王 拓 劉曉星

（東南大學(xué)經(jīng)濟管理學(xué)院，江蘇 南京 211189）

從遠古時代的商品貨幣，到奴隸社會的金屬貨幣，再到當(dāng)前世界各國的紙幣和電子貨幣，貨幣已歷經(jīng)了5000多年的發(fā)展。隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，區(qū)塊鏈、云計算、移動互聯(lián)等新技術(shù)的推出，主權(quán)銀行發(fā)行的傳統(tǒng)信用貨幣迎來了新的挑戰(zhàn)。隨著區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)，以比特幣為代表的數(shù)字貨幣，使得每一個人都是貨幣的發(fā)行者，給法定貨幣系統(tǒng)帶來了極大的沖擊，數(shù)字貨幣可能成為未來貨幣發(fā)行、支付模式的發(fā)展方向，并逐漸成為全球競爭的新制高點。

一、數(shù)字貨幣的源起

（一）數(shù)字貨幣的誕生背景

著名的貨幣大師米爾頓·弗里德曼[1]在1991年完成的專著《貨幣的禍害——貨幣史上不為人知的大事件》的自序中寫道：“在遠古時代，當(dāng)人們發(fā)現(xiàn)為獲得某種東西而出售產(chǎn)品或服務(wù)顯得更為安全的時候，覺得很有必要把買與賣兩種行為從單一的易貨交易中分離出來——而這種東西并不會在生產(chǎn)中被消耗掉或用于生產(chǎn)，相反只是作為媒介，用來購買在生產(chǎn)中被消耗的或用于生產(chǎn)的產(chǎn)品或服務(wù)。連接買與賣兩種行為的‘某種東西’被稱作貨幣，其千百年來以各種不同的物理形式出現(xiàn)——從石頭、羽毛、煙葉、貝殼，到銅、白銀、黃金，甚至到現(xiàn)在的紙幣和分類賬簿中記錄的條目。誰知道未來的貨幣會演化成何種形式？會是計算機字節(jié)嗎？”

未來總比預(yù)測來得要快。在弗里德曼提出猜想不到20年時間里，在云計算、互聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)、智能化、大數(shù)據(jù)等現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)迅猛發(fā)展的基礎(chǔ)上，幾乎所有經(jīng)濟金融活動都被搬到了互聯(lián)網(wǎng)上，尤其是移動互聯(lián)網(wǎng)上。互聯(lián)網(wǎng)讓世界變成了地球村，移動互聯(lián)網(wǎng)讓世界變成了“手掌心”，數(shù)字貨幣自然也將是手掌心交易不可或缺的價值交換工具。

任何一種貨幣的誕生和發(fā)展，都有其獨特的歷史背景。數(shù)字貨幣的誕生也并非獨立事件，其源起于美元脫離金本位。二戰(zhàn)結(jié)束后，美國成為了世界秩序的主宰。在金融秩序方面，美國建立了布雷頓森林體系，即美元與黃金掛鉤，指定美元為世界各國的支付手段，形成了以美元為中心的世界貨幣體系。然而黃金產(chǎn)量有限，隨著社會經(jīng)濟及金融的不斷發(fā)展，美聯(lián)儲的黃金儲備無法衡量布雷頓森林體系系統(tǒng)里美元的價值。1971年美國總統(tǒng)尼克松時代美聯(lián)儲廢除了金本位，美元不再錨定黃金，取而代之的是以美國信用背書的主權(quán)貨幣。這一變化引發(fā)了全球經(jīng)濟學(xué)家的不安，這意味著美國可以自由增發(fā)貨幣來掠奪財富，事實證明確實如此。津巴布韋的貨幣貶值即為典型案例，40萬億津元兌換1元人民幣，價值還不如我國冥幣。1976年奧地利經(jīng)濟學(xué)家哈耶克提出“自由市場經(jīng)濟學(xué)”理論，提出私人銀行發(fā)行可競爭貨幣的概念，這便是“數(shù)字貨幣”（包括當(dāng)今比特幣）的雛形。而同年Diffie（Sun公司前首席安全官）和Hellman（斯坦福大學(xué)教授）[2]發(fā)明了Diffie-Hellman算法，首次提出了非對稱加密體系，為當(dāng)今數(shù)字貨幣的發(fā)展奠定了重要基石。

1982年，大衛(wèi)·喬姆[3-4]首次提出了數(shù)字貨幣理論，其基于傳統(tǒng)的“銀行－個人－商家”模式提出的電子貨幣系統(tǒng)，具備不可追溯、匿名性等特點。雖然該電子貨幣系統(tǒng)未能成功，但大衛(wèi)·喬姆提出的數(shù)字貨幣理論激發(fā)了研究者對數(shù)字貨幣的廣泛興趣，且其提出的兩項關(guān)鍵技術(shù)——隨機配序和盲簽名一直沿用至今。

1996年由著名腫瘤學(xué)家Douglas Jackson發(fā)起的E-Gold數(shù)字貨幣，是第一個以黃金為支持的數(shù)字貨幣，其活躍用戶一度達到500萬，后來平臺持續(xù)遭遇黑客攻擊并吸引了大量非法洗錢交易，使該數(shù)字貨幣遭遇各國政府封殺。

WebMoney是一家總部位于莫斯科的公司，它提供廣泛的點對點付款解決方案，涵蓋互聯(lián)網(wǎng)交易平臺。該公司于1998年推出的WebMoney是一種通用數(shù)字貨幣，它也是少數(shù)幸存的未加密數(shù)字貨幣之一。時至今日，該貨幣仍被數(shù)百萬人廣泛使用和接受。與此同時，它也可以轉(zhuǎn)換為法定貨幣，如盧布、美元、英鎊甚至比特幣。

