新加坡金融管理局详解目的绑定货币技术白皮书

引言

数字资产是价值的数字化表现形式,如对金融资产或实体经济资产的所有权。数字资产生态系统有潜力促进更高效的交易,提高金融包容性,解锁经济价值。中央银行数字货币、代币化的银行负债以及受良好监管的稳定币,再加上一套精心设计的智能合约,可以作为这个新数字资产生态系统的交换媒介。

尽管初步试验显示出潜力,但这些新形式的数字货币仍需证明其实用性超越了现有电子支付系统。数字货币的一大优势是支持编程功能,但这仍是一个争论的话题。运营商需要确保编程性不会损害数字货币作为交换媒介的能力。应保持货币的单一性,编程性不应限制货币的分发,避免系统内流动性的碎片化。

本文提供了目的绑定货币(PBM)概念的技术概述,它使货币可以被指向特定目的,而无需对货币本身进行编程。PBM采用通用协议,设计用于与不同账本技术和货币形式配合使用。通过标准化格式,用户将能够使用他们选择的钱包提供商访问数字货币。本文将在新加坡金融管理局Orchid项目基础上,描述如何将PBM概念扩展到更广泛的应用场景。

背景和动机

近年来,旨在提高运营效率和提升用户体验的数字化举措已取得显著势头。然而,金融领域的数字化工作并非没有挑战。

市场的扩散和碎片化

支付方案和平台的增多增加了用户在采用数字金融服务时可能面临的复杂性和挑战。支付运营商经常为不同方案运行具有不同特点的分销渠道。让方案所有者将商户纳入专有平台耗费资源。同时,向其他平台集成会增加商户的运营成本,需要培训零售员工处理不同的支付方案。

私人、独立的努力试图将这些计划整合到单一平台,以简化用户体验,实现数字化潜力。然而,这些努力需要进一步确保在所有计划中开放和互操作。这些平台不应仅限于订阅其生态系统的消费者和商家使用。互操作支付系统将为企业和消费者提供更大的灵活性和无缝支付体验。

货币的编程性和可替代性

与传统基于账户的账本系统不同,数字货币提供了将独特特性编程到个体承载资产中,并决定如何使用数字货币的可能性。然而,直接在数字货币上实施编程逻辑会修改其作为交换媒介的属性和接受度。虽然这种方法扩展了数字货币功能,但如果使用条件多样且动态,就会限制数字货币作为可行交换媒介的使用。它还需要在每次需要新条件或用例时,对所有流通中的数字货币进行重新编程。

另一种方法是数字货币发行者提供多个版本的数字货币,每个货币都有不同的编程逻辑。然而,这种方法可能不实用,因为这些数字货币不能互相替换,会使市场的流动性碎片化。为了理解如何保持数字货币的可替代性,本文研究了不同的编程模型。

编程模型

可编程支付指一旦满足预定义条件就自动执行支付。例如,可以定义每日消费限额或定期支付,类似于直接扣款和常规订单。可编程支付通常通过设置数据库触发器或API网关实现,位于账本和客户端应用程序之间。这些编程接口与传统账本互动,根据编程逻辑调整银行账户余额。

可编程货币指在价值存储本身内部嵌入规则,定义或限制其使用的可能性。例如,可以定义规则使价值存储只能发送到白名单钱包,或在完成交易级别筛选后转账。可编程货币的实施包括代币化的银行负债和中央银行数字货币。与可编程支付不同,可编程货币是自包含的,包含编程逻辑并作为价值存储。当可编程货币被转移时,逻辑和规则也被移动。

可编程支付的优势在于可以定义一套应用于各种货币形式的编程逻辑或条件。同时,可编程货币具有自包含性,可以进行点对点的条件逻辑转移。随着全球金融机构探索不同的数字货币设计,预计未来金融格局将更加多样化。因此,需要一个通用框架来与不同形式的数字货币互动,并确保与现有金融基础设施的互操作性。

第三种模型 - 目的绑定货币(PBM),在新加坡金融管理局Orchid项目初期进行了探索,它基于可编程支付和可编程货币的概念和能力。PBM是指定使用底层数字货币条件的协议。PBM是无记名工具,可以点对点转让。PBM包含数字货币作为价值存储,以及基于编程条件标识其用途的编程逻辑。一旦满足条件,数字货币就会被释放,变得无约束。

这可以用PBM作为数字优惠券的例子来说明。优惠券附带预定义的使用条件集。持有者可以在参与商家处使用优惠券换取商品或服务(可编程支付功能)。在某些情况下,优惠券方案允许人们之间进行转让(可编程货币功能)。因此,消费者可以购买基于PBM的礼品券,并将其转让给可能在参与商家处使用的人。

