字货币的要求和限制比支付宝和微信支付更多，用户为何选择使用？
首先，央行数字货币比支付宝和微信支付更加安全。央行数字货币由央行发行并进行信用担保，充当最后贷款人角色。除了央行之外，理论上商业银行都有可能出现破产，所以央行建立了存款保险制度避免这种情况。但支付宝和微信支付没有使用央行货币，而是使用商业银行存款货币进行结算，但却没有存款保险。
也就是说，万一支付宝和微信破产，中央银行不会充当最后贷款人角色，用户只能被动参与它们的破产清算，这就可能导致用户出现重大财产损失。比如之前你有100块钱，但破产清算后只能还你1块钱，你也只能接受。这种可能性极小，但也不能完全排除。
另外，央行数字货币比支付宝和微信支付的使用场景更广泛，并能在一些极端场景发挥作用。现在支付宝和微信支付的普及率很高，但仍存在一定支付壁垒：某些能使用支付宝的地方不能使用微信，能用微信的地方不能使用支付宝。但央行数字货币将不存在这种问题。因为央行数字货币由中央银行发行，具有强制力。只要国内能使用电子支付的场景，都不能拒绝接收央行数字货币，就如同任何场所都不能拒绝接收人民币纸钞一样。
央行数字货币还能实现“双离线支付”，即在收支双方都离线的情况下仍能进行支付。在央行数字货币出现之前，只有纸钞能够完成双离线支付，即便是发达的电子支付也所无法做到。想象一下，未来只要两个人都安装了央行数字货币的数字钱包，不需要网络，也不需要信号，只要手机有电，两个手机相互碰一碰就能实现实时转账。
双离线支付意味着央行数字货币能在一些极端情况下完成交易，比如由于地震等自然灾害导致的通信中断，或在地下超市购物而出现没有信号网络完成电子支付的情况等。
那央行数字货币会对支付宝和微信支付产生影响吗？央行官员的回答是：不会。因为支付宝和微信支付同样可以接入央行数字货币。这对支付宝和微信来说，意味支付工具发生了变化，从此前使用商业银行存款货币进行支付变成了使用央行的存款货币，也就是数字化人民币进行支付。但这不仅不会改变支付宝和微信的支付渠道和场景，反而增加了其支付安全性和功能。当然，这些变化会对相关企业的商业模式造成一定影响，但对用户而言，在使用支付宝和微信支付时不会有明显的改变感知，只是支付工具的可选项会更多，用户体验也随之更佳。
六、中国法定数字货币的技术准备
（一）央行法定数字货币专利申请概况
通过梳理与法定数字货币相关的专利信息，截至2019年9月，我们找到了央行4家机构申请的共84条专利。
这4家机构分别为中国人民银行数字货币研究所（52项专利信息）、中国人民银行印制科学技术研究所（22项专利信息）、中钞信用卡产业发展有限公司杭州区块链技术研究院（6项专利信息）以及中钞信用卡产业发展有限公司北京智能卡技术研究院（4项专利信息）。
图：中国法定数字货币的研发力量
资料来源：零壹智库根据公开资料整理
4家机构中，中国人民银行印制科学技术研究所最早于2016年3月25日申请了22项与法定数字货币相关的专利；中国人民银行数字货币研究所的专利申请集中于三个时间点：2017年6月26日提交了35项相关专利申请、2017年12月28日提交了13项相关专利申请、2018年3月26日提交了4项相关专利申请；中钞信用卡产业发展有限公司下属的两家分公司从2016年6月4日至2018年8月7日陆续有共10项相关专利申请。从专利申请时间可以看出，中国央行在法定数字货币领域的研发工作进行了有前瞻性的布局且研发时间跨度较长，为中国法定数字货币的发行做了充分准备工作。
图：央行法定数字货币专利申请时间分布
资料来源：零壹智库根据公开资料整理
（二）央行法定数字货币的顶层设计
根据印制科学技术研究所的专利信息，数字货币系统包括中央银行数字货币系统、商业银行数字货币系统以及认证系统，其中，中央银行数字货币系统用于产生和发行数字货币以及对数字货币进行权属登记；商业银行数字货币系统用于针对数字货币执行银行功能；认证系统用于对中央银行数字货币系统和数字货币的用户所使用的终端设备之间的交互提供认证，以及对中央银行数字货币系统和商业银行数字货币系统之间的交互提供认证。
