以下文章来源于中国金融杂志 ，作者姚前
随着欧美日等全球主流央行的加入，央行数字货币的研发正加速推进，数字货币时代或将不再遥远。
最新一期NFR工作论文《国际央行数字货币研发态势与启示》总结和分析了数字美元、数字欧元、数字日元等央行数字货币项目的政策背景、主要动机和技术特征，并从中得到以下启示：
☞欧美日等央行普遍认为央行数字货币是中央银行的直接负债，他们的兴趣是将央行数字货币用于改进跨境支付以及改善现有金融市场基础设施，开展更加开放、灵活和高效的券款对付（DVP）。
☞在技术路线上，各国央行均采取包容开放的思路，不拘泥某一预设路线，且高度关注分布式账本技术以及加密货币的潜力。
☞美联储探索创建高吞吐量、低延迟和富有弹性的数字美元交易处理系统，其混合架构采用开放式创新模式，代码开源。这种开放式创新模式，值得各国在CBDC研发实践中加以学习借鉴。
* 本文为NFR工作论文《国际央行数字货币研发态势与启示》，作者为中国证监会科技监管局局长。
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国际央行数字货币研发态势与启示
文 | 姚前
近年来，全球主要经济体的货币当局不断加大对中央银行数字货币（Central Bank Digital Currencies，CBDC）的研发力度并取得了诸多阶段性成果。其中尤为引入注目的是美元、欧元、日元等主流国际货币先后发布数字化计划和相关报告。他们的加入意味着全球央行数字货币格局将发生根本性变化，意义重大，影响深远。本文试图总结和分析数字美元、数字欧元、数字日元等央行数字货币项目的政策背景、主要动机和技术特征，从中得到有益政策启示。
数字美元
汉密尔顿计划
“汉密尔顿计划”（Project Hamilton）是美国波士顿联邦储备银行与麻省理工学院合作开展的CBDC创新研究项目（Digital Currency Initiative，DCI）。这项计划已持续开展数年，但细节并不为外人所知。2022年2月3日，美国波士顿联邦储备银行发布题为“为央行数字货币设计的高性能支付处理系统”（A High Performance Payment Processing System Designed for Central Bank Digital Currencies）的技术报告，总结了汉密尔顿计划第一阶段进展。
汉密尔顿计划第一阶段的第一个目标是探讨CBDC系统的性能，即从技术上研发一种高吞吐量、低延迟和富有弹性的CBDC交易处理系统。具体性能目标包括两个方面：一是在5秒内完成99%交易，包括完成交易验证、交易执行以及向用户确认交易，处理速度与美国现有银行卡支付以及银行间即时支付系统的相应指标不相上下；二是根据美国目前现金和银行卡交易量以及预期增长率，该系统每秒至少处理10万笔交易，且能随着后期支付量的增长不断扩展。
第二个目标是探讨CBDC系统的韧性。为维持公众对CBDC的信任，CBDC系统必须确保服务连续性且资金可用。系统韧性的研究重点在于，当多个数据中心发生故障时，如何保证系统访问不中断，数据不丢失。
第三个目标是探讨CBDC的隐私保护。汉密尔顿计划认为，最安全的隐私保护方法就是从交易伊始就减少数据收集，因此在CBDC交易系统中设计了一种尽量减少交易数据留存的方案。
美联储数字货币原型系统设计
1.币的形式：未花费的交易输出（Unspend Transaction Output，UTXO）
汉密尔顿系统有三类参与者：交易处理器（transaction processor）、发行方（issuer）和用户（users）。交易处理器记录CBDC，并根据指令验证和执行相关交易。同比特币一样，汉密尔顿计划采用UTXO的货币表达式。CBDC仅能通过发行方的行为而进出系统，发行方铸币（mint）增加交易处理器中的资金，赎回（redeem）则减少交易处理器中的资金。用户执行资金转移（transfer）操作，以原子方式变更资金所有权，但存储在交易处理器中的资金总额不变，变化的是资金的权属。用户使用其数字钱包的公钥/私钥来处理和签署交易。资金转移交易过程中，使用付款方的未花费资金就是交易输入（inputs），生成新的未花费资金就是交易输出（outputs）——包括收款方和找零给付款方的未花费资金。一项有效交易必须保持平衡：交易输入值之和须与输出值之和相等。