中本聰[5]于2008年在《比特幣：一種P2P的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》一文中首次提出比特幣的概念，指出比特幣是基于P2P網(wǎng)絡(luò)的一種去中心化的電子現(xiàn)金系統(tǒng)，交易雙方可以繞開央行等第三方機構(gòu)，通過比特幣直接完成轉(zhuǎn)賬交易。比特幣采用區(qū)塊鏈技術(shù)，將交易信息存儲在分布式賬本中，具備去中心化、總量有限、交易安全、信息公開的超時代的特點。比特幣的出現(xiàn)標(biāo)志著一個新的數(shù)字貨幣時代誕生，比特幣的普及推動著數(shù)百上千種加密貨幣的研究與發(fā)明。

（二）私人數(shù)字貨幣的發(fā)展

數(shù)字貨幣以數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)，運用密碼學(xué)原理來實現(xiàn)貨幣的特性。數(shù)字貨幣主要采用對稱性密碼算法、非對稱性密碼算法、哈希函數(shù)等加密算法，常用的技術(shù)有數(shù)字簽名、零知識證明和盲簽名技術(shù)等[6]。

根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)，數(shù)字貨幣可以分為不同類型。若以發(fā)行主體為分類依據(jù)，數(shù)字貨幣可以分為法定數(shù)字貨幣與私人數(shù)字貨幣兩類[7]。目前，最具代表性的私人數(shù)字貨幣主要是比特幣。比特幣的核心特點即為去中心化，其以區(qū)塊鏈作為底層技術(shù)，借助分布式共識、加密數(shù)據(jù)、P2P算法、時間戳等方式，通過分布式網(wǎng)絡(luò)幫助用戶完成點對點交易，為目前銀行等中心化機構(gòu)常見的效率低、交易成本高等問題提供了新的解決思路[8]。

根據(jù)是否采用分布式記賬技術(shù)，數(shù)字貨幣則包括加密數(shù)字貨幣與非加密數(shù)字貨幣兩類。加密數(shù)字貨幣最典型的特點是采用了分布式記賬技術(shù)，比特幣是史上第一個加密數(shù)字貨幣。以太幣對比特幣的可編程腳本技術(shù)進行延伸，目前已發(fā)展為世界第二大數(shù)字貨幣，其工作機制不同于比特幣，前期采用POW機制挖礦，后期將轉(zhuǎn)為POS（Proof Of Security，股權(quán)證明）機制；達世幣設(shè)置了雙層獎勵制網(wǎng)絡(luò)，其主要特點是支付的即時性和匿名性，支付即時性達到秒級，其匿名性則接近于在生活中使用現(xiàn)金；門羅幣吸收比特幣社區(qū)發(fā)展出的機密交易技術(shù)隱藏交易金額，并運用環(huán)簽名技術(shù)隱藏交易雙方地址，提供了更完善的匿名性；零幣首次將零知識證明算法zk-SNARK用于保證交易發(fā)送者、接收者和交易數(shù)額的隱私性，具有較強的學(xué)術(shù)創(chuàng)新。加密數(shù)字貨幣中較為知名的還有萊特幣（Litecoin）、狗狗幣（Dogecoin）、點點幣（Percoin）等 。非加密數(shù)字貨幣即未采用分布式記賬技術(shù)的數(shù)字貨幣，瑞波幣（Ripple）即是典型的非加密數(shù)字貨幣[8]。瑞波幣是一個開放支付網(wǎng)絡(luò)，允許不同的網(wǎng)關(guān)發(fā)行各自的借據(jù)（IOU，I Owe You，相當(dāng)于在線債券的借據(jù)），并實現(xiàn)不同借據(jù)之間的自動轉(zhuǎn)換；瑞波幣不僅包括數(shù)字貨幣，還包括國家法幣。

比特幣出現(xiàn)后，去中心化的數(shù)字貨幣進入大規(guī)模試驗階段，基于不同區(qū)塊鏈創(chuàng)新技術(shù)的各類數(shù)字貨幣層見疊出。截至2019年10月27日，出現(xiàn)的數(shù)字貨幣超過2千種，市值達到1.9萬億，比特幣市值維持在1.2萬億，為目前全球市值最大的數(shù)字貨幣，占全球數(shù)字貨幣總市值的63.2%。以太坊和瑞波幣以1412億和912億人民幣成為全球市值第二、第三大數(shù)字貨幣。當(dāng)前以比特幣為代表的私人數(shù)字貨幣因其去中心化、交易安全、不易篡改等優(yōu)點正在被廣泛接納，而正是其去中心化的特性成為私人數(shù)字貨幣替代信用貨幣的最大障礙，因其對當(dāng)前各國貨幣的發(fā)行理念及機制提出了挑戰(zhàn)，截至目前，私人數(shù)字貨幣的清償、支付等功能仍未得到認可，其貨幣屬性未被全球任一國家所承認[9]。私人數(shù)字貨幣沒有國家信用背書，不具備貨幣職能，其本質(zhì)是一種商品而非貨幣。

（三）法定數(shù)字貨幣的發(fā)展

作為科技創(chuàng)新與金融創(chuàng)新相結(jié)合的產(chǎn)物，數(shù)字貨幣的出現(xiàn)及發(fā)展與當(dāng)前貨幣體系存在的缺陷密不可分[10]。盡管加密數(shù)字貨幣所引起的“三反”（反洗錢、反恐怖融資、反逃稅監(jiān)管）及資本外流問題令各國政府頭疼，但其跨區(qū)域、匿名性、低成本、高效率等超時代的優(yōu)良特性，在提升效率、降低支付成本、保護用戶隱私等方面帶來的積極影響不容忽視。在此背景下，各國央行開始積極探索數(shù)字貨幣背后的技術(shù)對本國貨幣體系的借鑒之處，法定數(shù)字貨幣的春風(fēng)在世界各地吹起。

