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央行数字货币DC/EP与物联网支付应用结合探讨

链币观点 Doris 3周前 (05-18)

概述

央行数字货币DC/EP是由中央银行发行的数字形态的法定货币。因其兼具数字货币和法定货币的属性,发展和推行DC/EP有可能成为支付领域面向未来的一次重大创新改革。这一重大创新改革的深远意义,不仅在于替代纸钞和硬币用于日常生活支付,本文作者摩联科技CEO林瑶认为,DC/EP未来将与物联网深度结合,为人与机器之间、机器与机器之间的交互提供流动性介质,并能结合区块链为全产业链的服务价值交换与人类社会的数字化迁徙,提供广泛信任与协作的金融基础设施。本文主要探讨以下观点:

  1. 物联网设备之间的请求-服务在金融层面可以用支付-收单来表达;
  2. DC/EP与物联网是一对互促的黄金拍档;
  3. 物联网设备具备支持DC/EP的技术能力;
  4. 共享单车、充电桩、自助服务设备有可能是DC/EP物联网支付较早落地的场景

1、物联网与物联网支付

物联网(IoT,Internet of things)的概念可以追溯到上世纪九十年代。物联网把连接从人与人之间扩展和延伸到人与物、物与物,形成“万物相连的互联网”。不过,受限于数据采集、处理、应用能力和通信技术等的限制,物联网自诞生以来,一直呈现缓慢发展的状态。直到近年,随着通信(尤其是移动通信)的广泛覆盖和成本大幅降低,以及包括云、边缘计算、人工智能等在内的数据处理和应用技术日臻成熟,大量基于物联网的应用场景浮出水面,物联网才随之产生突飞猛进的发展。这其中的典型代表包括共享单车(车锁)、智能抄表、资产跟踪器等。

互联网是传播信息和数据的基础设施,人是这些数据的生产者和消费者,而数据在网际的流动,产生了价值。作为互联网的延伸和扩展,物联网的重要意义在于,它连接了比人类数量更大的数据源——物联网设备。据IDC《全球物联网设备数据报告》分析,到2025年,全球IoT设备数量预计将达到416亿台,是全球人类数量的5倍。

数字经济本质上就是以对信息数据的充分利用为基础,实现资源的优化配置,降低社会交易成本,提高产业附加值,从而推动经济向高质量发展。海量的物联网设备将产生海量的数据,因此让海量的数据在网际流动和应用从而产生价值,是物联网数字经济的内生要求。如果把数据比作是石油,物联网既是发展数字经济的关键基础设施,也是驱动数字经济的“石油管道”。

央行数字货币DC/EP与物联网支付应用结合探讨 链币观点 第1张

(一) 联网交互与物联网支付

从设备交互的角度看,物联网设备之间,一般遵循某种形式的“请求-服务”过程,也就是设备A向设备B请求某种服务,设备B向设备A提供其请求的服务。

例如,终端设备向云上传数据,就可以视为终端设备向通信基础设施请求数据传输服务,以及向云请求数据存储和处理服务。相应的,通信基础设施响应并向终端设备提供了数据传输服务,云则响应并提供了数据存储和处理服务。

虽然请求和服务的具体内容是差异化的,但从经济活动的角度看,“请求-服务”的过程,实际上就是消费与生产的关系。既然是消费与生产的关系,那么伴随着这个“请求-服务”过程,就一定还有一个“支付-收单”的交易过程。

通信基础设施之所以响应终端设备请求为其传输数据,是因为终端设备为此向通信基础设施支付了流量费。云之所以响应终端设备请求为其存储和处理数据,是因为终端设备支付了相应的服务费。

综上,物联网设备的交互,在经济活动的层面就是消费和生产,因而用金融的语言,可以表达为支付和收单。这是物联网支付的基本经济原理。

(二)物联网支付的两种交易模式

物联网支付本质上是物联网设备交互对应的金融表达。根据数据请求服务与货币支付收单的路径,物联网支付可能以两种方式体现。

1.机器代理人模式

代理人模式是机器执行请求-服务过程,而机器的控制人执行交易活动的模式。今天大部分物联网支付,都以这种形式发生。

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代理人模式下,尽管“请求-服务”过程发生在机器之间,但实际控制机器执行“请求-服务”的,是及其背后的控制人(自然人或法人)。相应的,支付-收单过程,也发生在机器的控制人的金融账户之间,而机器本身没有自身的金融账户。

例如,终端设备向通信基础设施请求数据传输服务时,设备并没有直接向基站支付货币,而是由设备服务商,通过其金融账户,向通信运营商的金融账户支付费用。设备服务商和通信运营商的金融账户并不为特定设备间交易而设立。