未花费资金定义为三元组utxo:=（v，P，sn）。其中，v为金额，P为安全锁锁头（encumbrance predicate，可以理解为持有者公钥），sn为序列号（serial number）。发行方的铸币操作会创建新的未花费资金，并将UTXO添加到交易处理器存储的UTXO集合，而赎回操作则从UTXO集合中删除已有的未花费资金，使其不可重复使用。发行方必须为新铸UTXO选择唯一序列号。将其设置为均匀随机数或单调递增计数器值（发行方铸造第i个UTXO时，会将其序列号设置为i）均可。
2.分离验证与UTXO压缩
在汉密尔顿系统中，交易处理器验证交易的正确性，并通过删除输入和创建输出来执行交易。验证分为交易局部验证（transaction-local validation，无需访问共享状态）和存在性验证（existence validation，需要访问共享状态）。对于这种分离，汉密尔顿系统设计了专用组件——哨兵（sentinels），专门用于接收用户交易并执行交易局部验证。局部验证内容包括：核实交易格式正确；确认每个输入都有适用于其花费输出的有效签名；确认交易保持平衡（即输出之和等于输入之和）。如果交易符合标准，哨兵将向负责存在性验证的执行引擎转发交易，否则就仅向用户提示交易错误。
存在性验证主要核验未花费资金是否存在。为了实现隐私保护，汉密尔顿系统将资金作为不透明的32字节哈希值存储在未花费资金哈希集合（Unspent Funds Hash Ｓet，UHS），h := H(v，P，sn)，而不是存储完整的utxo := (v，P，sn)，其中H是一个哈希函数，汉密尔顿系统使用了SHA-256算法。通过不存储详细资金信息的UHS集合替换UTXO集合，不仅有助于隐私保护，而且减少了存储要求并提高系统的性能。
为了进行存在性验证，系统需要预先将通过局部验证的交易转换为应用于UTXO哈希集合的交易，该过程被称为压缩（compaction）。具体而言，由哨兵计算输入UTXO的哈希值，并将输入UTXO与输出安全锁和价值一起，导出输出UTXO的序列号，从而计算输出UTXO的哈希值，然后将这两个哈希列表发送给保存UHS的交易处理器，进行存在性检查和执行。
3.存在性验证与UHS互换
假定某交易已通过交易局部验证并进行了压缩转换，交易处理器将按如下方式更新UHS集合：检查UHS集合是否存在所有交易的输入UTXO，如果有输入UTXO缺失，那么中止进一步处理，否则，处理继续进行，交易处理器从UHS集合中删除该交易的输入UTXO对应的UHS，并将新创建的与输出UTXO对应的UHS添加到UHS集合中。一删一增，汉密尔顿计划将这一操作称为互换（swap）。
4.高性能架构
为实现高吞吐量、低延迟以及高容错性的交易处理，汉密尔顿计划设计了两种架构。第一种是原子服务器（atomizer）架构，系统利用排序服务器为所有交易创建线性的历史记录。第二种是两阶段提交（two-phase commit，2PC）架构，系统并行执行数笔无冲突交易（即那些不会支付或收到同笔资金的交易），而不创建统一排序的交易记录。
在这两种架构中，UHS都可实现跨服务器分区，提高吞吐量并不断扩展。执行单笔交易通常涉及多个服务器，每种架构使用不同技术协调一笔交易在多个服务器中的一致应用。中心化的原子服务器架构使用Raft协议对所有来自于哨兵验证过的更新排序，然后将这些更新应用于全系统。2PC架构则利用分布式共识节点来执行原子交易和可串行化所需的锁定，使用不同资金的交易不会冲突，可以并行执行；一旦某有效交易的资金被确认为未花费，交易就能连续进行，可同时批量处理多笔交易。
