央行数字货币和数字票据交易平台架构详解（多图）

据财新网消息，央行推出的基于区块链的数字票据交易平台已成功测试，央行发行的法定数字货币已在平台上试运行，一项研究与开发中心将在近期成立，继续完善；货币学院也将正式挂牌。

这意味着，在全球范围内，中国央行将成为第一个研究数字货币及其实际应用的央行，率先探索区块链在货币发行中的实际应用。

2016年12月15日，基于区块链的数字票据全生命周期登记流通和基于数字货币的支付对支付（DVP）结算功能全面实现，这意味着数字票据交易的原型系统平台研发成功并达到预期目标，表明数字货币在数字票据场景中的应用已经得到验证。目前，数字票据平台的上线部署和数字货币系统的模拟运行环境已按计划完成，并已与工商银行等多家试点银行进行网络试接。

该项目是由央行牵头，自主研发的重大金融科技成果。此举表明，中国央行紧跟国际金融科技前沿趋势，着力把握金融科技应用的前瞻和把控，以及探索和实践前沿金融服务的决心和努力。

据一位参与相关研究的专业人士介绍，引入结算数字货币可以实现数字票据交易中资金流和信息流的同步传递，从而实现DVP票据支付结算；同时，区块链数字身份解决方案解决了金融机构间用户重复KYC（know your customer）认证等问题。

“央行希望通过数字票据平台项目来检验区块链等成熟科技成果，并利用该项目聚集相关人才。”

一位接近央行的人士告诉财新记者。去年11月中旬，央行官网发布了招聘公告数字货币交易平台，其中包括招聘从事数字货币研发的人才，引起了业界的关注。

近年来，随着区块链等新兴技术的兴起，法定数字货币成为各国央行重点研究的领域。英国、加拿大等多家央行都表示将涉足这一领域，但目前还没有央行拿出实际应用。今年早些时候，欧洲央行（ECB）执行委员会成员伊夫·默施（Yves Mersch）也曾公开表示，随着电子支付方式的兴起，公众对央行数字货币的需求也将增加。现在是开发央行数字货币架构的最佳时机。

需要说明的是，目前央行数字票据交易平台与上海证券交易所（以下简称上海证券交易所）是两个独立的交易平台。2016年12月，清算所正式成立，成为全国统一的票据交易平台。两者的区别在于票据交换所是基于电子纸质票据和ECDS电子票据交易的平台；而数字票据交易平台是有限参与者参与建设和测试的交易平台。搭建数字票据交易平台的目的是聚集区块链和数字货币开发相关人才，测试票据交易相关技术。

前述人士透露，未来技术条件成熟时，数字票据交易平台将与票据交换所系统对接，最终数字票据交易平台应为全国统一的“互联网+数字票据交易”综合金融服务平台，其业务将涵盖账单。从发行到兑付的全业务流程，连同电子纸质票据和ECDS电子票据的票据交易，构成了全国统一的票据市场，成为货币市场的重要组成部分。

多项技术创新

本次实践为法定数字货币在数字票据交易平台中的应用，经营范围为参与试点的商业银行。除上述工商银行外，还包括中国银行、浦发银行、微众银行、杭州银行。

据财新记者了解，该项目汇集了众多前沿技术亮点，包括数字货币、区块链、数字票据、智能合约等，并自主创新开发了符合金融业务场景特征的底层联盟链，如数字票据和数字货币。在传统区块链技术的基础上，设计了创新的隐私保护和安全加密机制。在吸收区块链、智能合约等分布式技术优势的基础上，还针对其缺点和不适用性进行了特殊改造，解决了传统区块链智能合约升级困难、升级后历史数据迁移繁重等问题。问题。