数字货币研究所对央行法定数字货币的顶层设计主要涉及法定数字货币的发行、流通和管理等环节。
1、法定数字货币的发行
根据专利信息，法定数字货币的发行方法包括：接收申请方发送的数字货币发行请求；对数字货币发行请求进行业务核查，在核查通过的情况下，向会记核算数据集中系统发送扣减存款准备金的请求；在接收到会记核算数据集中系统发送的扣款成功应答的情况下，生产数字货币；将数字货币发送至申请方。
2、法定数字货币的流通
据数字货币研究所的专利设计，其法定数字货币的流通方法既能满足实际货币流通的要求，也能提高数字货币流通的处理效率。其方法具体为：付款端依据付款金额和预定义的匹配策略从付款端的数字货币保管箱中选择数字货币字串，然后组成支付来源数字货币字串集，再将该支付来源数字货币字串集发送给管理端，数字货币字串具有：金额字段和所有者标识字段，付款端的数字货币保管箱中存放有一个或多个所有者标识为付款端的数字货币字串；管理端将支付来源数字货币字串集中的数字货币字串登记为作废状态，然后根据付款金额生成支付去向数字货币字串，以及将支付去向数字货币字串发送给收款端，支付去向数字货币字串的金额为付款金额，所有者标识为收款端。
数字货币研究所也为法定数字货币设计了一种定向流通和使用的方法，通过设置用途规则，只有经过验证满足用途规则的数字货币转移才会发生。具体的实施步骤包括：数字货币系统保存预定义的用途规则；在收到来自付款方的数字货币和付款指令后，激活对用途规则的监控，将数字货币变更为所有者标识为付款指令指定的用款方的带有用途规则或受用途规则控制的数字货币，将该数字货币发送至用款方；在收到用款方发来的包括付款用途和收款方信息的付款请求以及带有用途规则或受用途规则控制的数字货币后，确认付款用途满足用途规则，将数字货币变更为所有者标识为收款方信息指定的收款方的不带用途规则且不受用途规则控制的数字货币，将该数字货币发送至收款方。
3、法定数字货币的管理
数字货币研究所的专利介绍了四种基于一定条件触发的管理方法和系统：基于经济状态条件、基于贷款利率条件、基于流向主体条件和基于时点条件。
基于经济状态条件触发的数字货币管理方法和系统能够根据回收时点的经济信息逆周期调整金融机构对数字货币发行单位的资金归还利率，从而减少金融机构风险特征及其贷款行为的顺周期性，避免“流动性陷阱”，实现经济的逆周期调控。其具体实施方式包括：在回收数字货币时，获取回收时点的经济信息；当经济信息满足预设的经济状态条件时，基于经济信息调整数字货币的归还利率；依据调整后的归还利率回收数字货币。
基于贷款利率条件触发的数字货币管理方法和系统能够使基准利率实时有效传导至贷款利率。其具体实施方式包括：向金融机构发行数字货币，并将数字货币的状态信息设置为未生效状态；接收金融机构发送的数字货币生效请求，获取生效请求对应的贷款利率；当贷款利率符合预设的贷款利率条件时，将数字货币的状态信息设置为生效状态。
基于流向主体条件触发的数字货币管理方法和系统能够精准定性数字货币投放，实施结构性货币政策，减少货币空转，提高金融服务实体经济能力。其具体实施方式包括：向金融机构发行数字货币，并将数字货币的状态信息设置为未生效状态；接收金融机构发送的数字货币生效请求，获取生效请求对应的流向主体；当流向主体符合预设的流向主体条件时，将数字货币的状态信息设置为生效状态。
基于时点条件触发的数字货币管理方法和系统能够有效解决现有货币政策操作的当下性问题，使货币生效的时点不局限于货币发行的当下，而是延展到未来符合政策目标的某一时点，避免货币空转，减少货币政策传导时滞。其具体实施方式包括：向金融机构发行数字货币，并将数字货币的状态信息设置为未生效状态；接收金融机构发送的数字货币生效请求，获取生效请求对应的时点信息；当时点信息满足预设的时点条件时，将数字货币的状态信息设置为生效状态。
