新加坡金管局詳解目的綁定貨幣技術白皮書

引言

數字資產是價值的數字化表現形式,包括對金融資產或實體經濟資產的所有權。數字資產生態系統有望促進更高效的交易,提高金融包容性,釋放經濟價值。中央銀行數字貨幣(CBDCs)、代幣化銀行負債以及受良好監管的穩定幣,結合精心設計的智能合約,可以作爲這個新數字資產生態系統的交換媒介。

雖然初步試驗顯示出潛力,但這些新形式的數字貨幣仍需證明其在實用性上超越了現有的電子支付系統。數字貨幣的一大優勢是支持編程功能,但這仍是一個爭議話題。運營商需要確保編程性不會損害數字貨幣作爲交換媒介的能力。應保持貨幣的單一性,編程性不應限制貨幣的流通,避免系統內流動性碎片化。

本文提供了目的綁定貨幣(PBM)概念的技術概述。PBM使貨幣可以指向特定目的,而無需對貨幣本身進行編程。PBM採用通用協議,可與不同帳本技術和貨幣形式配合使用。通過標準化格式,用戶將能使用自選錢包提供商訪問數字貨幣。本文將在新加坡金管局Orchid項目基礎上,描述如何將PBM擴展到更廣泛應用場景。

背景和動機

近年來,旨在提高運營效率和用戶體驗的數字化舉措勢頭顯著。但金融領域的數字化工作也面臨挑戰。

市場擴散和碎片化

支付方案和平台的增多增加了用戶採用數字金融服務時的復雜性。例如,支付運營商常爲不同方案運行特定分銷渠道。將商戶納入專有平台很耗資源。同時,與其他平台集成會增加商戶運營負擔,需培訓員工處理不同支付方案。

私人獨立努力試圖將這些方案整合到單一平台,以簡化用戶體驗。但這些努力需確保在所有方案中開放和互操作。這些平台不應僅限於生態系統內的消費者和商家使用。互操作支付系統將提供更大靈活性,爲企業和消費者帶來無縫支付體驗。

貨幣編程性和可替代性

與傳統基於帳戶的帳本系統不同,數字貨幣可將獨特屬性編程到個別承載資產,並決定如何使用數字貨幣。但直接在數字貨幣上實施編程邏輯會改變其交換媒介屬性和接受度。雖然這擴展了數字貨幣功能,但如果使用條件多樣且動態,會限制數字貨幣作爲交換媒介的使用。每次需要新條件或用例時,還需對所有流通中的數字貨幣重新編程。

另一種方法是數字貨幣發行者提供多版本數字貨幣,每個都有不同編程邏輯。但這可能不實際,因爲這些數字貨幣不能互換,會導致市場流動性碎片化。爲理解如何保持數字貨幣可替代性,使其可自由交換,本文研究了不同編程模型。

編程模型

可編程支付指一旦滿足預定義條件,就自動執行支付。例如,可定義每日消費限額或定期支付,類似直接扣款和常規訂單。可編程支付通常通過設置數據庫觸發器或API網關實現,位於會計帳本和客戶端應用之間。這些編程接口與傳統帳本交互,根據編程邏輯調整銀行帳戶餘額。

可編程貨幣指在價值存儲內部嵌入規則,定義或限制其使用。例如,可定義規則使價值存儲只能發送到白名單錢包,或在完成交易級篩選後轉帳。可編程貨幣的實施包括代幣化銀行負債和中央銀行數字貨幣。與可編程支付不同,可編程貨幣是自包含的,包含編程邏輯並作爲價值存儲。當可編程貨幣轉移到另一方時,邏輯和規則也隨之移動。

可編程支付的優勢在於能定義一套適用於各種貨幣形式的編程邏輯或條件。可編程貨幣的優點是自包含,可在各方之間點對點轉移條件邏輯。隨着全球中央銀行、商業銀行和支付服務提供商探索不同的CBDC、代幣化銀行負債和穩定幣設計,未來金融格局將更加多樣化。因此,需要一個通用框架與不同數字貨幣交互,並確保與現有金融基礎設施互操作。

第三種模型 - 目的綁定貨幣(PBM),在新加坡金管局Orchid項目初期進行了探索,基於可編程支付和可編程貨幣的概念和能力。PBM是指定可使用底層數字貨幣條件的協議。PBM是無記名工具,可點對點轉讓。PBM包含數字貨幣作爲價值存儲,以及基於編程條件標識其用途的編程邏輯。一旦滿足條件,數字貨幣就會釋放,再次變得無約束。

這可用PBM作爲數字優惠券的例子說明。優惠券附帶預定義使用條件集。持有者可將其提供給參與商家,換取商品或服務(可編程支付功能)。某些情況下,優惠券方案條款允許人們之間轉讓(可編程貨幣功能)。因此,消費者可購買基於PBM的禮品券,並轉讓給可能在參與商家使用的其他人。