2.机器半自主模式

半自主模式是机器在控制人的预先编程下,按约定程序执行货币支付/收单和服务请求/响应的模式。

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半自主模式下,数据的请求/服务,以及货币的支付/收单,都在机器之间进行。控制人对设备主要是通过预先编程约定设备的行为(预先编程也包括可以为控制人直接干预机器行为提供途径)。与代理人模式不同,半自助模式下,设备有自身的金融账户,并在设备金融账户之间进行支付交易。尽管设备金融账户有可能是独立账户,也有可能最终会关联到控制人的金融账户,但无论如何,交易行为都是发生在特定设备之间,而不是直接在控制人的金融账户之间。这种模式是未来很有可能的一个发展方向。

例如,高速公路ETC收费是一种预先编程的机器间半自主支付行为。

从设备间行为看,半自主模式下,机器更像是具有有限自主行为能力的“机器人”。这种有限的机器自主行为能力本质上仍然是人类意志在机器上的执行,当大量机器的控制人遵循相同(或相容)的价值观和治理规则时,由机器体现的人类意志就可能促成机器间的大规模协作。而这也意味着今天在人类社会治理中的大量成熟的经济方法,也可能应用在机器经济中,促成机器间大规模高效协作。

今天绝大部分人类经济活动,都必须借助一定的机器来实施。广义上,只要是有机器参与的经济活动,都可以归类为物联网经济或者机器经济。在两端,这些经济活动体现为人与机器的支付与服务,而在中间过程中,则体现为机器与机器的大规模协作。人与机器共同构成了物联网支付的完整场景。

本文主要探讨后面这种模式。

2、DC/EP的设计特点以及与物联网支付的互相促进

根据中国人民银行公开的信息,央行数字货币DC/EP的设计,将遵照以下几个主要的原则[参考文献5]:
  1. 替代M0中的现金,不计息;
  2. 基于100%准备金发行,央行+商业银行双层运营模式
  3. 中心化管理模式,由央行DC/EP登记中心负责DC/EP全周期登记;
  4. 账户松耦合模式,点对点交易,无需依赖商业银行账户。
DC/EP的这些特点,令其有可能特别适用于物联网支付的场景。

(一)DC/EP是机器易于接受的流动性载体

把物联网的请求服务和支付收单交易比作人的末梢毛细血管的氧气和营养交换的话,大规模的物联网经济活动,就像是人全身的新陈代谢活动,而流动的货币就如同经济体的血液。

大规模的物联网经济活动会产生大量的交易,大量交易必然对流动性会产生很大的需求。在央行DC/EP之前,可能承载物联网经济的几种流动性载体,都存在一些不足之处。

流动性载体    
针对物联网支付的不利之处    
纸币、硬币
纸币硬币需要人工装入机器和清点,识别、安全防护等都较复杂,除了和人直接交互的自动售货机、自动充值机等需要接收纸币、硬币以外,显然不是适宜机器支付的流动性载体。
银行账户活期资金
银行账户体系是为自然人和法人设计的,机器不具备申请银行账户的资格,只能以代理人模式运行。
第三方支付账户余额
第三方支付账户一般采取用户预先充值的方式,账户余额对应的资金名义上属于用户,实际上以支付机构名义存放在央行,并由支付机构支配与控制。由于不同的第三方支付机构之间账户余额不通用,这使得物联网支付的兼容性得不到保障。如果第三方机构的盈利模式依赖于服务费或手续费,那么交易还有额外成本。
虚拟货币(比特币Libra等)
虚拟货币是未被主权国家认可的非法定货币,通常存在兑换困难,币价极不稳定(比特币等非稳定币)、准备金监管困难(Libra等稳定币)等缺点。事实上比特币等虚拟货币更像是投资标的而不是电子现金,对机器支付而言,也不是理想的流动性载体。
对机器来说,DC/EP恰好是最容易接受和使用的货币流动载体。

首先,DC/EP是法定货币,不存在币价波动等虚拟货币的问题,也不存在第三方机构账户余额不能通用的问题。

其次,DC/EP是数字形态的法定货币,对机器而言,非常容易通过数字签名等方式实现交易,还可以实现单方或双方离线的交易,流通性非常好。

再次,DC/EP是松耦合的账户,机器通过内置符合央行认证要求的DC/EP钱包,就可以拥有DC/EP账户。例如,DC/EP账户用手机号就可以注册开户,那么安装有SIM卡的蜂窝物联网设备有手机号,在技术上也具备注册DC/EP账户的可行性,从而解决机器无法开银行账户的问题。