根据数字货币研究所的专利设计，数字货币的管理还包括对数字货币的追踪，其数字货币追踪方法和系统能够解决资金付款方跨主体、层层追踪资金流向的问题，并且支持货币流向的定制追踪，在发起方管理范围内进行资金流向追踪，从而保护用户隐私。其具体实施方式包括：接收来源币所有者的追踪请求；根据追踪请求向交易过程中产生的去向币中设置追踪，并保存去向币；在接收到来源币所有者的查询请求的情况下，向来源币所有者返回反映来源币后续交易过程的追踪链条。
4、法定数字货币的回笼
根据数字货币研究所的设计，其数字货币的回笼方法和系统可以优化升级法定货币发行流通体系，提高货币回笼的安全性、时效性，降低货币回笼中耗费的成本。
数字货币的回笼方法包括：接收申请方发送的数字货币回笼请求；数字货币回笼请求包括：待回笼的数字货币；对数字货币回笼请求进行业务核查，在核查通过的情况下，向会记核算数据集中系统发送增加存款准备金请求；在接收到会记核算数据集中系统发送的增加存款准备金成功应答的情况下，将数字货币回笼应答发送至申请方。
5、法定数字货币用于投融资
法定数字货币是否可以用于投融资？数字货币研究所的专利给出了一种将数字货币用于投融资的方法，实现利用数字货币为平台提供投融资资金划拨的支付结算途径。具体方法包括：投资人钱包应用装置接收智能合约；投资人钱包应用装置在接到投资人提供的包含投资金额的确认指令后，向智能合约中添加投资确认信息，该信息包括投资金额、投资人数字签名和投资人个人信息；投资平台对智能合约内的投资确认信息验证通过后，标记智能合约生效。投资人钱包应用装置根据已生效的智能合约，向筹资人银行钱包账户支付数字货币。
6、法定数字货币用于银行间结算
银行间的货币清结算十分重要，数字货币研究所提供了一种银行间数字货币的结算方法和系统，将银行间传统结算方式与数字货币的结算方式进行融合，提高银行结算选择的灵活性。
其具体方法包括：发起银行系统将数字货币付款给接收银行的报文发送给数字货币系统；数字货币系统根据支付报文执行预设项目的操作，并将操作成功的结果返回给发起银行系统和清算银行系统，以及将清算报文发送给清算银行系统；清算银行系统在接收到操作成功的结果后，根据接收到的清算报文，在清算报文中的接收银行在该清算银行的同业账户存款余额中增加与接收到的数字货币金额相等的额度，以及将表征清算成功的结果发送给接收银行系统和数字货币系统；数字货币系统将接收到的表征清算成功的结果返回给发起银行系统。
（三）央行法定数字货币钱包/芯片卡
1、数字货币钱包
在数字货币研究所提交的52项与数字货币相关的专利中，涉及数字货币钱包相关应用的专利数量达21项，可见数字货币研究所十分重视数字货币钱包的研发。
a. 数字货币钱包的申请与开通
根据数字货币研究所的专利信息，数字货币钱包的申请与开通可以有两种方式。一种是由账户行数字货币系统创建的数字货币钱包，用户可以通过银行账户申请开通数字货币钱包，在开通过程中由用户指定银行账户与数字货币钱包的绑定关系，开通成功后该银行账户会与数字货币钱包进行绑定，用户通过银行账户即可访问数字货币钱包。
另一种是由钱包服务商创建的数字货币钱包，具体实施方式包括：数字货币钱包终端生成密钥对，并将密钥对中的公钥发送给钱包服务商；钱包服务商根据接收的公钥生成钱包标识，并将公钥和钱包标识发送给数字货币发行登记机构；数字货币发行登记机构根据公钥和钱包标识生成数字证书，并将数字证书发送给钱包服务商；钱包服务商将数字证书、钱包标识和钱包合约代码地址发送至数字货币钱包终端，并且根据数字货币钱包终端返回的开通请求，创建数字货币钱包，同时向数字货币发行登记机构发送注册请求；数字货币发行登记机构根据接收的注册请求对钱包标识、钱包证书进行登记注册。
b. 数字货币钱包的登录与同步
数字货币系统支持用户登录数字货币钱包的具体实施步骤为：响应用户的登录请求，获取并验证用户的认证信息；认证信息验证通过后，获取并验证待登录的数字货币钱包的合约包；合约包验证通过后，向用户展示数字货币钱包的功能界面。