最先試水法定數(shù)字貨幣的是南美洲國家厄瓜多爾，2015年2月厄瓜多爾推出了一種“電子貨幣系統(tǒng)”和基于這個系統(tǒng)的“厄瓜多爾幣”，通過資格認證的市民可以通過移動App利用厄瓜多爾幣在超市、商場、銀行等場所完成支付以及轉(zhuǎn)賬等操作。然而，厄瓜多爾幣并未像預(yù)期一樣普及開來，并于2018年3月底宣告停止運行，草草收場。委內(nèi)瑞拉政府則于2018年2月21日發(fā)行了官方數(shù)字加密貨幣，即“石油幣”，成為南美洲第二個推出央行數(shù)字貨幣的國家。石油幣被寄予拯救委內(nèi)瑞拉全國于經(jīng)濟泥潭的希望。石油幣發(fā)行規(guī)模為1億個代幣，總價值超過60億美元，石油幣發(fā)售首日就完成了7.35億美元的融資。但自去年2月發(fā)行以來，石油幣的交易量僅僅300多個，與其1億總發(fā)行量相比不值一提。在國際層面，石油幣也遭到美國方面全面打壓，特朗普簽署行政令，全面禁止“石油幣”在美流通，石油幣的未來堪憂，難破重圍。同為2018年2月，大洋洲國家馬紹爾群島通過立法正式宣布將發(fā)行新的國家數(shù)字貨幣—“Sovereign”，與美元一同在國內(nèi)流通。此外，烏拉圭、突尼斯及塞內(nèi)加爾也都發(fā)行了各自國家的央行數(shù)字貨幣。從已發(fā)行數(shù)字貨幣的國家來看，要么國際上經(jīng)濟地位不高，要么是國內(nèi)面臨嚴峻的經(jīng)濟困境，急尋出路。事實上，最后也并未取得預(yù)想中的效果，未能在全國范圍內(nèi)得到采用。

與上述國家急于推出數(shù)字貨幣尋求出路不同的是，作為世界經(jīng)濟大國的美國和日本，目前均沒有推出央行數(shù)字貨幣的計劃。中國、俄羅斯、瑞典、泰國、立陶宛、巴哈馬等國家，已將推出法定數(shù)字貨幣列入計劃。而支付體系長期由美國三大巨頭（PayPal、VISA、MasterCard）主導(dǎo)的歐洲諸國，在Facebook發(fā)布Libra白皮書后加快了對央行數(shù)字貨幣的研究工作。早在2016年，英國中央銀行便推出了其法定數(shù)字貨幣框架—RSCoin，旨在強化英國經(jīng)濟和全球貿(mào)易，該貨幣結(jié)合了新分布式賬本技術(shù)的優(yōu)勢和傳統(tǒng)中心化的管理貨幣形式，是一種“混血”貨幣。2019年9月17日，歐洲央行管委維勒魯瓦對外透露，法國央行已經(jīng)開始研究央行數(shù)字貨幣。而與英國、法國一樣，加拿大、新加坡、巴西、丹麥、挪威、以色列、菲律賓、以色列等諸多國家也早已緊鑼密鼓地展開了對央行數(shù)字貨幣的研究。

中國人民銀行是最先開始對數(shù)字貨幣展開實驗與研究的中央銀行，早在去中心化數(shù)字貨幣尚未成為風(fēng)潮時，我國央行就已探索這一領(lǐng)域[11]。2014年，在時任行長周小川的帶領(lǐng)下，央行便成立了專門的加密貨幣研究小組，負責(zé)制定數(shù)字貨幣DC/EP發(fā)行與操作的框架，正式啟動了法定數(shù)字貨幣研究。2015年央行持續(xù)充實力量，對貨幣演進中的數(shù)字貨幣、數(shù)字貨幣發(fā)行的總體架構(gòu)、央行發(fā)行的加密數(shù)字貨幣等九大專題展開研究。2016年我國組建了央行數(shù)字貨幣研究所，專門承擔(dān)法定數(shù)字貨幣研發(fā)工作，爭取早日推出央行數(shù)字貨幣。2017年，研發(fā)工作進入新的階段。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，中國人民銀行組織相關(guān)市場機構(gòu)開展名為DC/EP（Digital Currency/Electronic Payment）的法定數(shù)字貨幣分布式研發(fā)工作。2018年，中國人民銀行以數(shù)字貨幣研究所作為出資方，正式組建從事數(shù)字貨幣等金融科技領(lǐng)域研究的金融子公司——深圳金融科技有限公司，為央行數(shù)字貨幣落地奠定基礎(chǔ)。2019年8月10日，中國人民銀行支付結(jié)算司副司長穆長春在“第三屆中國金融四十人伊春論壇”上透露央行數(shù)字貨幣原型已研制成功，指出我國央行數(shù)字貨幣將運用“雙層運營體系”，即數(shù)字貨幣先由中國人民銀行向銀行或其他金融機構(gòu)等進行兌換，上述機構(gòu)再將數(shù)字貨幣兌換給民眾。2019年10月28日，黃奇帆以中國國際經(jīng)濟交流中心副理事長的身份在首屆外灘金融峰會上亮相，指出央行數(shù)字貨幣的意義在于它不是現(xiàn)有貨幣的數(shù)字化，而是M0的替代。央行數(shù)字貨幣有利于減少交易環(huán)節(jié)對賬戶的依賴，促進人民幣的流通與國際化[12]。我國央行數(shù)字貨幣呼之欲出，其成功發(fā)行對我國乃至世界貨幣體系都具有里程碑意義。

除了各國進行法定數(shù)字貨幣的研發(fā)，跨國機構(gòu)也開始布局數(shù)字貨幣。先有摩根大通推出“JPMCoin”后有臉書發(fā)行Libra白皮書，再有沃爾瑪申請數(shù)字貨幣領(lǐng)域?qū)＠??？傮w而言，自比特幣出現(xiàn)的十年來，底層技術(shù)區(qū)塊鏈一度被神話，比特幣投資價值受無數(shù)投資者瘋狂追捧，但隨著時間的推移，市場情緒漸趨冷靜，數(shù)字貨幣行業(yè)從最初的無序發(fā)展正轉(zhuǎn)向繁榮。當(dāng)前，數(shù)字貨幣和區(qū)塊鏈的正向價值開始被各國和眾多技術(shù)公司所重視，隨著國家和全球知名企業(yè)的入局，數(shù)字貨幣的發(fā)展正進入一個全新的時代。