因此,DC/EP是机器比较容易使用,同时机器的控制人也易于接受的货币流动性载体。

(二)DC/EP适合物联网支付小额高频交易

物联网支付具有小额高频的特点,这恰恰是DC/EP适宜的交易场景。

一方面,相比于第三方支付等传统支付方式,DC/EP没有交易手续费,这使得物联网支付的交易摩擦大为降低。而低交易摩擦,将反过来促进交易往更高频发展,如此形成良性循环。第三方支付尽管也存在免手续费的商业模式,但作为盈利机构,第三方支付必须有盈利的商业模式,免手续费实际上是以商业模式中其他环节的盈利来补贴手续费。而DC/EP作为法定货币,交易直接由央行数字货币登记中心登记,央行不存在基于交易盈利的目的。

另一方面,海量物联网设备会产生高频的交易。以区块链为主要技术基础的虚拟货币,在交易性能(TPS, Transaction per Second)上明显低于中心化的交易系统,应对高频交易不得不通过Layer 2网络、支付通道等方法来缓解。而央行数字货币采用中心化管理,恰好能够很好地应对高频交易带来的交易负荷,非常适合物联网支付。

(三)DC/EP有助于防范物联网经济的金融风险

物联网经济的一个重要特点是参与的设备非常碎片化,同时设备数量非常庞大。而半自主模式下,物联网支付的设备基于预先编程实施支付和服务。大规模和半自主机器交易叠加,使得物联网经济中的交易活动具有一些特点:

  1. 交易主要由大量高频、小额且分散的交易构成
  2. 由同一控制人控制或同一生产商生产的,在特定领域中的批量机器可能具有相似的交易行为特征
  3. 控制人对机器交易行为的控制体现在预先编程上,机器的具体交易行为可否被控制人干预,以及可被干预的程度取决于编程中的设定
由于这些特点,从监管来看,物联网支付的交易行为往往只能从分散的物联网设备的视角观察,而不易从设备控制人的视角观察。

物联网交易对流动性载体的要求,会随着交易量的增加而日益强烈。DC/EP具有可控匿名的特点,用于物联网支付时,可以通过大数据分析,对物联网设备的交易行为进行识别和分析。相比于DC/EP,如果物联网交易采取诸如比特币、Libra等虚拟货币作为流动性载体,那么不仅监管变得困难,而且把实体经济承载在非法定货币上,将带来巨大的金融风险。

(四)DC/EP+物联网支付有可能帮助推进人民币国际化

物联网支付伴随物联网服务而生。随着“一带一路”基础建设,可以预见大量物联网设备将随之输出。这些物联网设备之间的请求-服务过程,将伴随产生跨境或境外的支付-收单过程。

如果这些设备的控制人和服务对象均在境内,那么本质上仍然是境内交易。但一旦控制人或者服务对象在境外,那么这些交易将实质上成为跨境或境外交易,具备DC/EP交易能力的物联网设备,将有可能带着人民币数字货币实质性走出去。当然,这可能需要与对方货币当局合作,以尊重对方的货币主权。

(五)DC/EP+物联网支付的早期可能应用场景

  1. 共享单车支付
共享单车自2016年以来,在经历资本“烧钱”助推阶段后,进入了一个更加理性的发展阶段。如何更好地服务公众,并形成有效的盈利模式,是共享单车下一阶段发展中的一个重要考量。

共享单车作为物联网设备,关键在于内置有蜂窝模组的智能车锁。今天,共享单车的智能车锁仅用于控制车辆和上报车辆状态。如果智能车锁支持DC/EP钱包,那么用户就可以直接向车支付。这对以电池供电的单车智能车锁而言,有几方面的价值:

  1. DC/EP支持双离线支付,这意味着单车不仅能在网络覆盖不好的地方完成收单,而且,在有网络覆盖的地方,也可以通过离线支付减少与网络交互的频度(攒一批离线支付再联网做一个交易批量同步)。离线支付配合蓝牙近场开锁,有可能显著降低功耗,延长电池寿命。
  2. 直接以法定数字货币的形式收单,无需用户先充值再支付,可以改善用户体验,保障用户资金安全。
2.充电桩支付

随着新能源车的推广,便捷的充电桩服务变得日益重要。《GB/T 20234 电动汽车传导充电用连接装置》不仅规范了强电接口,还规范了弱电(车-桩通信)接口,这使得充电桩和车事实上都成为物联网设备。

如果车和充电桩支持DC/EP钱包,那么就可以实现车和充电桩之间直接以DC/EP进行支付。更进一步,车和车之间,未来也存在进行“伙伴充电”并以DC/EP结算的可能,这在营运车辆上有可能受到欢迎,即使它们属于不同的运输服务商,通过DC/EP也能够使得跨运输服务商支付变得直接和便捷。

