中央银行批发数字货币和实时全额支付系统支付清算性能比较

为应对虚拟代币挑战和优化法定货币支付功能,各国中央银行正在加快"中央银行数字货币(Central Bank Digital Currency,CBDC)"的研究步伐.针对目前批发数字货币研究主要集中于应用研究,应用排队理论从服务速率和清算延迟两方面比较批发CBDC核心技术(分布式账本技术,DLT)和传统实时全额支付系统(RTGS)的清算性能,并给出DLT系统区块尺寸的最优值,为系统设计和配置提供参考依据.     

分布式账本系统性能优化技术综述

分布式账本作为分布式数据管理的体系架构,通常在多节点之间通过共识机制来共同维护数据记录,可将数据所有权、传播过程、交易链条等相关信息完整全面地记录在分布的账本中,并在数据产生、流动的整个生命周期中,保证数据的不可篡改、不可抵赖,为确权、维权、审计提供背书.区块链是一种典型实现.随着数字货币、数据资产交易等数字经济新应用的发展,分布式账本技术得到了越来越广泛的关注,但系统性能是其大规模落地应用的一个主要瓶颈,账本性能优化成为产业界和学术界一个研究热点.从账本体系结构、数据结构、共识机制和消息通讯4个方面,系统地调研分析了分布式账本性能优化的主要方法、关键技术和代表性的解决方案.     

法定数字货币网方案研究

简要介绍了比特币网的优点和问题,从法定数字货币网络的节点、结构、账本、共识机制、基本交易等方面详细论述了法定数字货币网方案,其方案可以作为我国法定数字货币网的参考方案.     

基于TEE和SE的移动平台双离线匿名支付方案

近年来, 中央银行数字货币(CBDC)受到全球多个国家和地区的高度关注. 双离线交易作为CBDC的可选属性, 在无网络连接的情况下进行支付被认为具有较大的实用价值. 本文面向CBDC的双离线匿名支付场景, 基于可信执行环境(TEE)和安全单元(SE)技术, 提出了一种专为移动平台设计的高效双离线匿名支付方案(Dual Offline Anonymous E-Payment for Mobile Devices, OAPM). OAPM适用于资源受限的移动设备, 允许移动付款者在不联网状态下安全地向收款者支付数字货币, 且不向收款者及商业银行泄露个人隐私信息, 付款者的支付行为也不会被链接, 同时允许收款者设备处于离线状态, 监管机构(如中央银行)在必要情况下能够识别匿名付款者的真实身份. 本方案满足数字货币交易的多项重要属性, 包括正确性、不可链接性、可追踪性、不可陷害性、机密性、真实性、防双花性以及可控匿名性等. 本文实现了原型系统, 并对可能的参数进行了评估. 安全性分析和实验结果表明, 该方案从安全性和效率两方面均能满足移动用户CBDC双离线交易的实际需求.     

数字英镑会产生什么影响

英格兰银行最近宣布成立一个特别工作组,旨在研究引入中央银行数字货币(CBDC)的概念,尽管尚未做出实施数字英磅的决定,但显然正在考虑该选项.那么,要实现此目标需要进行哪些更改?从长远来看产生怎样的影响? CBDC如何运作 一般来说,有2种模式可以使数字货币发挥作用.第一种是中央银行直接向该国居民发行数字货币;另一种是数字货币被创造出来,然后中央银行将其分配给相关商业银行,这些银行再以传统现金的形式将其分散在零售和企业客户中.     

分布式DCI数字电影图像压缩系统研究

数字电影作为新一代电影技术,打破了胶片电影的束缚,正在迅速发展.而在其发展途中,数字电影图像压缩是影响数字电影制作、发行、传输和放映环节的关键技术.根据全球第一个数字电影工业规范(DCI规范),分析了数字电影现期使用需求,引入分布式计算技术,设计了一种分布式数字电影图像压缩系统,使压缩一部数字电影所需的时间满足使用需求,从而成功应用于数字电影制作中.对该分布式图像压缩系统的研究主要有图像压缩算法、系统架构以及系统性能监测分析和系统后期改进.     