项目自主创新开发了一套符合数字票据、数字货币等金融业务场景特点的底层联盟链。主要创新包括：

一是在底层技术方面，吸收借鉴国外部分区块链技术成果，结合自身业务特点进行优化改进。例如，基于以太坊智能合约虚拟机技术，扩展OPCODE指令操作码，实现隐私保护机制所需的同态加法运算。再比如，参考 Fabric 的共识机制，优化了 PBFT（拜占庭容错）算法，使底层的联盟链支持节点的动态管理。

二是在安全加密方面，根据金融服务的需要，对底层联盟链进行了大量的安全加固和创新。比如实现节点通信加密、数据盘加密，改造金融加密机和芯片智能卡，实现用户私钥在联盟链上的安全存储和操作。同时，还进行了将区块链底层加密算法转化为国密算法SM2、SM3的验证测试。

三是隐私保护，跟踪研究国外区块链信息隐私保护技术的发展。根据数字票据特定场景下的隐私保护要求，结合同态加密和零知识证明算法，不仅解决了数字票据交易金额对交易的影响，对非关联方信息进行保密，同时时间，它确保了清算所等监管机构在必要时具有透视机制。

第四，在吸收区块链、智能合约等分布式技术优势的基础上，针对其不足和不适用也进行了特殊改造。比如改造联盟链底层的干预机制，实现智能合约，满足司法干预等现实中的特殊需求。

五、创新性提出并设计了区块链中间件，实现了底层联盟链与上层中心业务应用系统之间的消息传递机制，并赋予中心业务应用系统并发访问区块链节点、时间戳等问题的解决方案共识和交易确认事件通知使得底层可以基于区块链节点进行开发，而上层业务应用系统仍然可以保留传统中心系统的开发架构，有效降低开发门槛。

第六，采用业务逻辑智能合约和数据智能合约分离的全新设计模式，解决了传统区块链智能合约不易升级、升级后历史数据迁移繁重的问题。在这种设计模式下，票据交换所可以支持包括数字票据交易在内的业务逻辑在线升级，无需进行数字票据数据迁移。类似于 TheDAO 事件为解决业务逻辑升级带来的区块链分叉，在这种设计模式下可以避免。

第七，也通过区块链技术带来商业创新。如果引入数字货币进行结算，可以实现数字票据交易的资金流和信息流的同步传递，从而实现DVP票据支付结算。再比如，区块链数字身份解决方案解决了用户在不同金融机构之间重复KYC认证的问题。

一位熟悉此事的消息人士称。

“在新的设计模式下，可以规避TheDAO等事件带来的风险，解决业务逻辑升级问题。”

2016 年 6 月 17 日，发生了一起在区块链历史上留下深刻印记的攻击事件。区块链行业最大的众筹项目 TheDAO 遭到黑客攻击（攻击前资产为 1. 5 亿美元）。由于其编写的智能合约存在重大缺陷，超过 300 万以太币资产被盗。分离资产池并将其转移给攻击者。

站在研究的前沿

2016年初，央行行长周小川在接受财新周刊专访时透露，中国人民银行对涉及数字货币的其他相关技术，如区块链技术、移动支付、可信和可控的云计算和密码学。算法、安全芯片等；他还表示，未来实物货币和数字货币可能会长期共存。

早在2014年，央行就开始对数字货币进行研究，并成立了专门的研究组发行法定数字货币，以论证央行发行法定数字货币的可行性。

2015年央行数字货币发行与业务运作框架、数字货币关键技术、数字货币流通环境、数字货币面临的法律问题、数字货币对经济金融体系的影响、法律法规数字货币和私人发行的数字货币。进一步深入研究与国际数字货币发行的关系和经验，形成了中国人民银行数字货币发行系列研究报告。这些研究成果有的已经向国家知识产权局提交了专利申请，有的则被选为专题发表。

2016年1月20日，中国人民银行数字货币研讨会在北京召开。会议明确了央行探索发行数字货币的战略意义和战略目标。这也是全球央行首份关于法定数字货币的公开声明，引发业界高度关注。