然而,与普通优惠券不同,PBM限制了付款人如何使用PBM,但对收款人没有限制。当消费者使用PBM支付时,如果满足使用条款,数字货币将从PBM中释放,并转给商家。此后,商家可以无约束地将数字货币用于其他目的(如向供应商支付)。

目的绑定货币

本节考察PBM的生命周期和构成PBM的不同组件。概述了关键实体及其交互,强调它们在PBM生命周期中的角色。

系统架构概览

PBM协议参考了四层模型来描述基于数字资产网络中使用的技术栈。网络组件可分为四个不同层:接入层、服务层、资产层和平台层。PBM的编程逻辑可视为服务层,而数字货币位于资产层。当数字货币被绑定为PBM时,它横跨服务层和资产层。

PBM的设计是技术中立的,旨在跨不同类型的账本和资产工作。预计PBM可以在分布式和非分布式账本上实现。

接入层

接入层是用户通过各种接口与不同服务进行交互的层。

服务层

服务层提供与数字资产相关的各种服务。它通常在资产层之上运行,使用户能够管理和利用数字资产。

资产层

资产层支持创建、管理和交换数字资产。

平台层

平台层提供执行、存储和达成交易共识的底层基础设施。

组件

PBM由两个主要组件组成:定义预期用途的包装器;和作为抵押品的底层价值存储。这种设计允许现有数字货币在不改变其本地属性的情况下,被部署用于不同目的。一旦PBM被用于预期目的,数字货币可以在没有任何条件或限制的情况下使用。数字货币发行者保持对数字货币的控制,防止了碎片化,确保了易于维护。

PBM包装器

以智能合约代码形式实现的PBM包装器,指定了底层数字货币可用的条件。PBM包装器可以被编程,以使PBM只能用于预期目的,例如在特定时间段内、特定零售商、预定面额中有效。一旦满足PBM包装器中指定的条件,底层数字货币将被释放并转移到接收者。例如,PBM包装器可以实现为ERC-1155多代币智能合约。

数字货币

被PBM绑定的底层数字货币作为PBM的抵押。当PBM的条件得到满足时,底层数字货币被释放,所有权转移到目标接收者。数字货币必须满足货币的功能,即作为价值的良好储存、记账单位和交换媒介。数字货币可以以中央银行数字货币、代币化银行负债或受到良好监管的稳定币的形式存在。举例来说,数字货币可以以ERC-20兼容的可替换代币智能合约的形式实现。

角色与互动

角色作为一种灵活的抽象,可以以多种方式实现。一个实体可以持有多个角色,或者一个角色可以由不同实体执行。

PBM创建者

此实体负责定义PBM内的逻辑,铸造和分发PBM代币。

PBM持有者

此实体持有一个或多个PBM代币。该实体可以兑换未过期的PBM代币。

PBM兑换者

当PBM代币被转移时,此实体会收到底层的数字货币。

生命周期

无论使用的编程语言或网络协议如何,PBM的设计都有一致的生命周期阶段,确保在不同技术实现中的兼容性。本节提供了PBM的预期功能和相关生命周期阶段的概述。

发行

PBM生命周期从发行阶段开始。在这里,创建了PBM智能合约,并铸造了PBM代币。数字货币的所有权被转移到PBM智能合约。数字货币现在受到PBM智能合约的约束,这可以使用ERC-1155或等价物来实现。数字货币的使用受到PBM智能合约中指定的条件的约束,并且只有在满足所有条件后才会被释放。

分发

在PBM代币铸造后,它们由PBM创建者分发给预期的实体(即,PBM持有者)进行使用。PBM持有者以其包装形式接收PBM代币,并且只能按照PBM创建者设定的原始条件兑换代币。

转移

在此阶段,PBM代币可以根据其编程规则,以其包装形式从一个实体转移到另一个实体。转移阶段是可选的,取决于用例。在政府发放(例如,学习资助)中,PBM代币可能无法转移到其他公民。而在商业凭证(例如,零售商场凭证)中,PBM代币可以转移到其他消费者。

兑换

在满足PBM中指定的所有条件后,会发生兑换阶段。此时,PBM代币被解包,底层数字货币代币的所有权转移到接收实体。实体可以自由使用数字货币代币,其使用仅受数字货币发行者指定的条件约束。

过期

过期阶段指的是在PBM中指定的某个条件被明确违反或过期(例如,过期日期)的情况,使PBM代币对PBM持有者永久无法使用。过期的PBM代币可以被