二、數(shù)字貨幣的技術(shù)演進

貨幣的演進往往伴隨著技術(shù)的發(fā)展。商品貨幣向金屬貨幣演進是冶金技術(shù)的進步，金屬貨幣向紙幣演進是印刷技術(shù)的進步，而紙幣向電子貨幣演進則伴隨著計算機及互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步。貨幣發(fā)展到現(xiàn)在其信用貨幣的本質(zhì)已經(jīng)基本成型，但貨幣的具體表現(xiàn)形式還會隨著技術(shù)的進步不斷演化、發(fā)展[13]。1948年12月我國第一套人民幣發(fā)行，隨著材料、印刷技術(shù)、防偽技術(shù)等的進步與發(fā)展，我國人民幣至今已更新至第六套。而20世紀90年代互聯(lián)網(wǎng)的普及，網(wǎng)絡(luò)經(jīng)濟和電子商務(wù)興起，推動了貨幣的電子化。隨著互聯(lián)網(wǎng)金融的快速發(fā)展，從1993年我國首次建設(shè)電子支付系統(tǒng)至今，第三方支付和移動支付系統(tǒng)已全面普及。目前，由于區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，貨幣正從電子貨幣形式向數(shù)字貨幣形式轉(zhuǎn)變。自2008年比特幣誕生以來，全球數(shù)字貨幣的發(fā)展過程積累了很多技術(shù)成果和經(jīng)驗，如優(yōu)化的共識算法、更加合理的分布式存儲技術(shù)、更加安全的加密算法、更加合理的區(qū)塊鏈賬本格式和內(nèi)容等，這些都對數(shù)字貨幣的技術(shù)演進與創(chuàng)新具有顯著意義。

（一）數(shù)字貨幣的核心技術(shù)概述

數(shù)字貨幣是多種技術(shù)結(jié)合的產(chǎn)物，其主要基于節(jié)點網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字加密算法，呈現(xiàn)出去中心化和不可篡改的核心性質(zhì)。當(dāng)前以比特幣為代表的主流數(shù)字貨幣均以區(qū)塊鏈技術(shù)為底層支撐技術(shù)。區(qū)塊鏈?zhǔn)怯晒?jié)點參與的分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，其主要包含共識機制、密碼學(xué)原理、數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)三大核心機制[14-15]。

1．共識機制

共識機制是區(qū)塊鏈技術(shù)的核心組件。區(qū)塊鏈解決了在不可信信道上傳輸可信信息、價值轉(zhuǎn)移的問題，而共識機制解決了區(qū)塊鏈如何在分布式場景下達成一致性的問題。共識機制就像是區(qū)塊鏈國家的法律，維系著區(qū)塊鏈正常、穩(wěn)定地運轉(zhuǎn)。截至目前，主要的共識機制包括工作量證明機制（POW）、股權(quán)證明機制（POS）、拜占庭一致性協(xié)議機制（PBFT）等[14]。

POW的核心理念是按勞分配，即誰的工作量大、誰的收益就越大。POW最常見的應(yīng)用便是比特幣，在該機制網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點通過計算隨機哈希散列的數(shù)值解來爭取記賬權(quán)，誰優(yōu)先得出正確的數(shù)值解，誰的算力就越大，誰記賬的概率也就越大。POW具有完全去中心化的特點，在以該機制為共識的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，節(jié)點可以自由進出，當(dāng)前比特幣網(wǎng)絡(luò)就利用該機制產(chǎn)生新的數(shù)字貨幣。但與此同時，該共識機制對節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)性能要求高，資源浪費嚴重，達成共識所需周期較長，效率低下，因此該機制不適合廣泛商業(yè)應(yīng)用。

POS的核心思想是持有更多幣（包括持幣時間）的礦工將獲得更多的投票權(quán)。相較于POW，POS最大的優(yōu)點是可以大大縮短達成共識的周期，減少資源浪費，但在以POS為共識的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，幾乎僅有擁有一定數(shù)量加密貨幣所有權(quán)的節(jié)點才有機會取得記賬權(quán)，資源相對缺乏的節(jié)點則很難擁有記賬權(quán)的機會，不能達到完全去中心化。POS最早在Peercoin系統(tǒng)中被實現(xiàn)。

區(qū)塊鏈的去中心化程度主要取決于選用何種共識機制。選用的共識機制不同，區(qū)塊鏈的去中心化程度往往有所差異，其處理效率、資源耗費等性能也會受到影響。一般而言，區(qū)塊鏈的效率等性能與其去中心化程度呈現(xiàn)反向關(guān)系，即區(qū)塊鏈的去中心化程度越高，往往意味著處理效率越低。

2．密碼學(xué)原理

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的密碼學(xué)原理之一為非對稱加密技術(shù)。非對稱加密又稱公開密鑰加密，是一種密碼學(xué)算法類型，該加密算法使用公開密鑰和私有密鑰兩個不同的密鑰。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，任一節(jié)點都有且僅有一對公開密鑰和私有密鑰，如若用公鑰對數(shù)據(jù)進行加密，只有用對應(yīng)的私鑰才能解密。在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，私有密鑰是控制權(quán)的體現(xiàn)。交易一方可以使用自己的私鑰對交易信息進行簽名后再連同對應(yīng)的公鑰一并公開，交易對手方收到消息后再用交易發(fā)起方公開的密鑰對交易進行驗簽。非對稱加密技術(shù)消除了最終用戶交換密鑰的需要，交易發(fā)起者不需要向交易對手方傳輸自己的私鑰即可完成交易，保密性較好。