央行认为，发行数字货币可以降低传统纸币发行和流通的高昂成本，提高经济交易的便利性和透明度，减少洗钱、逃税等违法犯罪活动，增强央行对货币的管控能力。供给和货币流通。做好支持经济社会发展，助力普惠金融全面实现。未来，数字货币发行流通体系的建立，也将有助于我国构建新型金融基础设施，进一步完善我国支付体系，提高支付结算效率，促进经济提质增效。

2017年1月，在中国互联网学会、中国网络空间安全协会、中国电子金融产业联盟、互联网金融工作委员会主办的“首届中国金融科技创新大会暨第十届中国互联网金融年会”上中国互联网协会中国工商银行金融市场部高级经理周永林博士出席会议并发表了《关于央行数字货币RMBCoin实施模式的探讨》的演讲，讨论了央行的数字货币。他指出：

首先，必须建立新的支付系统架构。

二是满足普惠金融需求，让人民币真正成为“人民货币”，可以使用。

三是便于跨境支付和人民币国际化。

四是提供新的货币工具，跟踪和分析货币流动，准确地将货币重新投入流通。而新的金融服务可能会创新更多的新金融服务。假设我们原来的支付系统还在，一个新的基于区块链的数字货币系统正在建立。

数字票据交易平台

2016年7月，央行启动了基于区块链和数字货币的数字票据交易平台原型研发，并借助数字票据交易平台验证了区块链技术。数字货币研究院主要负责底层区块链平台和数字货币系统票据交换子节点的研发任务。

2016年9月，票据交易平台筹备组会同数字货币研究院筹备组牵头成立数字票据交易平台筹备组，启动数字票据交易平台的封闭式开发. 项目研发采用迭代增量软件开发模式，以每两周滚动开发为一个迭代周期。总体目标是在2017年初实现数字票据交易平台原型的在线模拟运行（包括与数字货币系统原型的对接）。

票据，尤其是汇票，是供应链金融中重要的金融工具。它们具有交易、支付和信用等多种属性。它们在为我国实体经济特别是中小企业提供便捷的融资渠道和低成本的资金方面发挥了重要作用。目前汇票业务以银行承兑汇票为主，商业承兑汇票只占很小的比重。

但我们看到，第一，由于银行天生缺乏对贸易背景的实际控制，只审查形式要求，在风险控制的渗透上存在天然缺陷；时点对资产规模的需求催生了市场上众多票据经纪商，不透明、不规范操作、高杠杆错配等乱象已成为行业潜规则。三是近年来重大票据案件频发。银行票据业务的诸多弊端暴露出来，银行亏损严重，对中小企业票据融资支持明显减少。在现有的银行承兑汇票业务逻辑下，银行很难深入了解企业端实际供应链的健康状况，

随着互联网技术和区块链技术的发展，业界将目光转向技术，希望通过技术创新来解决商业问题，尤其是信用环境问题。由于票据市场规模大、参与者多、业务链条长，国内外金融机构被认为是区块链技术的绝佳应用场景。

区块链与票据一体化的优势

区块链技术是一种以去中心化和去信任的方式共同维护可靠数据库的技术解决方案。账本系统确保资金和信息的安全。这项技术极大地启发了账单业务从业者。使用区块链技术可以构建可信的交易环境，避免信息碎片化和风险事件。

