2020年中国数字货币的发展历史、现状及产业链建设情况分析[图]

    一、数字货币的发展历史及现状——从比特币到央行数字货币

    区块链为数字货币发展提供了一种可行的技术路径

    区块链技术之前的数字货币发展历史。随着互联网的诞生，人们开始研究数字货币的可行性。在比特币出现之前，数字货币经历了多次失败的尝试，失败的原因主要集中在平台信用丧失及网络安全问题。比特币以去中心化、分布式的网络架构结合加密技术的应用，解决了之前数字货币设计上的缺陷。比特币之后涌现了大量新型数字货币，在技术框架上不同程度地参考了比特币的底层技术区块链技术。

数字货币发展历史

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    比特币底层的区块链技术被认可。1、区块链是一串使用密码学方法相关联产生的数据块，每一个数据块中包含了过去十分钟内所有比特币网络交易的信息，用于验证其信息的有真实性并生成下一个区块。该概念在中本聪的白皮书中提出，中本聪持有第一个区块，即“创世区块”。2、整个区块链就是比特币的公共账本，网络中的每一个节点都有比特币交易信息的备份。当发起一个比特币交易时，信息被广播到网络中，通过算力的比拼而获得合法记账权的矿工将交易信息记录成一个新的区块连接到区块链中，每一个区块都包含了上一个区块的部分信息。3、一旦被记录，信息就不能被随意篡改，只有当算力达到全网络总和的51%时才能修改已经被记录的信息，这样做的成本是巨大的，实现的可能性极低。比特币的成功证明了区块链技术作为数字货币底层技术的可行性。数字货币系统建设的核心思路是共建账本，实现需要多个要素的融合，包括分布式数据库、数据格式、数据协议、通讯方式、加密技术、数字钱包等。比特币之后，数字货币技术处于持续发展过程中，各种数字货币层出不穷，在全球主要的开源社区，极客们在底层技术方面继续探索，以提升数字货币网络的各种技术性能。

数字货币的核心技术体系

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    数字货币的研究和发行增多

    目前各种民间数字货币存在的问题包括价值不稳定、公信力不强、使用范围受限、交易处理能力弱等，难以成为可以普及的数字货币，只能形成小众市场。以比特币为例，其发行机制受限，发币总量固定，并采用发行量递减的模式，币值不稳定，货币的价值尺度功能不足；此外，去中心化、全网确认的模式导致交易效率低下，每秒只能处理7笔交易，难以满足日常支付需求；比特币目前主要作为数字资产，成为投机的工具，其作为支付工具的功能主要用于一些非法资金活动，成为监管之外的交易手段。其他民间平台或社区发行的数字货币还面临公信力不足的问题。各国对民间数字货币的监管态度。在大部分国家或地区，数字货币被认为是一种数字资产或者证券，例如比特币。各国对数字货币的监管态度各不相同，有些持较为开放的态度，有些明令禁止。截止目前，全球257个国家和地区中，比特币不受限制的国家和地区数量为123个。

比特币的合法性（按国家和地区）

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    智研咨询发布的《2020-2026年中国数字货币行业市场深度评估及投资战略规划分析报告》数据显示：主流机构进入数字货币领域。早期对于数字货币的探索主要在民间和创业公司，近几年大型互联网公司、金融机构和政府部门也参与到区块链技术和数字货币的研究之中。2017年出现ICO的发行高峰，主要发行方为区块链领域的初创公司。2018年之后，传统金融机构、互联网头部公司、央行也加快了数字货币的研究，IBM、摩根大通已经推出了各自的数字货币，高盛正在研发，国际货币基金组织IMF也有发币的计划。

主流机构的数字货币布局

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    全球央行数字货币的发展

    大部分主要经济体对于央行数字货币处于研究和观望的状态。目前已经发行央行数字货币的都是主权货币较弱的小国家，希望通过数字货币解决国家的政治经济问题。有6家央行已发行数字货币，8家计划推出，9家处于研究中，2家暂不考虑，3家明确反对央行数字货币。

各国央行对主权数字货币的态度

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    央行对数字货币的技术设想较为趋同。各国在央行数字货币的架构设计和技术方面较为趋同，大部分认可中心化的发行方式，并结合区块链技术分布式账本技术、加密技术等运用。