區(qū)塊鏈技術(shù)應(yīng)用的密碼學(xué)原理之二為哈希算法。哈希算法是一個密碼散列函數(shù)，也稱為散列，可以把任意大小和長度的輸入，通過散列算法變換成固定大小和長度的輸出，而根據(jù)哈希算法輸出的信息進行逆向推算幾乎不可能。淺顯來說，哈希算法的輸出值就像是一篇文章的摘要，從整篇文章概括出摘要比較簡單，但若根據(jù)摘要將文章還原則幾乎不可能發(fā)生（哈希函數(shù)的隱秘性）。哈希算法是區(qū)塊鏈系統(tǒng)安全的重要保障技術(shù)之一，因其加密或驗證簡單、信息敏感性（加密信息細微的改變便會導(dǎo)致輸出值發(fā)生根本變化）等特性廣泛應(yīng)用于數(shù)字貨幣中。

3．?dāng)?shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)

默克爾樹（Merkle Tree）本質(zhì)是一種儲存哈希值的樹狀數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，通常也被稱作哈希樹（Hash Tree），由數(shù)據(jù)塊、葉子節(jié)點、中間節(jié)點和根節(jié)點組成。Merkle Tree廣泛應(yīng)用于比特幣網(wǎng)絡(luò)中，以一種非常有效的節(jié)省空間和時間的方式，來幫助驗證交易的存在。Merkle Tree可用于歸納一個比特幣區(qū)塊中的全部交易，每筆交易對底部數(shù)據(jù)塊進行哈希運算得出的哈希值為葉子節(jié)點，再對相鄰的兩個葉子節(jié)點進行哈希運算得到的哈希值生成中間節(jié)點，最終得到所有交易的哈希值即為根節(jié)點。如果篡改任意一筆交易，最終得到的默克爾樹根就完全不同，因此通過驗證Merkle Tree的根哈希即可達到驗證交易的目的。

（二）數(shù)字貨幣的技術(shù)演進

1976年，迪菲（Diffie）和赫爾曼（Hellman）[2]在一篇題為《密碼學(xué)的新方向》的論文中提出了一種完全不同于對稱密碼體系的新思路，構(gòu)造出一種加密密鑰與解密密鑰不一樣的非對稱密碼體系；1978年麻省理工學(xué)院（MIT）的李維斯特（Rivest）、薩莫爾（Shamir）等[16]在《獲得數(shù)字簽名和公鑰密碼系統(tǒng)的方法》論文中[5]，構(gòu)造了基于因子分解難度的簽名機制和公鑰加密機制，首次提出非對稱加密的實現(xiàn)算法：著名的RSA密碼算法。非對稱加密思想的提出以及1978年RSA算法的實現(xiàn)，開啟了現(xiàn)代密碼學(xué)新時代，對數(shù)字貨幣的技術(shù)實現(xiàn)具有里程碑意義。

數(shù)字貨幣系統(tǒng)起源于荷蘭，最初由David Chaum于1982年在其《用于不可追蹤的支付系統(tǒng)的盲簽名》的研究中提出，這種命名為E-cash的數(shù)字貨幣系統(tǒng)是基于“個人-銀行-商家”的三方交易模式。E-cash雖然未能取得成功，但其中用到的兩項關(guān)鍵技術(shù)對當(dāng)今數(shù)字貨幣系統(tǒng)的發(fā)展具有深遠的意義。第一項技術(shù)是隨機配序。隨機配序產(chǎn)生唯一的序列號，從而確保了數(shù)字貨幣的唯一性，保證數(shù)字貨幣不會被重復(fù)使用。第二項技術(shù)是盲簽名。該項技術(shù)是基于RSA算法的新密碼協(xié)議，能夠確保銀行或數(shù)字貨幣發(fā)行機構(gòu)對該數(shù)字貨幣的信用背書。

哈希算法的多樣化與革新是數(shù)字貨幣技術(shù)演進過程中的另一關(guān)鍵階段。哈希算法的初始標(biāo)準(zhǔn)之一是MD5哈希，該算法功能簡單，不論輸入何種信息，輸出的都是一個固定的128位字符串，且其僅通過幾輪單向運算來計算出確定性輸出值，因此其很容易被破解并易受到“生日攻擊”的侵擾。美國國家安全局（NSA）一直都是哈希算法標(biāo)準(zhǔn)方面的先驅(qū)，他們最早于1995年提出安全哈希算法，也就是SHA1，這個算法輸出的是160位固定長度的字符串。然而，SHA1僅僅在MD5的基礎(chǔ)上提高了輸出的長度，單向操作的數(shù)量以及單向操作的復(fù)雜性并未做任何根本改進，因此其仍然無法抵御更強大的機器攻擊。直到2006年，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所（NIST）通過競賽的形式尋找到了與SHA2從根本上不同的替代品——SHA3，成為新的算法標(biāo)準(zhǔn)。SHA3又被稱為KECCAK哈希算法，與之前的算法完全不同的是，SHA3內(nèi)部擁有海綿結(jié)構(gòu)（Sponge Construct）機制。這種結(jié)構(gòu)使用隨機的排列組合來吸收和輸出數(shù)據(jù)，同時還能為未來輸入值提供隨機源。SHA3的誕生是哈希算法偉大機制的一部分，是數(shù)字貨幣技術(shù)演進的關(guān)鍵進程。

2008年11月1日，中本聰[5]在其發(fā)表的《比特幣：一種P2P的電子現(xiàn)金系統(tǒng)》文章中提出了通過P2P技術(shù)完成交易的全新電子現(xiàn)金系統(tǒng)，用去中心化的P2P交易模式代替David Chaum的三方交易模式。區(qū)塊鏈技術(shù)使得比特幣實現(xiàn)了分布式共享賬本，解決了E-cash數(shù)據(jù)庫無限膨脹的問題，使數(shù)字貨幣技術(shù)出現(xiàn)質(zhì)的飛躍[17]。