基于隐私保护的法定“数字货币”激励机制

多国央行已开展基于分布式账本技术的法定“数字货币”研究,唯有英国公开了法定“数字货币”框架RSCoin的交易记账架构,并设计激励机制鼓励授信机构提供协作记账服务。但是,RSCoin中的激励机制没有考虑授信机构差异性的服务成本,也没有给出明确的报酬分配方案。充分考虑授信机构差异性的隐私成本,建立央行和授信机构的激励模型,明确授信机构的报酬,首次提出一种既保护授信机构隐私成本又保证授信机构诚实报价的激励机制POPTIM。POPTIM首先通过编码散列方法对授信机构的协作报价进行加密;然后基于隐私保护排序算法选择待支付的授信机构;最后基于同态加法算法计算各授信机构获得的报酬。通过理论分析可知,POPTIM机制具有隐私安全、计算高效、满足授信机构个体理性和保证授信机构诚实报价的性质。     

区块链系统中的分布式数据管理技术——挑战与展望

区块链是在数字加密货币的应用基础之上发展起来的一种分布式数据库技术.区块链系统具有去中心化、不可篡改、分布共识、可溯源和最终一致性等特点,这使其可以用于解决不可信环境下数据管理问题.区块链独特的数据管理功能已经成为各领域应用中发挥区块链价值的关键.本文基于对比特币、以太坊、超级账本等代表性区块链系统的研究分析,阐述区块链系统中分布式数据管理技术.首先,深入讨论区块链系统与传统分布式数据库系统之间的异同点,从分布式部署模式、节点角色、链拓扑结构等多个方面给出区块链的分类.然后,详细分析各类区块链系统所使用的数据存储结构、分布式查询处理与优化技术及其优缺点.最后,总结区块链系统的分布式数据管理技术在各专门领域应用中所面临的挑战和发展趋势.     

基于DAG的分布式账本共识机制研究

自2008年比特币出现以来,研究学者相继提出了多种分布式账本技术,其中,区块链是当前分布式账本最主要的实现形式之一.但当前区块链中存在一个核心问题:可扩展性瓶颈.具体而言,区块链的吞吐量严重不足,且其交易确认也较为缓慢,这些因素极大地限制了它的实际应用.在此背景下,基于DAG(有向无环图)的分布式账本因其具有高并发特性,有望突破传统区块链中的性能瓶颈,从而受到了学术界和产业界越来越多的关注和研究.在基于DAG的分布式账本中,最为核心和关键的技术是其共识机制,为此,对该关键技术进行了系统深入的研究.首次从共识形态出发将现有基于DAG的分布式账本分为以下3类:基于主干链的DAG账本;基于平行链的DAG账本;基于朴素DAG的账本.在此基础上,对不同类型的共识机制本质原理及特性进行了深入阐述,并从不同层面对它们进行了详细的对比分析.最后,指出基于DAG的共识机制研究中存在的问题与挑战,并给出进一步的研究方向.     

基于区块链的数字货币发展现状与展望

数字货币(Digital currency)作为区块链技术迄今为止最典型也最成功的应用, 得益于区块链分布式共识与去中心化信任的技术优势, 也促使了区块链技术与经济活动的深度融合, 并由此改变了数字社会的组织方式. 近年来, 无论是在基础理论研究方面, 还是在实践应用发展方面, 数字货币均呈现出了蓬勃向上的态势. 本文从技术创新、机制设计以及风险监管三个角度梳理了数字货币的主要研究问题, 详细阐述了基础支撑技术、隐私保护技术、共识机制、激励机制、币值机制、发行机制、风险分析、监管考量等方面的研究进展、存在问题及应用现状, 并展望了未来重点研究方向, 致力于为数字货币领域的研究提供有益借鉴.     

Exploring interoperability of distributed Ledger and Decentralized Technology adoption in virtual enterprises

The breakthrough of Distributed Ledger Technologies (DLT) has enabled the emergence and implementation of a wide range of digital platforms in Virtual Enterprises (VE) which collaborate to provide digital services. DLT has the potential to revolutionize VE by offering transparent, decentralized, trustworthy, data provenance, reliable, and auditable features. Yet, the full deployment of DLT systems and digital platforms is still limited since some systems are operating in isolation. Hence, DLT interoperability is one of the challenges inhibiting widespread adoption of DLT platforms. DLT interoperability represents the ability for one distributed ledger platform to interact and share data with other legacy digital applications. It is inevitable to orchestrate these digital platforms fragments by introducing a cross-DLT platform integration to govern data usage within VE. Presently, already proposed approaches for DLT interoperability such as naive relay, sidechain, oracle solutions notary scheme, or relay chain are mostly not employed as they are either resource-intensive or too expensive to operate. Therefore, this paper presents a layered architecture that aids interoperability of DLT, and digital platforms based on IOTA Tangle. Design science method is adopted, and case demonstration is carried out to show how IOTA Tangle enable VE to provide an innovative virtual asset payment platform for seamless electric mobility as a service to clients. IOTA was employed as the DLT platform due to its data traceability, immutability, and tamper-proof features which allow for verification of integrity of data. IOTA offers flexibility and performance to support a reliable digital solution. Findings from this study presents a layered architecture that aids IOTA Tangle to make requests, inter-communicate, and share data via RESTful application programming interface as gateway with other external digital platforms deployed by VE to achieve an interoperable eco-system.