央行数字货币和比特币的区别

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    二、功能梳理：央行端承担主要归属结算职责

    本段主要介绍几种数字货币常用功能，帮助理解数字货币的技术环节。通过对几项常用功能的梳理，可以看出央行端承担着主要结算职责。

    1、数字货币的发行

    法定数字货币的发行采用的是双层运营体系，由人民银行先把数字货币兑换给银行或其他运营机构，再由这些机构兑换给公众。为保证数字货币不超发，商业银行需要向央行全额缴纳100%的准备金，保证央行数字货币是中央银行负债，由中央银行信用担保，具有无限法偿性。具体的发行流程为：1.首先由中央银行数字货币系统接收商业银行数字货币系统的数字货币发行请求；2.之后由认证系统对数字货币发行请求进行业务核查，核查通过后向会计核算系统发送扣减存款准备金的请求；3.会计核算系统进行扣减存款准备金操作，并向央行数字货币系统进行反馈；4.接收到会计核算系统发送的扣款成功的应答后，中央银行数字货币系统通过公钥加密产生数字货币，并将数字货币字符串发送到发出申请的商业银行数字货币系统。

数字货币的发行流程

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    2、数字货币的支付流程

    央行数字货币的支付流程需要通过用户、商业银行和中央银行三个层面完成。其基本流程为：1.首先付款用户的终端设备接收付款指令，从付款方的数字钱包中提取金额等于付款金额的数字货币；2.之后付款方或收款方终端将数字货币和收款方地址/标识发送给商业银行数字货币系统；3.最后商业银行数字货币系统将接收到的相关信息发送给中央银行数字货币系统，由中央银行完成对数字货币属主变更的操作，并根据场景决定是否将数字货币发送给收款方。根据操作方式的不同，可分为终端设备间的支付和由商业银行数字货币系统作为中介的支付。这两种方式的主要区别是数字货币是否在收付款方之间进行直接转移。对终端设备间的支付，数字货币可通过近场通信的方式直接发送给付款方，中央银行数字货币系统仅完成属主信息的更改；而由商业银行数字货币系统作为中介的支付中，收付款方的终端设备无法直接产生交互，数字货币先由付款方终端生成第一请求，将数字货币与收款方标识一起发送给商业银行，再经商业银行生成变更属主信息的第二请求发送给中央银行，由中央银行完成属主信息的变更后发送给收款方。

终端设备间的数字货币支付

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由商业银行数字货币系统作为中介的数字货币支付

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    3、数字货币的存款流程

    央行数字货币的存款流程与其支付过程类似，只是最终数字货币的去向变为与数字货币存款账户对应的商业银行。其基本流程为：1.受理终端设备接收外部操作输入的存款信息，并将存款信息发送至商业银行数字货币系统，存款信息包括存款账户信息、数字钱包（数字货币芯片卡）信息以及与存款金额等值的数字货币；2.商业银行数字货币系统在接收到存款信息后，向中央银行数字货币系统发送变更属主的请求；3.最后中央银行数字货币系统在接收到请求后，将数字货币的属主变更为商业银行，并对存款账户的金额进行变更。

数字货币存款流程

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    三、产业链建设情况梳理

    1、发行端系统中，认证系统将是建设的关键

    1）若央行采取偏中心化运营的方式，对央行数字货币系统性能要求较高

    央行数字货币系统主要包括登记中心、大数据中心和认证中心。登记中心主要记录已发行数字货币的归属情况；大数据中心负责在分析支付行为，在特定条件下做到KYC和AMI；认证中心负责储存系统中的密钥对，做到对数字货币和参与方的认证。

此前央行构思的“一币两库三中心”原型架构

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    根据目前的专利信息，数字货币发行和属权登记均在央行系统完成，系统要求高并发、大容量、强灾备、快速处理，预计以自研自建或合作开发为主。前文所述，发行端系统主要是央行数字货币系统和认证系统。其中央行数字货币系统主要是登记中心和大数据中心，主要对数字货币进行签发、回笼和属权变更的操作和使用数据的分析。由于实质上要处理全网的数字货币交易，对于系统的高带宽、高并发、大容量、强灾备、快速处理等能力均提出了较高的挑战，但预计整体系统将以自研自建或合作开发为主，针对社会层面将仅有有限开放招标。

    2）认证体系是数字货币系统的关键基础建设，决定体系安全性

    数字货币的本质是加密字符串，认证和密码体系是关键基础设施。数字货币的本质是央行以一定规则加密的字符串，在使用货币的过程中各方也需要不断地对指令进行加密与解密，所以认证和密码体系会覆盖数字货币的全流程，是数字货币系统最关键的基础设施之一。为了管理密钥对，预计央行系统内将会建设认证中心。加密认证体系也是实现双离线支付的关键技术。在传统银行账户支付体系中，POS机将借记卡/信用卡信息、交易金额、密码等数据加密后传送至网联/银联，银联重新组织报文并发送给相应的银行，由银行处理后将信息传回网联再传回POS机，交易需全程在线。数字货币需支持双离线支付，在没有网络的情况下，付款方无法将请求上传，而如果由收款方上报，则需要避免收款方虚构交易的情况。加密体系使得双离线支付成为了可能，在数字货币体系中：1.付款方编辑金额+收款方地址的信息，利用自己的私钥进行签名；2.付款方将加密过的交易信息通过NFC传送或生成二维码供收款方接收；3.收款方获取交易信息，解密并验证金额是否正确，此时交易已经完成；4.收款方连线后，将交易信息按正常流程上报给商业银行和央行，由于交易中付款方已经使用私钥进行过签名，杜绝了收款方虚构交易的可能性。央行解密验证后将执行转账交易；5.收款方与付款方收取商业银行转来的央行交易成功的确认，交易正式成功。