然而,與普通優惠券不同,PBM限制付款人如何使用PBM,但對收款人沒有限制。當消費者用PBM支付購物時,如果滿足使用條款,數字貨幣將從PBM釋放並轉給商家。此後,商家可無約束地將數字貨幣用於其他目的(如向供應商付款)。

目的綁定貨幣

本節將考察PBM的生命週期和構成PBM的不同組件。概述了關鍵實體及其交互,強調它們在PBM生命週期中的角色。

系統架構概覽

PBM協議參考四層模型描述基於數字資產網路的技術棧。網路組件可分爲四層:接入層、服務層、資產層和平台層。PBM的編程邏輯可視爲一種服務,而數字貨幣位於資產層。當數字貨幣被綁定爲PBM時,它橫跨服務層和資產層。

PBM設計技術中立,旨在跨不同類型帳本和資產工作。預計PBM可在分布式和非分布式帳本上實現。

接入層

用戶通過各種接口與不同服務交互的層。

服務層

提供與數字資產相關的各種服務。通常在資產層之上運行,使用戶能管理和利用數字資產。

資產層

支持創建、管理和交換數字資產。

平台層

提供執行、存儲和達成交易共識的底層基礎設施。

組件

PBM由兩個主要組件組成:定義預期用途的包裝器;和作爲抵押品的底層價值存儲。這種設計允許現有數字貨幣在不改變本地屬性的情況下,用於不同目的。一旦PBM用於預期目的,數字貨幣可無任何條件或限制使用。數字貨幣發行者保持對數字貨幣的控制,防止碎片化,確保易於維護。

PBM包裝器

以智能合約代碼形式實現的PBM包裝器,指定底層數字貨幣可用條件。可編程使PBM只能用於預期目的,如在特定時間段內、特定零售商、預定面額中有效。一旦滿足PBM包裝器指定條件,底層數字貨幣將釋放並轉移到接收者。例如,PBM包裝器可實現爲ERC-1155多代幣智能合約。

數字貨幣

被PBM綁定的底層數字貨幣作爲PBM抵押。當PBM條件滿足時,底層數字貨幣釋放,所有權轉移到目標接收者。數字貨幣必須滿足貨幣功能,即作爲良好的價值儲存、記帳單位和交換媒介。數字貨幣可以CBDC、代幣化銀行負債或受良好監管的穩定幣形式存在。舉例來說,數字貨幣可以ERC-20兼容的可替換代幣智能合約形式實現。

角色與互動

角色作爲靈活抽象,可多種方式實現。一個實體可持有多個角色,或一個角色可由不同實體執行。

PBM創建者

負責定義PBM內邏輯,鑄造和分發PBM代幣。

PBM持有者

持有一個或多個PBM代幣。可兌換未過期PBM代幣。

PBM兌換者

PBM代幣轉移時,接收底層數字貨幣。

生命週期

無論使用何種編程語言或網路協議,PBM設計都有一致的生命週期階段,確保不同技術實現的兼容性。本節概述PBM預期功能和相關生命週期階段。

發行

PBM生命週期從發行階段開始。創建PBM智能合約,鑄造PBM代幣。數字貨幣所有權轉移到PBM智能合約。數字貨幣受PBM智能合約約束,可使用ERC-1155或等效方式實現。數字貨幣使用受PBM智能合約指定條件約束,只有滿足所有條件後才會釋放。

分發

PBM代幣鑄造後,由PBM創建者分發給預期實體(即PBM持有者)使用。PBM持有者以包裝形式接收PBM代幣,只能按PBM創建者設定的原始條件兌換代幣。

轉移

PBM代幣可根據編程規則,以包裝形式從一個實體轉移到另一個實體。轉移階段可選,取決於用例。政府發放(如學習資助)中,PBM代幣可能無法轉移給其他公民。商業憑證(如零售商場憑證)中,PBM代幣可轉移給其他消費者。

兌換

滿足PBM指定所有條件後發生兌換。PBM代幣解包,底層數字貨幣代幣所有權轉移到接收實體。實體可自由使用數字貨幣代幣,使用僅受數字貨幣發行者指定條件約束。

過期

指PBM中指定條件被明確違反或過期(如過期日期),使PBM代幣對PBM持有者永久無法使用。過期PBM代幣可聚合並銷毀或"焚燒",將底層數字貨幣退回PBM創建者。或者,PBM可無限期暫停,防止PBM持有者與過期PBM交互。

序列流程

PBM實施可在設計、方法和技術上有所不同。本節探討一種設計,PBM分爲三個部分。此實現中,已爲數字貨幣釋放定義以下條件:(1)通過白名單和黑名單進行訪問控制;(2)PBM包裝器到期日期;(3)PBM代幣類型到期日期。

PBM代幣管理器

如採用ERC-1155多代幣標準,PBM創建者可在同一PBM包裝器中創建