汉密尔顿计划第一阶段的实验结果
汉密尔顿计划在第一阶段开发了两套完整的计算源代码或代码库。一个是中心化原子服务器架构的代码库，每秒能够处理大约17万笔交易，其中99%的交易尾部延迟不到2秒，50%的交易尾部延迟为0.7秒。由于原子服务器无法跨多个服务器进行分片，因此尽管可以将原子服务器状态机中的功能简化为只对一小部分交易进行输入排序和去重，但该架构的系统吞吐量仍有限。也就是说，对有效交易进行强排序的设计会限制吞吐量。
另一个是2PC架构的代码库，每秒能够处理170万笔交易，其中99%的交易可在1秒之内完成，50%的交易尾部延迟不到0.5秒，远高于设定目标需要达到的每秒10万笔交易的基本要求。此外，2PC架构若添加更多共识节点，还可进一步提高吞吐量，且不会对延迟产生负面影响。
以上代码已经开源，汉密尔顿计划称之为“开源央行数字货币项目（OpenCBDC）”，目的是促进人们在CBDC研究上进一步合作。
特征分析
1.与电子现金（E-cash）的比较分析
1982年，美国计算机科学家和密码学家大卫•乔姆（David Chaum）发表了一篇题为《用于不可追踪的支付系统的盲签名》的论文。论文中提出了一种基于RSA算法（RSA algorithm）的新密码协议——盲签名（blind signature)。利用盲签名构建一个具备匿名性、不可追踪性的电子现金系统，这是最早的数字货币理论，也是最早能够落地的试验系统，得到了学术界的高度认可。其中有两项关键技术：随机配序和盲化签名。随机配序产生的唯一序列号可以保证数字现金的唯一性；盲化签名能够确保银行对该匿名数字现金的信用背书。
汉密尔顿计划采用了与E-cash相似的思路：一方面，通过全局唯一且每次交易都需要系统验证的序列号，保证货币（UTXO）的唯一性；另一方面，采用中央处理模式，并利用加密算法实现系统的安全与抗攻击性。
但汉密尔顿计划克服了E-cash的不足。在大卫·乔姆建立的E-Cash模型中，每个使用过的E-Cash序列号都会被存储在银行数据库中。随着交易量的上升，该数据库就会变得越来越庞大，验证过程也会越来越困难。而汉密尔顿计划通过分离验证和压缩处理，尽可能减少交易处理器的存储计算压力，并利用分片技术和高性能架构，从而大幅提升交易性能。
简言之，已花费的交易输出与未花费的交易输出，是两种相反相成的设计思路。后者优化了前者面临的数据无限膨胀的问题，这也是比特币超越E-Cash的精髓所在。显然，汉密尔顿计划对此心知肚明。
2.与比特币的比较分析
与比特币相似，汉密尔顿计划对币的设计也采用了UTXO模式。但二者的区别在于：比特币的区块链存储了所有UTXO信息；而汉密尔顿计划没有采用区块链模式，币不可简单追溯，且其交易处理器并未存储UTXO明细信息，仅存储UTXO的哈希值。尤其是，汉密尔顿计划的信任基础与比特币的分布式共识机制完全不同，其平台将由可信任的中心机构管理，共识算法仅用于协调系统中各分区服务器的一致性，更类似于第三方支付后台的分布式系统设计。
在防止双重花费、无重放攻击等威胁方面，比特币采用的是工作量证明机制（Ｐroof of Ｗork，PoW），而汉密尔顿计划的设计则依靠哈希算法，且高度依赖发行方和交易系统的安全可信。
具体来说，对于汉密尔顿交易处理器中的每次转移，其UTXO输出的序列号都是经过哈希算法处理后所确定，只要从原始铸币交易开始的序列号是全局唯一的，后续递推得到的每个UTXO序列号也将均具有全局唯一性，不会与过去或未来UTXO集合中的任何其他项重合。序列号的全局唯一性不仅是一个技术细节，而且可达到两个效果。一是无双重花费。互换操作会将UTXO永久标记为已花费。由于序列号是唯一的，因此任何UTXO只能被花费一次，且在花费后不能被重建。二是防止重放攻击。因为每笔交易都对应着具有全局唯一性的一个或多个UTXO输入，其签名将覆盖整个交易，包括相关的所有输入和输出。因此，一个交易的签名对除此交易外的其他任何UTXO（包括未来创建的UTXO）都无效，而且，交易无法被复制，同一笔交易也不能被多次执行。汉密尔顿计划设计的风险点在于：中心机构是否一定可信？发行方铸币的序列号是否全局唯一？交易处理器是否足够安全从而可保证存储的UHS集合不被篡改？