而如果用户属于首次登录数字货币钱包或者钱包相关信息有变化，则需要做信息和数据的同步，具体实施方法为：获取并验证用户的认证信息；验证通过后，向用户展示待登录的数字货币钱包的可识别信息；对用户从可识别信息中选择的信息项进行签名得到同步指令；同步指令验证通过后获取与同步指令对应的待登录的数字货币钱包的有效数字货币信息和关联账户信息。
以上数字货币钱包登录与同步的实施方法图示如下：
c. 数字货币钱包与银行钱包的绑定与解绑定
数字货币钱包与银行钱包绑定后，能够通过数字货币钱包来访问银行钱包，具体来讲，账户行用户访问系统接收用户提供的钱包绑定请求；根据钱包绑定请求生成银行钱包查询请求然后发送给账户行应用系统；账户行应用系统将银行钱包查询请求发送给账户行数字货币系统，账户行数字货币系统根据实名认证信息进行查询，然后将银行钱包信息返回给账户行应用系统；账户行应用系统将银行钱包信息返回给账户行用户访问系统，账户行用户访问系统返回给用户，然后将用户发来的绑定确认信息发送给账户行钱包访问认证系统；账户行钱包访问认证系统执行应用钱包与银行钱包的绑定操作。
当用户需要解除数字货币钱包与银行钱包之间的绑定关系时，账户行接收用户提交的钱包解绑定请求，然后向用户发送银行账户访问认证入口请求；接收用户提交的银行账户访问认证要素，并根据银行账户访问认证要素对用户进行身份认证；在用户身份认证通过的情况下，解除用户的数字货币应用钱包和银行钱包的绑定关系。
d. 与数字货币钱包相关的查询操作
能够接收用户发起的与数字货币钱包相关的查询操作的主体有两种，一种是用户的账户行，另一种是数字货币钱包终端。
在第一种情况下，用户的查询目的是通过自己在账户行的银行账户查询绑定的数字货币钱包，具体的实施方式为：账户行用户访问系统将用户的数字货币钱包查询请求信息发送至账户行钱包访问认证系统以对用户身份进行认证；账户行用户访问系统在认证通过时发送数字货币钱包查询请求信息至账户行应用系统；账户行应用系统对数字签名进行验证，验证通过后生成钱包查询信息并发送至账户行数字货币系统；账户行数字货币系统根据钱包查询信息进行查询以得出钱包查询结果信息。
在第二种情况下，用户的查询操作可以得到关联账户、交易详情、数字货币明细列表等信息。
e. 基于钱包的数字货币支付、存储与转移
数字货币研究所的相关专利显示，基于钱包的数字货币移动主要包括用户的支付、存币和转币几种行为。
在支付的情境下，账户行数字货币系统在接收数字货币钱包的支付请求后获取用户输入的数字货币钱包的CA证书数字签名，以生成数字货币转移请求。接着账户行数字货币系统将数字货币转移请求发送至数字货币发钞行并接收带有发钞行数字签名的支付成功结果。
用户可以在需要的时候将数字货币存入数字货币钱包，具体实施方法为：钱包终端将存币指令发送给数字货币钱包，数字货币钱包为存币指令添加数字货币保管箱标识生成存币转移请求，将该请求发送给数字货币发行登记端；数字货币发行登记端将来源币串列表作废，生成存入去向币串列表，将转移结果信息发送给数字货币钱包；数字货币钱包将去向币串列表存入并对用户的账户入账，生成存币结果信息发送给数字货币钱包终端；数字货币钱包终端展示存币结果。
用户之间也可以相互转币，具体实施方法为：根据接收方的收款地址信息生成转币请求；根据转币请求生成转币指令；以及根据转币指令向接收方钱包执行转币操作。
f. 数字货币钱包状态的变更：升级、更换密钥和注销
数字货币钱包状态的变更主要涉及三个方面，即数字货币钱包的升级、更换密钥和注销操作。
数字货币钱包终端在接收到用户的升级请求的情况下，将升级请求发送给钱包服务商，由钱包服务商对升级请求进行验证，并在对升级请求验证通过的情况下，向数字货币钱包终端返回升级安装信息；数字货币钱包终端在用户确认升级安装信息之后，将升级开通指令发送给钱包服务商，通过钱包服务商完成对钱包的升级。