双离线支付的交易流程

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    密码性能决定系统效率和安全性，国产密码性能水平已不输国外对手。密码的性能主要可表现在抗攻击性、内容使用、CPU占用、网络消耗、加密速度等。以我国自主设计的SM2算法和被广泛使用的RSA为例。SM2是我国自主研制的基于ECC椭圆曲线密码理论的公钥密码算法。在安全性能上，基于ECC的SM2证书普遍采用256位密钥长度，加密强度等同于3072位RSA证书，远高于业界普遍采用的2048位RSA证书，同时增长速度较慢；在算法速度上，ECC算法Web服务器响应时间比RSA算法快十几倍。

ECC（SM2的基础理论）与RSA密钥长度对比

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ECC（SM2的基础理论）和RSA的服务器响应时间对比

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    密码法落地在即，预计央行将选用国产密码支撑数字货币体系。2019年10月26日，《中华人民共和国密码法》获人大常委会表决通过，将在2020年1月1日起实施。《密码法》中明确规定，要加强密码工作机构建设，保障其履行工作职责，同时要建立和完善商用密码体系。同时，也基于数字货币体系的自主可控考虑，预计央行将会选用国产密码算法作为数字货币的底层架构。

    2、预计商业银行系统将是民资主要参与的基础设施部分

    1）商业银行传统账户需对接数字货币系统，传统机具或有小幅改造空间

    商业银行承担数字货币投放职责，同样属于基础设施。商业银行承担着央行与用户的连接任务，用户绝大多数的指令需要经过商业银行的转达提交给央行。我们认为，商业银行需要对用户的请求进行预处理，只选取有效请求传达给央行，以降低央行端的的系统负载。所以，商业银行的系统将迎来大量新建与改造需求，以满足数字货币体系的运行。银行传统系统中，网点和账户系统须与数字货币系统对接，传统机具或也有小幅改造升级需求。银行网点和用户账户的远程访问是当前用户管理现金资产的两大入口，未来用户要使用数字货币，需要先从现金资产兑换成数字货币，银行需要对当前的网点系统和账户系统做改造，对接数字货币系统。传统机具方面，由于数字货币研究所还曾注册过基于芯片卡的数字货币系统专利，ATM机等传统机具可能有少部分要进行改造，以适应芯片卡操作的需求。

    2）预计银行端将新建数字货币核心系统、认证系统和数字货币钱包

    预计数字货币核心系统和认证系统建设规模较大，市场空间预计在180亿左右，具有较强技术能力的厂家有望在验证后参与建设。投放层中，我们预计用户的数字货币钱包会绑定在申请开户的商业银行上，对应的商业银行也就承担着链接全网用户交易请求与央行处理情况的职责，对系统压力较大。同时商业银行也要承担对用户指令初步验证的职责，确认指令合法后才上报央行，以降低央行系统负载，带来认证解密系统的建设需求。商业银行层面，预计民营厂商将存在市场机会，在通过选型验证后，有望进入两大重点系统建设工程。核心系统层面，假设数字货币稳定使用后，全国规模性银行均需支持数字货币。目前全国股份制银行+城商行接近150家，加上现有外资法人银行以及此后外资入华过程中可能扩充的部分，假设共200家左右。假设每家建设规模在3000万元，对应市场空间60亿元。参考目前银行核心系统的建设规模，五大行基本占到行业的一半，对应五大行空间60亿元，共计约120亿元。

商业银行数字货币核心系统对应约120亿元市场空间

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    认证系统层面，假设单家建设金额在1500万元，同样假设五大行对应一半市场空间，市场空间对应60亿元左右。

商业银行数字货币验证系统对应约60亿元市场空间

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    预计数字货币钱包将采取绑定管理，商业银行系统建设规模约4亿元。我们预计，数字货币钱包虽属于个人，但开通数字货币钱包的操作仍需通过投放层机构完成，同时钱包开通后的进行的操作也更可能挂靠在开通钱包的商业银行的通道上上报。商业银行需建设数字货币钱包系统，假设每家建设规模约200万元，建设银行家数在约200家，对应约4亿元市场空间。