3.自助服务设备支付

自助服务设备(自动售货机、按摩椅等)今天普遍采用扫码等方式进行支付。如果自助服务设备支持DC/EP支付,由于DC/EP支付无手续费,设备运营方有可能得益于此,获得更大的利润。

3、物联网设备支持DC/EP的技术考量

(一) 设备DC/EP钱包载体的演  

DC/EP在设备侧的核心是DC/EP钱包,DC/EP钱包的载体可以有多种形态。

首先,传统收单机具的改造,是一种相对简单直接的方式。物联网支付的早期,主要仍然是人和机器进行支付交互,而银行卡刷卡这种支付方式仍然会长期存在,所以传统POS机仍然会普遍存在。这些收单机具本身就具有金融安全能力,通过对海量的存量机具进行改造,使之支持央行数字货币收单,就能够利用这些存量机具已有的支付场景,去快速拓展数字货币的支付应用。

当这些收单机具装进自动售货机、充电桩等物联网设备里面,这就是物联网支付的场景。安装这种机具的自动售货机,就变成了支持数字货币支付的物联网设备。因此,传统收单机具改造,是令物联网支付迈入数字货币时代最简单的途径。

但是,传统机具并不是DC/EP在物联网设备上最理想的载体。传统机具自身成本高昂,在物联网设备中安装传统收单机具将会大大增加设备成本,这抵消了DC/EP自身低交易摩擦带来的好处。另外,传统机具出于安全等方面考虑,难以二次开发,这也使得传统机具很难用于机器对机器的支付。

因此,一种很自然的演进方式,就是在物联网设备自有的运算和存储单元中增加DC/EP钱包,使得设备直接支持DC/EP。今天,一种很有前景的方案,是在物联网设备中的蜂窝无线模组,特别是智能蜂窝无线模组里支持DC/EP钱包。

由于蜂窝无线网络的广泛覆盖和日趋下降的流量费用,蜂窝无线模组广泛用于广域物联网设备的联网。特别是,智能蜂窝无线模组则不仅具有通信能力,还具备与中低端手机相当的处理能力和安全能力,这使得智能蜂窝无线模组非常适合承载物联网金融业务。据第三方统计,2019年全球蜂窝物联网模组出货量超过3亿片,前十大厂商占据全球市场份额的90%,而广和通、移远、有方、芯讯通、美格、高新兴、移柯、利尔达和域格等主流中国厂商的总市场份额在65%~70%,头部效应明显。2019年底,摩联科技与上述国内主流蜂窝无线模组厂商共同发起了区块链模组联盟,联盟成员将在今年陆续发布基于BoAT区块链应用框架的各自品牌的区块链模组产品,应用于包括金融在内的广泛领域。因此,区块链模组很有可能成为承载DC/EP并使之与区块链配合推动机器经济新发展的理想载体。

(二)安全的考量

DC/EP的核心是公私密钥对和账户数据,保证这些数据的安全是DC/EP的重中之重。对物联网设备来说,保证数据安全要从静态和动态两个角度来考虑。

1.静态安全

静态安全就是利用安全容器保护敏感数据。安全容器能够为敏感数据建立物理或逻辑的隔离,容器外的软硬件仅能通过约定接口才能获得与容器内的敏感数据相关的信息(例如用容器内的私钥所做的签名),而容器内的敏感数据本身则不会以明文形式离开容器。

对物联网设备而言,可以应用的安全容器主要包括SE安全芯片、TEE可信执行环境、SIM卡等。

安全容器类型    
特点    
SE安全芯片
SE芯片安全等级高,但会增加成本。对于存量物联网设备,若设备原本没有SE芯片,则改造设备需要重新开发硬件;若设备原本有SE且其能力能够支持DC/EP钱包,则可以通过软件升级完成改造。
TEE可信执行环境
越来越多物联网芯片开始支持TEE可信执行环境。对于支持TEE的设备(包括存量设备),可以通过软件升级实现DC/EP能力。
SIM卡
对于蜂窝物联网设备,SIM卡(例如插拔式卡或贴片式卡)是必然存在的。SIM卡本身是SE芯片的一种,可以通过在SIM卡中增加DC/EP钱包应用,使蜂窝物联网设备在不增加BOM成本的情况下支持DC/EP能力。
2.动态安全