接下来，我们将从四个角度进一步判断业务的可行性。一是数据层面。这应该是区块链技术在这种场景下的最大价值。通过建立分布式账本，实现数据的分布式记录数字货币交易平台，而不是存储在某个中央服务器上，数据按时间顺序记录，不可篡改，可有效保证数据的真实性和透明性链上。而且，如果某些节点受到攻击或损坏，整个数据库的完整性和信息更新都不会受到影响。二是治理层面。与银行承兑汇票不同，商业承兑汇票是自付的，一般由核心企业自身信用担保。而且，在区块链联盟链中，信息交换和认证不需要中心化系统或强大的信用中介，而是通过通用算法解决信任问题，确保每个参与角色是扁平的、相互信任的，甚至创造信用。三是业务流程层面。在数字票据环境下，区块链通过时间戳反映票据的完整生命周期，从发行到兑付的每一个环节都可视化，可以有效保证票据的真实性。加入智能合约的特性可以实现端到端的价值传递和可追溯性。四是监管合规水平。由于区块链技术的特性，在必要条件下，监管机构可以作为独立节点参与监控数字票据发行和流通的全过程，实现链上审计，提高监管效率，降低监管成本。未来随着技术越来越成熟，甚至可以引入央行数字货币，实现自动实时DVP对策、资金流向监控等功能。下面介绍某金融集团提出的基于区块链技术的票据系统架构。甚至可以引入数字货币，实现自动实时DVP对抗、资金流向监控等功能。下面介绍某金融集团提出的基于区块链技术的票据系统架构。甚至可以引入数字货币，实现自动实时DVP对抗、资金流向监控等功能。下面介绍某金融集团提出的基于区块链技术的票据系统架构。

数字笔记的定位和作用

电子票据诞生于2009年11月，由中国人民银行（俗称“央行”）设计和管理。电费票据比纸质票据更先进，可以有效保证票据的真实性，但发展还比较缓慢。根据央行数据，2013年电子票据占比8.3%，2014年达到16.2%，2015年上半年达到28.4%。仍然主要是纸币。纸质客票和电子客票的主要区别在于信用环境。在票据的重大案件中，纸质票据是主要的。未来，数字票据的信用环境将主要构建在企业与企业之间的贸易环节。通过构建托管在智能合约中的票据池，可以实现实时支付、融资和结算，可以为中小企业提供更好的数字通用性。有利的金融服务。并且由于业务关联性强，风险因素会大大降低。

架构设计

Fabric 是区块链技术的架构实现。其逻辑结构主要包括：会员、区块链、交易和链码（chaincode，即智能合约）。这种模块化架构支持“可插拔”组件，同时还拥有强大的容器技术，支持任何主流语言开发智能合约。

在具体实践中，我们对区块链数字票据进行分层设计，包括底层网络协议层、数据层、平台层和应用层。每个参与者都可以通过 API 轻松访问联盟链。而在这样的架构下，也可以实现各类信贷资产的发行和流通管理（见图2））。

账本结构

Fabric 的账本结构非常灵活。以数字票据应用为例，如图。

◆C1、C2...Cn 表示发布在区块链网络上的chaincode（智能合约）。对于区块链账本，账本的每一页只记录chaincode的操作指令；

◆链码可由任意验证节点发布，可执行代码自动同步至全网所有节点；

◆业务操作的逻辑处理依赖于各个chaincode动态维护的数据（C1、C2）对应相互隔离的WorldState（物理上是RocksDB中的键值对））；

◆WorldState的哈希值在账本同步共识时验证并记录在账本上，保证所有节点的WorldState值一致。

智能合约

每张数字票证都有一个完整的生命周期，其中智能合约承担了区块链的核心功能。包括票据发行、流通、贴现、再贴现、再贴现、回购等一系列业务类型，这些业务类型、交易规则、合规性理论上可以通过智能合约编程实现，可以根据灵活的变化和随着业务需求的变化进行升级。但是，目前基于 Fabric 架构的智能合约还不够成熟。例如产品版本变更需要人工进行数据迁移，不易保证稳定性和安全性。

发行说明

原则上，每个验证节点的代表单位是信用强的企业，公私钥由自己保管。所有参与者都需要使用私钥进行身份验证和数据加密，以便在票务平台上进行交易和查询等业务操作。同时承担上下游企业参与者的识别和管理职能。此外，平台会员注册和链上票据资产都经过严格审核。一旦上链，数据不会被篡改，进入可信的交易流通环境，完成KYC链接，对所有成员可见，