简言之，虽然比特币和汉密尔顿计划都使用了UTXO的数据模型，但汉密尔顿计划维护的是一套中心化的哈希登记系统，而比特币维护的是一套分布式的区块链哈希登记系统。
3.其他比较分析
汉密尔顿计划的技术报告引用了笔者在2018年国际电信联盟(ITU)法定数字货币焦点组第二次会议上的工作论文。该论文主要是对数字人民币原型系统的综述，核心思想为“一币、两库、三中心”的技术架构（《中国法定数字货币原型构想》，见《中国金融》2016年第17期），以及基于银行账户与数字货币钱包分层并用的双层业务架构（《数字货币和银行账户》，见《清华金融评论》2017年第7期）。
汉密尔顿计划当前的整体架构可以表达为“一币，一钱包，一中心”。一币指的是数字美元，即中央银行签名发行的以UTXO数据结构表达的加密数字串；一钱包是指个人或单位用户使用的数字货币钱包，也是存储用户公私钥的载体；一中心是指交易登记中心，记录存储数字货币未花费交易资金的哈希值，完成数字货币产生、流通及消亡全过程的权属登记。
在数字货币设计方面，两个原型项目都强调加密数字串的货币属性和央行负债的属性。在流通环节，两个项目都以钱包为主要载体，强调用户对数字货币的拥有和操作权限。在交易确权登记方面，两个项目都设计了交易登记中心，也设计了“网上验钞机”。总体来说，两个原型项目在设计理念层面有相通之处，均采用了中心化加密货币思路，交易处理“一次一密”，充分考虑了数字货币的安全性。技术路线又不囿于区块链技术，既吸纳了其中的先进成分，又摈弃了可能的技术堵点。
两个项目不同之处在于，汉密尔顿计划第一阶段没有探索中介的技术角色以及如何实现用户隐私与合规性的平衡；笔者提出的数字货币原型系统则考虑和设计了中介机构的角色，并提出认证中心和登记中心分离的设计思路，既可实现隐私保护又能满足监管合规要求。值得一提的是，汉密尔顿计划通过层层哈希计算，在登记服务器存储的是交易信息的哈希，而不是明文信息，降低了系统开销，在隐私保护的考虑上更为精细。
数字欧元
从审慎保守到积极进取
总体来说，欧洲国家同美国一样，对央行数字货币的态度相对保守。在2020年之前，只有少数国家对央行数字货币感兴趣。主要是英国和瑞典。2016年，英格兰银行副行长本·布劳德本特讨论了央行数字货币可能带来的狭义银行影响。对此，英格兰银行的两位经济学学家库姆霍夫和诺恩在2018年发布工作报告，提出CBDC的“四项核心设计原则”，包括“CBDC利率自由浮动、不与准备金互换、不与银行存款按需兑换、仅对合格债券发行”，以避免CBDC对商业银行的冲击，并依据CBDC系统内参与者的不同，构建三种不同的系统模型，建立CBDC交易所。英格兰银行自身没有启动央行数字货币研发，但在英格兰银行的建议下，研究人员提出并开发了一个名为RSCoin的央行数字货币系统。瑞典则于2017 年3月启动“E-Krona”项目，探索电子克朗的应用。
一直以来，欧洲中央银行似乎更关注数字货币技术的应用潜力，其与日本央行在2016年12月启动一项名为“Stella”的联合研究项目，该项目旨在研究分布式账本技术（DLT）在金融市场基础设施中的应用，评估现有支付体系的特定功能是否能够在DLT环境下安全高效地运转。