当用户需要更换数字货币钱包的密钥时，数字货币钱包终端首先接收执行更换密钥的操作请求，将当前签名合约退出。然后生成新的钱包密钥对，发送新生成的钱包公钥和进行签名了的更换密钥请求。接下来数字货币钱包终端会接收钱包发送的新的待确认更换密钥指令，使用旧的钱包私钥对新的待确认更换密钥指令进行签名并发送。最后接收到钱包发送的更换密钥指令成功通知，更新钱包签名合约包信息和新合约包绑定的新的钱包密钥。
如果用户不希望再使用某个数字货币钱包可以选择将其注销，具体实施方法为：账户行用户访问系统调用账户行钱包访问认证系统对用户进行身份认证，身份认证通过后接收带有用户数字签名的注销请求信息并发送至账户行数字货币系统；账户行数字货币系统验证用户数字签名，验证通过后确认可以注销数字货币钱包，然后将带有账户行数字签名和注销钱包数字签名的注销登记请求信息发送至发钞行数字货币系统；发钞行数字货币系统验证账户行数字签名和注销钱包数字签名，验证通过后对数字货币钱包进行注销登记，再返回带有发钞行数字签名的注销登记成功信息；账户行数字货币系统接收到注销登记成功信息后注销数字货币钱包。
2、数字货币芯片卡
在印制科学技术研究所申请的22项专利中，有13项专利提到了一种数字货币芯片卡的应用。使用数字货币芯片卡同样可以完成取现、支付和存储等与数字货币相关的基本操作，并且各个基本操作的流程与前述三大类操作基本一致，我们可以将这种数字货币芯片卡认为是专门用于数字货币交易且需要与终端设备配合（绑定）使用的一种媒介。从印制科学技术研究所的专利信息中我们还得知这种数字货币芯片卡还有一种可视版本，零壹智库经研究后认为这种可视数字货币芯片卡应该与广泛应用于加密货币的冷钱包相类似，支持近场通讯和显示数字货币相关信息。
（四）央行法定数字货币的使用
1、现金与数字货币之间的相互兑换
a. 现金兑换成数字货币
当用户需要将手中的现金兑换成法定数字货币时，商业银行网点系统会将现金兑换数字货币的第一请求发送给商业银行的数字货币系统，商业银行的数字货币系统根据第一请求所指定的金额从商业银行的账户中提取数字货币，然后向中央银行的数字货币系统发送第二请求，申请对提取的数字货币进行属主变更。中央银行数字货币系统接收到第二请求后根据第二请求执行预设项目的操作（包括属主变更），并将操作成功的指示返回给商业银行的数字货币系统。商业银行数字货币系统接收操作成功的指示后，将所提取的数字货币发送给用户终端。
使用现金兑换数字货币的整个流程也适用于数字货币提取操作，在这种情况下用户的需求就变为简单的提取数字货币到用户终端。
b. 数字货币兑换成现金
当用户需要将数字货币兑换成现金时，用户终端设备根据外部操作输入的兑现金额信息在数字货币钱包内选取等值的数字货币。接下来用户终端设备将数字货币通过商业银行的数字货币系统发送给中央银行数字货币系统；中央银行数字货币系统生成一次性提款代码后发送给用户终端设备并将数字货币的属主信息由用户更改为中央银行；商业银行数字货币系统将用户提供的一次性提款代码再发送给中央银行数字货币系统；中央银行数字货币系统确认一次性提款代码有效后在商业银行账户中增加兑现金额，并向商业银行数字货币系统反馈；商业银行数字货币系统根据反馈信息向商业银行网点系统发出供款指令，银行的网点得到供款指令后向用户提供现金，整个数字货币兑换为现金的过程结束。
2、 使用数字货币进行支付
a. 终端设备之间的支付
线下支付场景经常会涉及终端设备之间的交互，整个支付的流程为：付款方终端设备接收外部操作输入的付款金额、收款方标识以及取款识别码；付款方终端设备在付款方数字货币钱包内选取总金额等于付款金额的数字货币；付款方终端设备将数字货币和取款识别码以近场通信方式发送给收款方标识所对应的收款方终端设备；收款方终端设备将数字货币和取款识别码通过网络发送给商业银行数字货币系统；商业银行数字货币系统将包括数字货币和取款识别码通过网络发送给中央银行数字货币系统；中央银行数字货币系统将数字货币的属主信息由付款方更改为收款方并且备注取款识别码。