當(dāng)前區(qū)塊鏈已在各種各樣的場景中被廣泛應(yīng)用，數(shù)字貨幣也已進入新的發(fā)展階段，但在技術(shù)性能、安全性隱患等方面，區(qū)塊鏈仍然面臨較大挑戰(zhàn)。區(qū)塊鏈技術(shù)的核心特征之一便是分布式共享，因此其在交易性能、資源耗費等方面仍存在缺陷，當(dāng)前比特幣交易大約需要1小時才能完成。此外，數(shù)字貨幣交易系統(tǒng)黑客攻擊事件頻發(fā)，區(qū)塊鏈仍存在較大安全隱患，如2016年發(fā)生的以太坊項目黑客攻擊事件。區(qū)塊鏈技術(shù)是對傳統(tǒng)計算機與信息技術(shù)的更新和升級，未來發(fā)展應(yīng)加強與5G、人工智能、大數(shù)據(jù)等其他新興信息技術(shù)的融合，相互促進，優(yōu)勢互補，讓區(qū)塊鏈為央行數(shù)字貨幣的發(fā)行奠定堅實的基礎(chǔ)。

三、數(shù)字貨幣的未來趨勢

（一）數(shù)字貨幣未來趨勢之技術(shù)

目前，全世界還沒有一家央行推出真正意義上的法定數(shù)字貨幣，數(shù)字貨幣技術(shù)主要應(yīng)用在私人數(shù)字貨幣領(lǐng)域。在私人數(shù)字貨幣運行的十多年中，雖然在技術(shù)上取得了一定的突破，但作為底層支撐技術(shù)的區(qū)塊鏈仍處于起步發(fā)展階段，在實際應(yīng)用場景中仍存在交易性能偏低、交易安全性、隱私保護以及標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一等主要問題。

1．交易性能

以比特幣為例，比特幣網(wǎng)絡(luò)目前能夠承載的交易量在每秒7筆左右，這與目前交易系統(tǒng)需要的每秒十萬筆以上的要求相去甚遠。對于交易性能偏低的問題，也出現(xiàn)了一些解決方案方案[18]。例如閃電網(wǎng)絡(luò)，用戶由于對于小額交易來說交易效率或者交易速度的權(quán)重要顯著高于交易安全性的權(quán)重。對于小額的交易，可以在比特幣區(qū)塊鏈外建立一個專門用于小額交易的資金池。由專門的節(jié)點來負責(zé)對資金池進行運營，在達到一定的金額或者一段固定的時間（比如一個月）再將交易的總金額添加到比特幣區(qū)塊鏈中。這樣的交易機制設(shè)計能夠提高比特幣的支付效率。對交易的安全性則由可信節(jié)點來保障。第二種解決方案為分鏈，將比特幣區(qū)塊鏈分為主鏈和側(cè)鏈，這樣主鏈上的每一個節(jié)點都可以變成分鏈的創(chuàng)始節(jié)點，這樣極大地擴充了區(qū)塊鏈的容量。比特幣的交易可以通過匹配算法選擇處于空閑狀態(tài)的側(cè)鏈來創(chuàng)建交易。第三種技術(shù)解決方案為跨鏈技術(shù)?？珂?zhǔn)侵冈诓煌膬蓷l或多條區(qū)塊鏈之間建立起信息流通的機制。由于目前私人數(shù)字貨幣的迅猛發(fā)展，已經(jīng)產(chǎn)生了多達數(shù)千種的數(shù)字貨幣。這些私人數(shù)字貨幣大多基于區(qū)塊鏈技術(shù)，因此已經(jīng)構(gòu)建了很多的數(shù)字貨幣基礎(chǔ)設(shè)施?？珂溂夹g(shù)能夠建立起不同區(qū)塊鏈之間的有效溝通機制。因此等到市場競爭開始整合各種不同的私人數(shù)字貨幣時，跨鏈技術(shù)就能將這些數(shù)字貨幣的基礎(chǔ)設(shè)施充分利用起來，減少區(qū)塊鏈的重復(fù)建設(shè)，也因為跨鏈技術(shù)高效的鏈間溝通使得區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的運行效率大幅度提高。

另外，考慮到5G技術(shù)已經(jīng)開始投入商用，使得現(xiàn)有移動互聯(lián)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸速度呈幾十倍乃至一百倍的增長，區(qū)塊鏈處理交易的速度也會有大幅度的提高。人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)和區(qū)塊鏈的結(jié)合還有廣闊的創(chuàng)新空間。

2．安全性隱患

安全問題自互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)生就與之伴隨在一起，進入移動互聯(lián)網(wǎng)時代，安全更是成為擺在各大互聯(lián)網(wǎng)公司之前的首要問題。不管是央行數(shù)字貨幣還是私人數(shù)字貨幣，由于是金融資產(chǎn)或者支付工具，因此對安全性有更高的要求。

自私人數(shù)字貨幣出現(xiàn)以來，已經(jīng)發(fā)生了多起安全問題。2011年6月MT.Gox網(wǎng)站遭到黑客攻擊，造成近6萬名用戶的信息被泄露，黑客以管理員身份登錄網(wǎng)站，大量發(fā)售比特幣。結(jié)果造成比特幣價格由17.51美元暴跌至0.01美元。2013年10月，美國FBI因毒品交易關(guān)閉Silk Road網(wǎng)站，并沒收26000個比特幣。2017年8月，全球最大的美元交易平臺Bitfinex出現(xiàn)安全漏洞導(dǎo)致用戶的119756個比特幣被盜，總價值超過7500萬美金。2017年11月，比特幣交易平臺Tether被黑客入侵，有價值超過3000萬美金的比特幣被盜。2017年12月，全球最大的數(shù)字貨幣挖礦平臺NiceHash的支付系統(tǒng)被黑客入侵，有價值超過5000萬美元的比特幣被盜。

由此看出，私人數(shù)字貨幣交易平臺安全事故頻發(fā)，安全形勢不容樂觀。在傳統(tǒng)的貨幣體系中，法定貨幣一般擁有專用的網(wǎng)絡(luò)。專用網(wǎng)絡(luò)使得交易的安全性得到了保障，但由于各個國家都有自己的專用網(wǎng)絡(luò)，而且沒有統(tǒng)一的、標(biāo)準(zhǔn)化的接口，因此交易的效率較低。特別是跨境轉(zhuǎn)賬、跨境支付不僅交易時間長而且交易費用高。私人數(shù)字貨幣出現(xiàn)的一個重要原因就是為了實現(xiàn)便捷的跨境支付。