但对于是否研发数字欧元，欧洲中央银行则秉持审慎态度。这或许与其领导者有一定关系。2018 年 9 月，时任欧洲中央银行行长马里奥·德拉吉（Mario Draghi）表示，由于基础技术缺乏稳健性，欧洲央行和欧元体系没有发行央行数字货币的计划。德国中央银行行长延斯·魏德曼（Jens Weidmann） 在 2019 年 5 月的德国央行研讨会上表示，央行数字货币的推出可能会破坏金融体系稳定、加剧银行挤兑风险。而2019年11月克里斯蒂娜·拉加德（Christine Lagarde）的上任则大幅扭转了欧洲央行对央行数字货币的态度。拉加德在担任国际货币基金组织(IMF)总裁时就高度关注数字货币的潜力。2020 年 5 月，法国央行宣布已成功完成了有关数字欧元的首次测试。2020年10月，欧洲中央银行发布数字欧元报告。2021年7月，欧洲中央银行宣布启动数字欧元项目并开展相关调查研究。根据新闻公告，欧洲央行将在2年期间与成员国央行组成的欧元系统对数字欧元进行设计开发，并决定是否发行数字欧元。
Stella项目
迄今为止，欧洲中央银行与日本央行联合开展的Stella项目共开展了三个阶段。第一阶段是2017年9月探索分布式账本技术（DLT）在大额支付场景中的应用；第二阶段是2018年3月在DLT环境中实现券款对付（DVP）；第三阶段是2019年6月探索基于DLT的跨境支付创新解决方案。
第一阶段的具体试验包括测试交易节点数量、节点间距离、有无流动性节约机制（LSM）、节点故障、格式错误对系统性能的影响，主要得到以下结论。一是基于DLT的解决方案可以满足实时全额支付系统（RTGS）的性能需求，且常规的流动性节约机制在DLT环境下是可行的。二是网络规模和性能之间存在“此消彼长”的关系，增加节点数量将导致支付执行时间增长。至于节点距离对性能的影响，则取决于网络的设置条件。三是DLT网络可以较好地应对验证节点故障和数据格式错误的问题。
第二阶段探讨了两种基于DLT的DVP模式：单链DVP和跨链DVP，得到以下主要结论。一是DVP能够在DLT环境中运行，但受到不同的DLT平台的特性影响。二是DLT的“跨链原子交换”功能为分类账之间的DVP提供了一种新实现方法，可以确保（相同或不同DLT平台的）分类账之间的互操作性，而不必要求它们之间的连接和制度安排。三是跨链DVP安排可能会带来一定的复杂性，并可能引发额外的挑战。
第三阶段提出了一种泛账本协议，即在不同种类的账本之间通过协议实现支付的同步性，同时评估了不同跨账本支付方式的安全和效率影响。
数字欧元动机
2020年10月欧洲央行发布的《数字欧元报告》是其发布的首份有关数字欧元的综合报告。报告阐述了设计数字欧元的核心指导原则，分析了发行数字欧元的原因、影响、法律、功能和技术方面的考虑以及相关后续工作。
数字欧元报告指出，尽管目前现金仍然是主要的支付手段，但随着新技术的出现以及消费者对即时性的日渐需求，欧洲公民的支付方式正在发生改变，因此为了确保消费者能够继续不受限制地获取央行货币并且满足其在数字时代的需求，欧洲央行理事会决定推进有关数字欧元发行的工作。
从报告的口吻看，推出数字欧元的必要性似乎不是立足于当下，而是面向未来。报告基于一系列的可能情景分析了发行数字欧元的理由，并提出不同情境下，要实现既定目标，数字欧元所应满足的条件。
一是促进经济数字化。数字欧元应紧跟最新科技，最佳地满足市场在可用性、便捷性、速度、性价比以及可编程性等方面的要求。为使数字欧元可用，整个欧元区应当实施标准、可互操作的前端解决方案，并且数字欧元应可与私人支付解决方案互操作。
二是应对去现金化。目前现金支付仍是欧元区的主要支付方式，份额占比在一半以上。但在新冠疫情的新形势下，人们对非接触式支付方式的偏好可能会上升。数字欧元应匹配现金最关键的特征，允许公民继续像现在那样用现金完成更多的支付，比如使用价格低、安全、无风险、易于使用、允许快速支付等。
三是应对货币竞争。许多国家中央银行正在研发本国央行数字货币，同时包括大型技术公司在内的私人机构正在开发以非欧元计价的支付解决方案，例如全球稳定币。这些发展可能导致货币替代，挑战欧洲货币主权和稳定。为此，有必要发行数字欧元，确保欧洲公民能够享受基于前沿技术的支付服务，保持欧元的全球声誉。数字欧元应具备技术上的前沿性特征，在吸引力方面足以匹配外国货币或者非监管实体发行的货币。