b. 商业银行数字货币系统撮合下的数字货币支付
当支付的场景不支持终端设备之间直接接触时（如线上支付场景）就需要商业银行的数字货币系统在中间做撮合。整个支付的过程在这种情况下表现为：第一用户终端根据接收的付款指令，从数字货币钱包提取与付款指令所指定的金额相等的数字货币，并生成第一请求发送给商业银行数字货币系统，其中，第一请求包括第二用户终端标识和数字货币；商业银行数字货币系统在接收到第一请求后，生成第二请求然后发送给中央银行数字货币系统；中央银行数字货币系统根据第二请求执行预设项目的操作并将操作成功的指示返回给商业银行数字货币系统，预设项目的操作中包含对数字货币进行属主变更的操作；商业银行数字货币系统将数字货币发送给第二用户终端。
3、数字货币在银行的存储
用户可以在不需要使用数字货币的时候将其存储在用户的数字货币存款账户中，将数字货币存入存款账户的整个过程为：终端设备接收外部操作输入的存款金额和存款账户；终端设备在数字货币钱包内选取总金额等于存款金额的数字货币；终端设备将数字货币和存款账户发送给商业银行数字货币系统；商业银行数字货币系统将数字货币和存款账户发送给中央银行数字货币系统；中央银行数字货币系统将数字货币的属主信息由用户更改为商业银行，以及向商业银行数字货币系统反馈交易成功信息；商业银行数字货币系统根据交易成功信息对存款账户增加存款金额的记账，并且向终端设备发出存款成功通知。
（五）央行法定数字货币与区块链技术
中钞信用卡产业发展有限公司下属两家分公司提交的10项专利中有6项专利提到了“区块链”，因此可以说该公司更多的专利体现了区块链技术在法定数字货币设计中的应用。区块链技术被用于数字货币钱包地址的管理、交易信息的监管以及数字票据的交易监管。
1、 区块链用于数字货币钱包地址的管理
根据专利信息，通过智能合约对交易方基于钱包地址发起的交易请求进行验证之后，若确定验证通过，则对钱包地址进行更新并保存至智能合约，这样后续交易可以基于新的钱包地址来进行下一轮交易，由于对原钱包地址进行更新之后，使原钱包地址与交易方的真实身份信息之间的绑定关系被强制切断，因此即便外界追踪到了原钱包地址，也无法通过该原钱包地址查看到与交易方的真实身份信息对应的隐私，有效地保护了用户的隐私。
2、区块链用于交易信息监管
交易信息通过区块链进行监管的方法包括：从区块链中获取数字货币交易信息，数字货币交易信息包括监管用户信息、第一参与用户信息及加密数据；根据第一参与用户的初始化公钥及监管用户的初始化私钥，利用共享密钥算法生成第一参与用户的第一共享私钥；利用第一共享私钥解密加密数据，得到监管用户与第一参与用户的数字货币交易信息明文；可以实现交易信息对区块链上无关第三方保密。
3、基于区块链和数字货币的数字票据交易
专利信息显示，基于区块链和数字货币的数字票据交易方法包括：首先由区块链接收输入的数字票据交易申请，其中，数字票据交易申请包括出票登记申请、提示承兑申请、提示收票申请、背书转让申请、贴现申请、转贴现申请。接着区块链会执行数字票据交易申请对应的操作。该方法能够在区块链的基础上实现票据业务，同时使用数字货币进行票据交易。
参考资料
1、穆长春，《金融科技前沿：Libra与数字货币展望》；
2、穆长春，《央行数字货币已经呼之欲出了》；
3、王永利，《央行数字货币落地运行的挑战》；
4、范一飞，《中国央行数字货币应采用双层投放体系》；
5、 高承实，《央行数字货币发行内容的明确与待明确》；
6、 盘和林，《央行表达数字货币，在数字货币领域掌握国际主动权》；
7、 财新社，《周小川：不会让投机力量主导市场》；
8、 盘和林，《央行数字货币主要用于小额零售高频业务场景》；
9、 万钊，《如何看待央行发行数字货币》；
10、 WIPO专利数据库PATENTSCOPE；
11、01FINDS，金融科技专利数据库；
12、零壹智库，《2009-2018金融科技专利趋势报告》。
End.