解決安全隱患不僅僅是不斷改進加密算法，更要從平臺的管理機制設(shè)計上考慮。從已經(jīng)發(fā)生的安全事故來看，數(shù)字貨幣本身是非常安全的，黑客很難篡改區(qū)塊鏈上的數(shù)據(jù)。安全事故往往發(fā)生在數(shù)字貨幣的交易平臺或者管理平臺。因此集中力量建立安全的數(shù)字貨幣基礎(chǔ)設(shè)施是十分必要的。

3．隱私保護

私人數(shù)字貨幣從誕生之初就非常重視隱私保護，中本聰在設(shè)計比特幣時，一個重要的設(shè)計理念就是要保護用戶的匿名性。區(qū)塊鏈的特點之一是透明、可追溯，但對比特幣的使用者信息是匿名的。這一點也是許多用戶使用比特幣的重要原因。但目前大型互聯(lián)網(wǎng)公司如Facebook、蘋果等用戶隱私泄露事件頻發(fā)。在中國，很多用戶信息被非法出售，用戶經(jīng)常接到各種騷擾電話，收到各種騷擾短信。如何設(shè)計有效的機制來激勵私人數(shù)字貨幣發(fā)行機構(gòu)保護用戶隱私成為主要的問題。2019年6月，F(xiàn)acebook發(fā)布的Libra白皮書基礎(chǔ)由非盈利機構(gòu)來負責(zé)其發(fā)行的數(shù)字貨幣的運營。該機構(gòu)由若干會員組成，各成員都僅有較小一部分投票權(quán)，因此不會為了某一會員的利益而破壞用戶隱私保護。

（二）數(shù)字貨幣未來趨勢之監(jiān)管

當(dāng)前數(shù)字貨幣的定義及貨幣屬性尚未定論，世界各國對數(shù)字貨幣的監(jiān)管政策及監(jiān)管力度存在很大差異。根據(jù)coindance數(shù)字貨幣交易平臺（https://coin.dance/poli）的統(tǒng)計顯示，在全球251個國家中，未限制數(shù)字貨幣交易的國家達到111個。從目前的各國政府針對私人數(shù)字貨幣監(jiān)管發(fā)布的文件來看，美國、日本、新加坡對私人數(shù)字貨幣還是抱著比較開放的態(tài)度，而中國、俄羅斯、歐盟對私人數(shù)字貨幣持相對謹慎的態(tài)度[19-20]。

1．全球監(jiān)管規(guī)則不統(tǒng)一

對于金融科技產(chǎn)物，美國方面一向都持比較開放的監(jiān)管態(tài)度，早在2012年，美國國會就召開了比特幣的聽證會。2015年，紐約州率先通過全球第一個交易數(shù)字貨幣的執(zhí)照Bit license。美國的州際統(tǒng)一法律委員會通過了《虛擬貨幣商業(yè)統(tǒng)一監(jiān)管法》，對“數(shù)字虛擬貨幣”做出了明確定義，并對金融監(jiān)管機構(gòu)的監(jiān)管要求提出了明確的規(guī)定[21]。

英國、瑞士等歐洲國家的監(jiān)管態(tài)度與美國相似，強調(diào)中立原則，積極擁抱新興科技產(chǎn)物，將包括私人數(shù)字貨幣在內(nèi)的一切金融活動和機構(gòu)納入審慎監(jiān)管體系，認為目前監(jiān)管制度與體系照樣適用于數(shù)字貨幣的監(jiān)管。

相對于美國和歐洲，日本則采取了更進一步的監(jiān)管措施。2016年，日本對《資金結(jié)算法》及配套法律法規(guī)進行修訂，重新建立了金融監(jiān)管架構(gòu)。賀同寶[22]指出這些法律文件對加密貨幣的監(jiān)管部門、監(jiān)管規(guī)則及法律屬性作出明確規(guī)定，把數(shù)字貨幣交易納入監(jiān)管體系，同時從立法維度搭建了適用數(shù)字貨幣的監(jiān)管架構(gòu)。

而中國、俄羅斯、泰國等國家則明確禁止了私人數(shù)字貨幣的發(fā)行與交易。中國早在2014年便出臺相關(guān)文件禁止一切比特幣等加密貨幣的市場行為；俄羅斯政府也對比特幣予以明令禁止，認為比特幣的普及可能會一定程度上替代其法定貨幣；韓國政府于2017年9月，同樣開始對一切形式的數(shù)字貨幣發(fā)行融資活動予以禁止，并于當(dāng)年年底組建專門的數(shù)字貨幣對策小組對數(shù)字貨幣的過度投機行為進行監(jiān)管。

當(dāng)前數(shù)字貨幣監(jiān)管尚未存在統(tǒng)一的監(jiān)管規(guī)則，目前數(shù)個國家指出各國政府應(yīng)加強協(xié)作，共同克服困難，迎接數(shù)字貨幣監(jiān)管帶來的挑戰(zhàn)[23]。2018年，二十國集團在G20峰會上表示各國政府應(yīng)提升國際協(xié)作意識，制定全球統(tǒng)一的數(shù)字貨幣監(jiān)管規(guī)則；同時希望金融行動特別工作組（FATF）制定審查標(biāo)準(zhǔn)，加強全球監(jiān)管意識，在FATF的審查標(biāo)準(zhǔn)體系下來管理數(shù)字貨幣。由于數(shù)字貨幣交易的全球性，制定全球統(tǒng)一的監(jiān)管制度和審查標(biāo)準(zhǔn)將是必要之舉。

2．中國監(jiān)管“一刀切”