四是提升货币政策有效性。央行数字货币可以帮助消除政策利率零下限，从而在现金短缺的情况下增加在危机情况下可用的政策选择。虽然目前尚不明确数字欧元是否可以成为加强货币政策的工具，但未来可能会在进一步分析的基础上或因国际金融体系的发展而具备该作用。
五是后备支付系统。私人卡支付计划、在线银行业务以及自动取款机（ATM）现金提取服务一旦中断，可能会严重影响零售支付并在总体上削弱对金融系统的信任。在这种情况下，数字欧元可以与现金一起构成应急机制，这样即使没有私人解决方案也可以继续使用电子零售支付。
六是增强欧元国际地位。欧洲中央银行如果不跟上全球央行数字货币研发，欧元的国际地位将受到损害。同时，通过提高不同货币支付体系的互操作性，数字欧元可以帮助填补现有跨货币支付基础设施，尤其是汇款转账的空白或解决其低效问题。
七是改善货币支付系统。设计良好的数字欧元可能有助于降低欧元区支付系统的总体成本和生态友好。
数字欧元特征
数字欧元是欧元体系的直接负债，是无风险的中央银行资金，它可以与欧元的其他形式（如钞票、中央银行储备和商业银行存款）同等程度地兑换。
数字欧元报告着重强调了欧洲中央银行对数字欧元的控制。一是在数量上，应始终处在欧洲中央银行的完全控制之下。二是在技术上，提供数字欧元的后端基础设施可以是集中的，所有交易都记录在中央银行的分类账中，或者将责任分散到用户和/或受监督的中间商，提供不记名数字欧元服务。但不管采取何种方式，后端基础设施最终都应该由央行控制。报告还强调，终端用户解决方案提供商和参与提供数字欧元服务的任何私营部门都应与中央银行的后端基础设施连接，以确保最高形式的保护，防范未经中央银行授权擅自创建数字欧元的风险。
根据技术模式，数字欧元方案可分为集中模式与分散模式。在集中模式，最终用户可以在欧元体系提供的集中化数字欧元基础设施中持有账户。这类账户将允许用户通过电子转账方式在其他形式的货币之间存取数字欧元，并以数字欧元进行支付。分散模式则采用分布式账本技术（DLT），或通过本地存储方式（例如使用预付卡和移动电话功能，包括离线支付），允许终端用户之间转让不记名数字欧元，中间不需要授权第三方在交易中扮演任何角色。
根据私营部门的角色，数字欧元方案可分为直接模式和间接模式。在直接模式中，中间商只是看门人，提供用户与欧洲体系基础设施之间的技术连接，并验证最终用户的身份，处理了解客户（KYC）等活动；而在间接模式中，中间商扮演着更重要的角色：结算代理，代管客户的中央银行账户，代表客户执行数字欧元交易。
数字日元
与欧央行亦步亦趋
从现实行动看，日本央行在央行数字货币研发方面似乎选择了跟随策略，与欧洲中央银行保持高度一致。日本央行与欧洲中央银行联合开展Stella项目。在2020年之前，日本央行同欧洲中央银行一样，对发行央行数字货币持保守态度。但随着欧洲中央银行政策态度的转变，日本央行也在2020年10月继欧洲中央银行发布数字欧元报告之后，发布了日本央行数字货币方案。
2021年4月，日本央行启动央行数字货币的概念验证（PoC）实验，测试CBDC所需的核心功能和特性的技术可行性。概念验证分两个阶段：第一阶段，央行将为CBDC系统开发一个测试环境，并针对CBDC作为支付工具的核心基本功能（即发行，分配和赎回）进行实验；第二个阶段，央行将在第一阶段开发的测试环境中实施CBDC的附加功能，并测试其可行性。
2022年1月，日本央行（BOJ）行长黑田东彦在众议院预算委员会会议上表示，“数字日元问题，央行发行的数字货币，将在2026年进行判断”。
主要动机
关于数字日元的动机，日本央行数字货币方案的表态与数字欧元报告如出一辙，它认为“暂时没有必要引入零售型央行数字货币，因为流通现金对名义GDP的比率很高，约为20％”，但“考虑到技术创新的迅速发展，未来公众对央行数字货币的需求可能会激增。尽管日本银行目前尚无发行央行数字货币的计划，但从提高整个支付和结算系统的稳定性和效率的角度来看，日本银行认为，做好充分准备，用适当的方法应对情况变化很重要。因此决定发布其‘零售型’央行数字货币的方案”。