动态安全是指在运行中,服务端对请求端进行认证,确认请求端满足一定的安全条件后,才向其提供服务。

动态安全最基本的要求是身份鉴别。请求端利用安全容器内预置的根信任,在与服务端的交互中,对发出的请求进行签名。服务端通过验证签名,确认请求端身份符合安全要求后,向其提供服务。较复杂的系统,通常有专门的身份鉴别服务端。请求端首先向身份鉴别服务端请求身份鉴别,身份鉴别服务端鉴定请求端身份后,向其颁发token(令牌),而后,请求端可以凭token向其他服务端请求业务服务。

除了身份鉴别外,请求端还可以采集地理位置、加速度、时间、软硬件版本等信息,经安全容器内的私钥签名后提交给服务端,服务端可以根据这些信息对请求端的状态进行分析,对风险进行评估。

(三)区块链的结合

区块链是一种去中心化的抗篡改账本。过去,区块链主要是面向人,衍生出比特币等用于人与人之间的价值交换的应用。摩联科技提出BoAT(Blockchain of AI Things),将区块链的应用拓展到了机器。

对于大规模机器经济活动而言,区块链能够帮助:

  1. 对设备的活动进行记录,使得设备在经济活动中的贡献在事后能够被评估和衡量。区块链本身能够保证链上的数据不能被篡改,而物联网设备在通过BoAT实现身份鉴别并与链上去中心化标识绑定的前提下,能够在数据产生的源头上链存证。两者配合可以实现设备活动被可信记录,从而为经济利益的合理分配提供依据。而合理的利益分配,又会促进和激励大规模机器经济活的开展。
  2. 自动化的经济活动。区块链智能合约有可能结合机器活动和DC/EP,实现特定条件下DC/EP的自动支付。DC/EP本身只有支付功能,不具备支付条件逻辑控制。例如,要在大规模机器协作中实现去中心化的可信中介,比方说,请求端先为某服务锁定一定金额,直到服务端提供的服务达到约定要求,这笔钱才会转给服务端。这一过程有可能通过DC/EP结合区块链智能合约来实现。
  3. 高效解决记账中的差错问题。通常,大量的交易记账中,难免因为各种原因存在某些记账差错而需要冲账。在没有区块链的情况下,需要交易双方通过中心化的组织交换交易信息或仲裁,此过程往往需要人工处理,效率很低,不适合未来海量的物联网支付场景。在物联网支付中利用区块链记账,可以使每一笔交易都能在交易方之间可信共享,令记账错误能够有据可查,甚至可以自动化地查,大大减少人力物力投入。
BoAT是连接区块链与物联网设备的渡轮,进而成为拓展DC/EP与物联网支付结合应用的助推器。随着物联网数字经济的到来,将出现越来越多跨品牌和跨设备之间交互和协作的需求,BoAT有机会助力物联网设备的互信互通,赋能物联网设备商和服务商挖掘应用和数据的价值,推动物联网金融应用商业模式创新的实践落地。

4、总结

本文首先探讨了物联网请求服务交互与物联网支付之间的内生联系,以及机器代理人模式和机器半自主模式这两种物联网支付的模式。然后,本文从DC/EP的特点出发,分析了DC/EP是较为适合物联网支付的流动性载体,物联网支付也是适合DC/EP的应用场景,两者相辅相成,能够构成互相促进的正向闭环,并有可能在共享单车等场景中最先落地。最后,本文从技术角度分析了DC/EP钱包在物联网设备中的承载,并探讨了区块链与DC/EP在物联网经济活动中的结合,以及BoAT(Blockchain of AI Things)对这种结合的助推作用。

相信随着数字经济的不断发展深化,DC/EP能够结合物联网和区块链,对大规模协作进行价值计量、价值分配、价值存储、价值结算,使得跨界的、公共事务的大规模协作成为可行、可信,变得高效[参考文献3]。DC/EP+物联网有可能成为本世纪上半叶最值得期待的万物互联新经济图景之一。

参考文献
  1. 《金融智能化资管行业的认知颠覆》,肖风,2020年4月于北大金融评论杂志
  2. 《将来电子化、移动互联网化,特别是以物联网为基础的区块链化,可以让世界走到新一代的全球化中去》,梁信军,2020年4月于晨哨专访
  3. 《区块链与机器间大规模协作》,邹传伟,2020年3月
  4. 《隐私计算进入黄金时代,万物互联的智能终端做所有验证》,孙立林,2019年9月于第五届区块链全球峰会
  5. 《DC/EP对货币和支付领域的影响》,邹传伟,2020年5月
  6. 《智能手机TEE:央行数字货币DC/EP离线应用的助推器》,许刚,2019年12月

本文来源:摩联科技 作者:摩联科技CEO 林瑶

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