SWIFT CBDC研究成果 | 连接数字孤岛

来源：SWIFT

原文标题：Connecting digital islands: CBDCs

SWIFT将CBDC网络和现有支付系统相互连接，以实现全球互操作性的实验结果。（ Block unicorn注：SWIFT是环球银行金融电信协会，主要职能是在全球银行系统之间传递结算信息。）

1. 执行摘要

在全球中央银行中，探索中央银行数字货币（CBDC）的势头越来越强。国际清算银行（BIS）最近的报告指出，10家中央银行中有9家正在探索中央银行数字货币——涵盖了占全球GDP90%以上的经济体。越来越多的中央银行处于探索的高级阶段，其中9个国家已经有了自己的数字货币，最引人注目的是尼日利亚和巴哈马。其他国家也在研究、开发和试验，以寻求对未来CBDC的理解和设计选择。

SWIFT的战略是实现即时和无摩擦的跨境交易，在此背景下，我们多年来一直在研究CBDC。2020年，我们设立了一个创新项目，以了解cbdc和数字货币对SWIFT及其成员的影响，重点关注跨境支付用例。这项工作试图理解，例如，一个拥有CBDC的国家的企业如何与另一个拥有非CBDC货币的国家的企业进行交易。CBDC对这类交易提出了许多问题，带来了各种挑战和机遇。我们的观点是，这些问题需要在确保支付系统之间的经济互操作性的背景下解决，无论现在还是未来——这是实现全球任何地方账户对账户无摩擦支付愿景的关键。

关于我们的实验2021年5月，我们发表了《探索中央银行数字货币》白皮书。它们如何能在国际支付中发挥作用。2021年5月，我们发表了《探索中央银行数字货币：它们如何用于国际支付》的白皮书，其中列出了我们第一轮实验的结果。这些实验首次展示了CBDC网络和非CBDC支付网络之间以及两个CBDC网络之间如何实现互操作性。网络之间，以及两个不同技术的CBDC网络之间的互操作性。这些实验重用了现有的信息传递和银行结构来实现互操作性，解决了BIS mCBDC模型1。

根据金融界的后续反馈，并与凯捷公司合作，我们现在已经走得更远了。这些新的实验已经成功地展示了一个突破性的解决方案，能够将CBDC网络和现有的支付系统相互连接起来，进行跨境交易。互联是一种通过网络之间的技术连接来实现互操作性的解决方案。我们的团队能够建立一个模拟的 SWIFT 的增强型平台和连接器网关，两者结合起来能够在技术层面将这些网络连接起来。因此，这一解决方案可以解决BIS mCBDC模型2。

这些实验能够如预期的那样演示跨网络的事务流动，证明了我们提出的解决方案的优点，并验证了其无缝连接CBDC和非CBDC共存世界的技术可行性。我们还利用ISO 20022标准和使用PKI签名来确保实验中的互操作性。场景的选择既要解决正常流量，也要解决例外情况。

我们相信我们的解决方案，可以在高度可扩展的模式下提供无缝的交易流程，不需要手动的中介信息启动。该解决方案可以通过引入连接器网关，为中央银行的CBDC网络运营商提供简单的启用，并将国内CBDC网络纳入跨境支付。

下一步是什么？

基于这些实验的成功，SWIFT 已将技术基础设施部署到 CBDC 沙盒中，目前有 10 多家机构在使用，包括全球各地的中央银行、市场基础设施和商业银行。这提供了双边测试的能力，并为我们的客户提供了实时反馈的机会，以便与 SWIFT 分享他们的挑战，并为下一代 CBDC 解决方案作出贡献。作为我们开放创新承诺的一部分，该沙盒将促成解决方案的进一步迭代。此外，我们计划利用这项工作的成果来塑造我们未来的数字货币战略方针，为整个 SWIFT 社区提供宝贵的解决方案。在一个快速发展的世界里，没有人确切地知道什么支付模式会在未来成为主流。无论它们采取何种支付形式，但是，我们相信，通过这项解决方案和其他解决方案，我们将能够实现即时和无摩擦的跨境支付。

2 引言：日益增长的势头

人们对中央银行数字货币(CBDC)的兴趣正在加速增长。占世界经济产出95%的100多个国家正在通过研究、试验和/或开发，探索CBDC。在国际清算银行创新中心和各国央行的推动下，开展了大量工作，帮助理解和指导国内CBDC的设计选择：单层模式还是双层模式；CBDC在商业银行环境中的作用；零售与批发用例，等等。

虽然目前对CBDC的关注主要集中在如何帮助实现国内政策目标，但跨境使用CBDC的关注要少得多。然而，如果我们要充分发挥它们的潜力，促进世界各地正在开发的不同CBDC之间的互操作性和互联将是至关重要的。如今，由于众多央行基于不同的技术、标准和协议开发自己的数字货币，全球CBDC生态系统面临分化的风险。如果不加以解决，这种碎片化可能会导致“数字岛屿”在全球各地涌现。不同的系统和不同的CBDC将需要能够有效地协同工作，否则将妨碍企业和消费者使用CBDC进行无障碍跨境支付的能力。鉴于我们的战略是实现即时和无摩擦的跨境交易，这是SWIFT能够很好的应对挑战。