針對私人數(shù)字貨幣，我國采取了非常嚴格的監(jiān)管措施，央行等五部于2013年12月，下發(fā)《關(guān)于防范比特幣風(fēng)險的通知》，2014年3月央行發(fā)布《關(guān)于進一步加強比特幣風(fēng)險防范工作的通知》，嚴禁比特幣作為流通貨幣使用，且對金融機構(gòu)從事私人數(shù)字貨幣業(yè)務(wù)的行為予以禁止。中國人民銀行于2017年9月又聯(lián)合七部委發(fā)布了《關(guān)于防范代幣發(fā)行融資風(fēng)險的公告》，不但嚴禁各種代幣發(fā)行融資活動，也嚴禁各金融平臺及第三方支付機構(gòu)從事與代幣發(fā)行融資有關(guān)的業(yè)務(wù)。

針對法定數(shù)字貨幣，我國則采取積極推進的態(tài)度。央行早在2014年就開始法定數(shù)字貨幣研究工作，并于2016年組建了數(shù)字貨幣研究所，致力于發(fā)行由國家信用來背書的主權(quán)數(shù)字貨幣。這勢必使得中國政府對私人數(shù)字貨幣實行嚴監(jiān)管的政策。2019年10月25日習(xí)近平主席主持召開區(qū)塊鏈集體學(xué)習(xí)的第二天，我國第十三屆人大常委會第十四次會議表決通過了密碼法，旨在規(guī)范密碼應(yīng)用和管理，保障網(wǎng)絡(luò)與信息安全。密碼法的頒布將提升對數(shù)字貨幣的法治化監(jiān)管，為未來數(shù)字貨幣的發(fā)展創(chuàng)造更安全的環(huán)境。

林毅夫[24]指出，經(jīng)濟發(fā)展的過程也是基礎(chǔ)配套、技術(shù)、制度、監(jiān)管體系等不斷變革發(fā)展的過程，不僅需要市場有效，同時也需要政府有為。私人數(shù)字貨幣是科技領(lǐng)域與金融領(lǐng)域結(jié)合創(chuàng)新的產(chǎn)物，各國的科技巨頭和金融巨頭均開始布局數(shù)字貨幣市場，如美國銀行巨頭摩根大通于2019年2月發(fā)布了旗下的私人數(shù)字貨幣產(chǎn)品摩根大通幣，其直接代表美元，用于客戶之間的即時結(jié)算；科技巨頭Facebook于2019年6月18日正式上線全球加密數(shù)字貨幣Libra，其將區(qū)塊鏈與比特幣的優(yōu)勢相結(jié)合，對發(fā)行機制、支撐技術(shù)等進行升級改造，計劃建立一套簡單的、無國界的貨幣及為上10億人所服務(wù)的金融基礎(chǔ)設(shè)施。王靖一等認為若Libra的儲備框架中引入一家或幾家央行，通過“合成型CBDC”成功實施，則可能會撼動當(dāng)前金融體系的基石，甚至對央行貨幣政策帶來巨大沖擊。因此面對私人數(shù)字貨幣，中國應(yīng)擁抱創(chuàng)新與挑戰(zhàn)，在鼓勵中國央行推進法定數(shù)字貨幣研發(fā)的同時，也應(yīng)鼓勵中國企業(yè)與Libra等私人數(shù)字貨幣加強合作。中國不能因為私人數(shù)字貨幣亂象問題而對其進行全面否定，而應(yīng)盡快將其納入監(jiān)管體系，并從立法層面搭建適用于私人數(shù)字貨幣的監(jiān)管框架，規(guī)范私人數(shù)字貨幣市場，充分發(fā)揮私人數(shù)字貨幣創(chuàng)造商業(yè)價值的能力。

（三）數(shù)字貨幣未來趨勢之商業(yè)應(yīng)用

數(shù)字貨幣相比目前的紙幣體系運行成本更低，而且遠距離交易更加方便，因此數(shù)字貨幣未來可能廣泛應(yīng)用到跨境支付以及全球貿(mào)易中。

中國人民銀行對于發(fā)行央行數(shù)字貨幣已經(jīng)做了很長時間的研究，認為央行數(shù)字貨幣首先應(yīng)該是取代目前交易中的現(xiàn)金部分，即M0。央行數(shù)字貨幣若要提高市場占有率及用戶使用率，則必須適應(yīng)現(xiàn)金的使用場景?，F(xiàn)金的使用一般具有高頻率、低金額的特點，為了適應(yīng)這些特點，央行數(shù)字貨幣支付清算體系必須高效快捷。在中國發(fā)達的電商網(wǎng)絡(luò)下，孕育了許多互聯(lián)網(wǎng)公司推出的支付系統(tǒng)。央行數(shù)字貨幣作為以國家信譽背書的法定數(shù)字貨幣，如果能將眾多的小額支付體系整合起來，對于提高整個社會的支付效率具有重大意義。

在完成對交易中現(xiàn)金的取代后，接下來就要代替銀行中的電子貨幣。央行數(shù)字貨幣取代商業(yè)銀行賬戶上的電子貨幣主要是基于安全上的考慮。目前商業(yè)銀行的數(shù)據(jù)存儲是中心化的，一旦遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊有可能蒙受巨大損失；而央行數(shù)字貨幣采用的是分布式存儲方式，有多個節(jié)點保存了用戶信息，某一個節(jié)點受到網(wǎng)絡(luò)攻擊并不會對整個數(shù)字貨幣系統(tǒng)產(chǎn)生大的影響。此外，由于央行數(shù)字貨幣采用的分布式存儲方式有多個計算節(jié)點的存在，數(shù)字貨幣體系的計算能力也更強，支付清算系統(tǒng)效率則更高，而更快的支付清算能夠降低匯率風(fēng)險，提高資金周轉(zhuǎn)率，這在國際貿(mào)易中將會起到重要的作用。在央行搭建好關(guān)于數(shù)字貨幣的大額和小額支付體系后，更多細分的支付需求就可以讓支付寶、財富通等支付公司，基于不同需求進行平臺升級或開發(fā)，通過數(shù)字貨幣在商業(yè)上的應(yīng)用，使得支付變得更安全、更經(jīng)濟、更便捷。