     

分布式账本技术的发展历程研究综述

物联网、人工智能、大数据等众多领域缺乏量身定制的安全隐私技术保障,基于分布式账本技术(DLT)的系统作为一种分散的数据管理方法可以很好地满足其安全需求,因此基于分布式账本技术的系统层出不穷。为了帮助后续的研究者更全面快速地了解分布式账本技术,梳理了近年来基于分布式账本的研究成果,分别从数据结构、技术原理、共识机制和性能等多个角度对区块链进行深入分析,并且基于当前研究现状详细比较分析了分布式账本技术的一些最新进展,如哈希图(Hashgraph)、全链(Holochain)和初链(Truechain)等。最后总结了该领域未来的发展前景。     

基于区块链技术的公益时间银行系统

在现有的时间银行系统中，时间币的发行功能和结算功能完全集中到一个中心节点上。这种极度中心化的功能结构，不仅存在容易发生中心节点单点失效、数据容易被篡改等信息安全问题，还存在着时间币的发行和流通缺乏透明度以及时间币的结算依赖中心化的结算机构等问题。针对这些问题，提出了一种基于区块链技术的解决方法。首先，将时间币的发行功能和结算功能从中心节点上分离出来；然后，利用具有分布式去中心化、集体维护和不可篡改等特性的区块链技术，将分离出来的发行功能逐步去中心化，将分离出来的结算功能去中心化，形成公益时间链（PWTB）；最终，PWTB利用区块链技术以去中心化的方式将时间银行系统由单个节点维护账本变成由集体维护一个分布式的共享账本，使时间币的发行和流通公开透明，时间币的结算不依赖某个中心化的节点。安全分析表明所设计的PWTB能够实现安全的信息传输与存储，以及数据的共享。     

一种弱中心化的银行可信数据管理方案

针对传统银行系统的中心化数据存储模式高效便捷但不透明、而新兴的去中心化的应用系统公开透明但共识机制低效的问题,提出了一种面向银行系统的总分双链的弱中心化可信数据管理方案。该模式的核心思想是应用区块链技术打造彼此交叉且相互印证的总分双链的数据存储结构,并利用分户账回溯定位技术,结合大量轻客户端基于密码学技术的分布式监督为个体提供交易验证的可能,从而实现数据的中心化可信存储与管理。它将中心化的数据存储与去中心化的数据验证相结合,从而兼有中心化管理的高效性和分布式机制的透明性,其本质上是一种民主监督下的中心模式,在满足银行独立,完全掌控数据的同时能够自证清白,并兼顾隐私与监督之间的平衡。     

基于区块链的数字货币演化

区块链是数字货币研究的主流技术和重要前提。作为一种去中心化的分布式计算技术,区块链具有共同维护、防窜改、可追溯等中心化技术所不具备的优势。以区块链的基本原理为基础,主要分析了哈希加密、共识机制以及智能合约方面的关键技术;以区块链中的首个应用比特币为基础,分析了以太坊、达世币、卡尔达诺、比特股等数字货币的发展演化历程。根据数字货币的研究现状及其所面临的诸多挑战,展望了区块链未来在数字货币的发行与监管、交易跟踪和海量交易数据分析方面的研究趋势。     

A regulatory control framework for decentrally governed DLT systems: Action design research

Although distributed ledger technology (DLT) systems seem to address conventional regulatory governance concerns, they also present systemic risks. This paper aims to address the risks of decentrally governed DLT systems. It achieves this by identifying regulatory controls that address the altered governance dynamics of decentralized systems. To address the research gap in DLT regulation, we co-designed regulatory control treatments with Australian regulatory DLT experts using a participatory action design research approach. This paper provides a theory-ingrained, practitioner-vetted framework to inform regulators, regulated entities and researchers of appropriate control responses to systemic and participant risks presented by decentrally governed DLT systems.