所谓的“提高整个支付和结算系统的稳定性和效率”，一方面是指发行央行数字货币有助于解决各类支付平台的互操作性难题，尽管这并不一定是唯一的最优选择，另一方面则是指发行央行数字货币可以顺应技术发展新趋势，打造一个适合数字社会的新型支付和结算系统。
特征分析
根据日本央行数字货币方案，数字日元是一种新型数字中央银行货币，与中央银行的银行活期存款不同。它是一种支付工具，由中央银行直接负债。数字日元的发行拟采用中央银行和私营部门的双层运营架构，也就是说日本央行通过中介机构间接发行数字日元。数字日元报告指出，数字日元所具备的核心功能包括以下特征。
一是普遍获取。为了让所有人都可以使用CBDC，用于转移和支付的设备或卡片应具备易用性和可携带性。此外，也很重要的一点是确保设备或卡片可免费使用或者极度便宜，这样所有人都可以用得起。
二是安全性。如果要发行CBDC，则需要克服在线服务因使用计算机网络所固有的弱点，因为它可能会遇到伪造和欺诈等网络攻击。非法活动会导致人们对货币的信心丧失，这也是中央银行面临的一个重大风险。因此，要实现安全的CBDC支付，就必须使用防伪技术并增强安全性以防止各种非法活动。
三是韧性。为了使CBDC实现随时随地使用，终端用户应始终可以全年无休地使用CBDC系统。考虑到日本频繁发生自然灾害，能做到在系统和网络故障以及停电时支持脱机使用也很重要。
四是即时支付能力。作为央行货币，CBDC应提供交易的结算最终性和类似于现金的即时付款功能。此外，CBDC应可以满足与现金相同的诸多交易类型，包括个人对企业和个人对个人支付。因此，为了使终端用户能够快速结算经常性支付，CBDC需要具有足够的处理能力和可延展性，以为将来广泛使用CBDC做好准备。
五是互操作性。CBDC可以充当数字社会特有的有别于现金或中央银行存款的支付平台，因此，CBDC系统必须确保与其他支付和结算系统的互操作性，并具有灵活的体系结构以适应未来的变化，包括私人支付服务的发展。
主要启示
欧美日等全球主流央行对央行数字货币的态度正从审慎保守转向积极进取，数字美元、数字欧元、数字日元等全球主流货币的入局，势必将大大加速全球央行数字货币的研发，央行数字货币时代将不再遥远。
各国央行普遍认为央行数字货币是中央银行的直接负债，并强调中央银行对央行数字货币的数量管控。新加坡的Ubin项目、加拿大的Jasper项目以及欧洲中央银行与日本央行联合开展的Stella项目进展迅速，已基本完成。他们的实验基本上延续了“从批发支付到券款对付（DVP）、再到跨境支付”的思路。他们最为关注如何将央行数字货币用于改进跨境支付以及改善现有金融市场基础设施，开展更加开放、灵活和高效的券款对付（DVP）。
在央行数字货币的技术路线上，各国央行采取高度开放的思路，不拘泥一某种预设路线。技术模式可以是集中的，也可以是分布式的，可以基于账户，亦可以基于代币。可以直接运营，亦可以双层运营。美联储的汉密尔顿计划不仅充分吸收了E-cash、比特币等加密货币的优点并规避了可能的缺点，而且有效吸纳了分布式系统的高性能、高容错架构设计。从已开展的实验项目看，各国中央银行高度关注分布式账本技术以及加密货币可编程性的应用潜力。
美联储的汉密尔顿计划还秉持开放、众智、敏捷的现代研发理念，主动将第一阶段代码进行了开源，创建了OpenCBDC项目并在github上公开。目前，汉密尔顿计划仍积极寻求外界对开源代码库的贡献以及吸纳新的工作组成员，旨在与各方一起共同推进CBDC研发。汉密尔顿计划这种开放式创新模式，无疑值得各国在CBDC研发实践中加以学习借鉴。
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