如何支持數字貨幣的雙離線支付：央行和工商銀行準備了三套方案_LIBRA:LIB

文丨互鏈脈搏

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中國央行數字貨幣漸行漸近。包括IDC、BusinessInsider等機構都判斷中國央行數字貨幣2020年發行。2月17日，中國銀行前行長李禮輝近期在接受中國日報采訪時表示，“在當前防控疫情的情況下，數字貨幣應該可以加快發行。”

去年Libra白皮書的出爐，某種程度上促成了央行數字貨幣加快研發。2020年開年，就連美聯儲、日本央行、歐洲央行都在考慮數字貨幣，相互的競爭可能會加快國家間數字貨幣的發行。

然而，擺在央行數字貨幣前面的一個技術難題就是“雙離線支付”，相比Libra或者其他國家已經發行、正在研發的數字貨幣，中國央行數字貨幣是唯一明確要求“雙離線支付”。互鏈脈搏查詢專利發現，央行曾提出過一套方案。工商銀行也為央行數字貨幣雙離線支付準備了兩套方案，一個用區塊鏈，另一個不用。

央行的雙離線支付

中國人民銀行支付結算司副司長穆長春在《科技金融前沿：Libra與數字貨幣展望》課程中提到，央行數字貨幣能夠像紙鈔一樣實現“雙離線支付”，即在收支雙方都離線的情況下仍能進行支付，未來只要兩個人都安裝了央行數字貨幣的數字錢包，不需要網絡，也不需要信號，只要手機有電，兩個手機相互碰一碰就能實現實時轉賬。

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而目前支付寶、微信的離線支付是“單離線”：對用戶離線、對商戶在線。其做法是，在支付寶、微信客戶端上生成一段標識碼，可以標示該支付寶用戶。商戶獲取該標識碼后，并向支付寶后臺申請在該標識碼對應的支付寶賬戶中扣款。

支付寶、微信支付這種單離線支付，商戶為了確保用戶的支付結果可信賴，必須要自己的終端或者系統從支付公司獲得支付結果，而不能以消費者的支付結果憑證作為結論。以傳統POS業務舉例，商戶必須要看到POS機打出支付成功單據后才認為支付有效。

這種單離線支付尚有一個可信任的機構做記賬計算，這個機構可以了解離線方賬戶的余額、信用、以及通過另一連線方獲取實時的交易行為，在相對安全的情況下促成交易的完成。

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而雙離線支付是點對點的支付，雙方如何達成信任，其難度驟然提升。

紙幣時代，紙幣造假層出不窮，相比紙幣，數字貨幣就是一串數字，更容易偽造，如果不能夠解決雙離線支付的安全性問題，那央行數字貨幣發行將出現問題。

根據公開資料，央行數字貨幣的研究始于2016年，其也探索了雙離線支付的辦法。2016年3月，中國人民銀行印制科學技術研究所申請了一項專利“使用數字貨幣芯片卡進行離線支付的方法及系統”。

4年前的央行就提出了數字貨幣雙離線的特征要求包括：

1.安全性：能防止商務中的任意一方更改或非法使用數字貨幣；

2.不可重復花費性：數字貨幣只能使用一次，重復花費能被容易地檢查出來；

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3.可控匿名性：銀行和商家相互勾結也不可能跟蹤數字貨幣的使用，要求系統無法將電子現金的用戶的購買行為聯系到一起，從而隱藏數字貨幣用戶的購買歷史，但數字貨幣的發行方可跟蹤數字貨幣的使用；

4.不可偽造性：用戶不能偽造假的數字貨幣；

5.公平性：支付過程是公平的，保證要么雙方交易成功，要么雙方都沒有損失，防止某一交易方在交易中蒙受損失；

6.兼容性：央行數字貨幣系統中的數字貨幣發行流程與流通環節盡可能參照實物貨幣發行與流通。

2019年開始，央行數字貨幣的特點陸續對外披露，都不外乎上述要求。值得注意的是，此專利的發明牽頭人是“姚前”，后來擔任央行數字貨幣研究所所長，現任證監會科技監管局局長。

聲音 | 光大證券彭文生：Libra的發展關鍵要看監管機構如何在支持創新和監管之間的平衡:近日，光大集團研究院副院長、光大證券全球首席經濟學家彭文生表示，和比特幣等代幣相比，Libra尚未問世引來如此高的關注度，一是數字經濟下科技巨頭平臺公司和貨幣的網絡規模優勢有協同效應；二是Libra作為一攬子貨幣的衍生品，屬于數字貨幣中的穩定幣。而比特幣等代幣僅僅是數字資產，其未來價值取決于使用者對其的“信仰”，故其價格波動幅度會比較大。他還指出，未來Libra要成為貨幣，在起步階段，支付手段可能是突破口；但發展到一定規模后，儲值工具的作用更重要，是推動Libra能成為一種真正貨幣的主要力量。Libra現在是0，按常理起步會較慢，但不能低估其社區網絡帶來的規模效應。不過Libra的發展關鍵還要看監管機構如何在支持創新和監管之間的平衡。[2019/7/30]