    3、流通端短期变化在ToC端，长期来看ToB端可能出现现象级应用

    1）支付机具需支持数字货币交易，替换空间广阔

    数字货币时代，支付机具整体需求预计变动不大。数字货币使用过程中，用户间点对点支付将会变得更加便捷，但我们认为支付机具需求不会受到太大冲击。类比当前电子支付情景，微信/支付宝钱包同样以小额高频支付为主，支持用户间点对点扫码转账，便捷程度较高同时不产生手续费；但由于餐饮、商场等场景中，有一对多收款需求和银行卡/电子钱包聚合收款的需求，支付机具仍然是大多数商家的标配，预计数字货币时代变动不大。支付机具总规模整体稳定增长，叠加智能化替换浪潮，整体换机市场规模最高可达200-300亿元。我国POS机和联网商户自2011年至2017年处于快速增长期，2018至2019年一季度，在监管压力下增速有所放缓乃至出现下滑，2019二季度已重回小幅增长区间，POS机总量和联网商户数分别达3287万台和2517万户。同时，POS机智能化趋势较为明显，预计若POS机因数字货币导致换代，智能POS机将逐步占据主流。智能POS机价格约在800-1000元/台，按POS机总量全体换代，规模最高可达329亿元；按800元/台算，假设联网商户每户一台新机，对应规模也有201亿元。

我国联网POS机具和联网商户数量情况

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智能POS市场迅速增长

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    2）三方支付商预计将加速转型，服务能力强的头部参与者优势更大

    三方支付本质上是商业银行的渠道延伸，数字货币或对三方支付体系中小额高频交易的部分产生竞争，但预计对大额支付影响较小。我们认为，在央行出台“备付金全额上缴”政策后，三方支付行业已明确定性为支付体系中商业银行的渠道延伸，从其盈利模式中也可见一斑。“96费改”后，行业收费分成模式规定为“721”，即发卡行、银联、三方支付按7:2:1的比例进行手续费分成。本质上，商业银行难以将其收单渠道下放是三方支付行业产生的客观原因。数字货币主要应用在小额高频支付场景内，我们认为对于三方支付中同属小额高频的部分将会产生挤压效应，但对支付体系中大额支付的部分影响较小。

三方支付体系的连接结构

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三方支付的服务流程

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    数字货币支付体系中第三方支付运营商角色仍十分必要。我们认为，商业银行在数字货币支付中由于没有类似账户支付体系中天然具备的手续费率，将不会大举投入数字货币支付的细分服务领域。但是在第三方支付运营商的培养下，支付体系中的服务对于商户和用户正变得越来越重要，ToB端服务种类从最初的记账管理逐步扩展到包括客户运营、卡券核销、库存管理、金融服务等在内的服务体系；C端的钱包也有包括生活助手、卡券管理等需求。同时，商户正常运营中一对多收款的基本需求也要得到满足，我们认为数字货币支付体系中第三方支付运营商的角色不会消失。

    支付服务运营商需加速转型，行业有望向头部集中，中长期分成比例或有实质提升，商业模式静待行业演绎。在没有天然手续费收入的情况下，第三方支付服务运营商需加速向服务商角色转变。当前行业内长尾收单机构服务能力较弱，我们预计行业有望更进一步向服务能力更强的头部机构集中。另外，虽然商户端收取的整体费率可能降低，但由于三方支付服务商不需再跟银联、商业银行分成，服务商部分的费率或有上升。正如三方支付体系经历了多年发展才沉淀成当今的成熟体系，我们认为数字货币三方支付体系建立的初期也会经历行业模式的持续进化，静待产业发展达成均衡状态。

    3）数字货币连通资金流交易流，ToB有望产生现象级平台应用

    数字货币应用上最重要的能力之一是打通资金流和交易流。在当今的交易平台中，往往能够在交易流、信息流层面对买卖双方进行打通，但涉及到资金的部分往往要涉及到由可信第三方进行处理，对第三方产生信用依赖，同时资金流和交易流处于脱节状态。数字货币结合智能合约能够做到有条件支付，由交易节点触发资金流动，真正将资金流与交易流打通。

通过智能合约实现条件支付的流程

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    ToB端有望产生现象级平台应用，提升当前行业运行效率。基于资金流与信息流结合，许多现有行业平台将迎来效率与服务质量改善机会。如供应链金融平台，结合物联网可实现物权融资自动化操作，买家提货的同时资金自动到账。如扶贫基金拨款过程中，专项资金是否专用难以验证，结合智能合约可实现专款专用。ToB应用发掘或仍需时间，但受益于数字货币带来的效率大幅提升，特定领域有望产生现象级平台应用。

供应链金融预付款模式

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数字货币支付合约实现扶贫资金定向使用

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