但是在此專利中，“雙離線”支付的實現是通過一種“芯片卡”。根據專利中的描述，交易雙方的離線支付是通過NFC、紅外或者藍牙等近場通訊手段實現。要求交易終端需要數字貨幣芯片卡，芯片卡的形態包括了可視藍牙IC卡、IC卡、手機-eSE卡、手機-安全SD卡、手機-SIM卡等。

動態 | 印度官員赴日本等國學習監管機構如何處理加密貨幣問題:據bitcoin 9月3日消息，印度證券交易委員會（SEBI）在其2017 – 18年度報告中透露，它已派出一些官員前往日本、英國、瑞士三個國家，研究監管機構如何處理加密貨幣問題。印度證券監管機構此次行動旨在與國際監管機構合作，深入了解其加密機制和系統，以改善其自身管理流程。[2018/9/3]

這種芯片卡具有驗證數字貨幣真偽、交易合法性等功能。應該是一種加密的，具有強大抗破解能力的芯片卡。根據專利的說明，需要有資質的廠商生產這種芯片卡，然后投放到商業銀行及個人終端。

換句話說，央行通過標準統一的芯片，建立了一套離線支付體系。但這個成本也是巨大的，即要求所有的支付節點都要安裝這個芯片。這可能是該方法現在沒有采用的原因。

但央行數字貨幣的原則卻一直沒有改變。

工行的雙離線支付的兩套方案

如今，央行數字貨幣已經快要“寶劍出鞘”，據互鏈脈搏了解，工商銀行參與到了央行數字貨幣系統的建設中。

工商銀行為了支持央行數字貨幣雙離線支付，準備了兩套方案。2018年10月，工商銀行申請了一項專利“基于數字貨幣的離線支付方法、終端及代理投放設備”。

根據這項專利的說明，其發明背景就是：“中國人民銀行大力推進數字貨幣的研究和發展，以加快數字貨幣進入流通領域，數字貨幣作為未來支付方式中的生力軍，既需要支持基于網絡的在線支付，又需要支持收付款雙方均處于未連接到網絡的離線狀態下的離線支付。”

工商銀行的這個專利構建了一套完整的雙離線支付方案，其主要實現更多來自軟件模塊，其硬件更多的采用了當下已經存在的可信硬件比如SIM卡。如此便可以不需要升級硬件而大規模鋪開。

據專利說明，其實現方式是向付款終端發送收款用戶標識、收款用戶公鑰以及收款用戶的數字證書，并接收所述付款終端發送的付款用戶標識、付款用戶公鑰以及付款用戶的數字證書；如果所述數字證書在有效期內，則接收付款終端發送的經過付款用戶私鑰簽名的交易信息，所述交易信息包括付款用戶支付的離線數字貨幣，所述離線數字貨幣經過所述收款用戶公鑰加密；利用所述付款用戶公鑰驗證所述交易信息的合法性，并利用所述收款用戶私鑰驗證所述離線數字貨幣的有效性；如果所述交易信息合法且所述離線數字貨幣有效，則通知所述付款終端扣款；當接收到所述付款終端發送的扣款成功通知，登記離線交易記錄，增加賬戶中的離線數字貨幣計數。

值得注意的是，該專利“透露”了數字貨幣要包含的信息。專利說明指出，數字貨幣的代理會負責生成幣編號、面值、幣種、單位、版本號、前手幣編號、代理投放機構標識、數字簽名等要素組裝，并通過加密機加密生成數字貨幣加密字符串，即為數字貨幣。

除了這套方案外，2019年8月，工商銀行申請了另一項離線支付的專利“基于區塊鏈的離線支付系統及方法”。

此方案和前述方案最大的不同是使用到了區塊鏈。其做法是：由各銀行主節點組成區塊鏈主干網絡，用戶輕節點接入區塊鏈主干網絡，通過非對稱加密技術對付款方轉賬信息進行加密傳輸保障資金安全和通信安全，由付款方輸入轉賬金額，用戶錢包對用戶信息、轉賬金額等信息進行非對稱加密及簽名并發送到主干網中進行交易驗證，驗證通過即把交易信息進行區塊打包加入到區塊鏈中，若干后繼區塊產生后即完成交易，可達到防篡改的目標，從而達到了現實世界中離線快捷支付。

具體來說就是錢包地址、轉賬金額、約定隨機數、時間錯等信息通過區塊鏈公鑰生成加密信息以及數字證書，同時可以鎖定簽名信息、轉賬加密信息、轉賬簽名信息、將這些信息生成付款二維碼。收款方就可以掃碼對上述信息生成數字簽名。當有網絡的時候，上傳到區塊鏈主節點。

但這種方案多基于二維碼，其使用范圍較前一方案窄。并且此方案需要協同各個銀行節點加入到一個區塊鏈網絡中，其系統復雜性也高于方案一。

中國央行數字貨幣雙離線支付，能夠惠及更廣大的人群，適用更多的場景，不管最后選擇怎樣的方案，其技術探索也是史無前例的，很可能會成為全球性的標桿。

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