成功的障碍

虽然目前对CBDC的关注主要集中在如何帮助实现国内政策目标，但跨境使用CBDC的关注要少得多。然而，如果我们要充分发挥它们的潜力，促进世界各地正在开发的不同CBDC之间的互操作性和互联将是至关重要的。如今，由于众多央行基于不同的技术、标准和协议开发自己的数字货币，全球CBDC生态系统面临分化的风险。如果不加以解决，这种碎片化可能会导致 “ 数字孤岛 ” 在全球各地涌现。不同的系统和不同的CBDC将需要能够有效地协同工作，否则将妨碍企业和消费者使用CBDC进行无障碍跨境支付的能力。鉴于我们的战略是实现即时和无摩擦的跨境交易，SWIFT完全有能力应对这些挑战。

两国之间的双边解决方案是可行的，但这样的系统无法扩展，如果在全球范围内应用，也将无法管理。然而，要使两个CBDC系统相互操作，仍然需要中介机构。相反，我们需要的是一个多边交换机制，使支付能够以一种无摩擦的方式端到端进行。

国际清算银行（BIS）配置多个CBDC

BIS一直在通过其创新中心(bisish)密切研究CBDC的作用和潜力，并积极参与了一系列概念证明(POC)，BIS为多个CBDC网络之间的支付提出了三种模式:

• mCBDC模型1：描述了增强CBDC系统兼容性的互操作性模型，具有兼容的法规和技术标准以及协调的识别方案。

• mCBDC模型2：通过共享技术接口或使用公共清算机制描述了一个互连模型。

• mCBDC模型3：描述了一个平台或系统上的多个CBDC模型。

BIS的CBDC商业模型 模型1：基于兼容CBDC系统的mCBDC布置

• CBDC之间的转账/交易由众多相互竞争的私营公司提供，受益于兼容性措施和广泛相似的参与要求。

• CBDC系统分别确定规则手册和治理、参与标准和基础设施。

模型2：基于互连CBDC系统的mCBDC配置

建立的三个选项：

1）技术接口

2）中心化清算程序

3）去中心化清算程序

• 互相连接系统的联合合约基础。

• 独立的规则和管理、参与标准和基础设施。

模型3：单一的MCBDC 多币种系统

• 单个系统有多个CBDC网络。

• 中央银行要同意单一的规则手册，单一的一套参与要求，以及支持的基础设施。

加入CBDC的持续努力

在开发这些模型方面进行了有价值的工作。例如，在模型3中，Dunbar 项目和其他项目探索了诸如访问、管辖边界和治理等问题。同样在此背景下，SWIFT继续为涉及许多全球银行的协作监管责任网络(RLN)倡议提供咨询。

然而，涉及单一全球系统的模型也存在许多挑战，这一点在2022年3月发布的Dunbar 计划报告中得到了承认。报告称：“ 考虑到多个央行共享关键金融基础设施的复杂性以及每个辖区的独特要求，一个共同的多cbdc平台可能更有可能作为一系列区域平台而不是作为一个单一的全球平台实施。”这自然导致人们考虑如何连接这些单独的区域平台，实现协同效应，使参与者直接跨司法管辖区进行交易。”

SWIFT第一阶段试验(2021年)

鉴于这些挑战，我们将自己的实验重点放在解决模型1和模型2上。随着我们不断探索创新和寻找新的方式来支持我们的成员，我们在2020年11月发起并执行了CBDC和数字资产创新项目。我们的2021年白皮书概述了模型1的解决方案，并得到了实验结果的支持。2021年，我们完成了两个实验:

实验A1：传统支付系统到CBDC系统之间的价值转移：该项目的目的是测试和展示SWIFT使用创新的DLT（去中心化账本/分布式账本）能在两个不同网络上，两个实体之间编排跨境交易的能力： 一个是传统支付系统(如RTGS系统)，另一个是基于DLT的CBDC系统。使用DLT网络上的结算器，资金被锁定，直到结算在DLT上。交易结算是由在传统支付系统上成功转移资金触发的。通过这样做，该技术消除了交易对手风险、相关方的违约风险和第三方托管。

实验A2: 两个CBDC系统之间的价值转移，由SWIFT协调：其目的是通过使用HTLC（哈希时间锁定合约）模型在两个DLT网络(Corda和Quorum)之间执行价值转移，测试和展示在不同DLT网络上的双方之间的跨境交易如何依赖SWIFT通过代理银行系统编排跨境多货币交易的能力。

这些实验使我们能够：

• 反映现有的代理银行体系及其关联关系。

• 允许通过SWIFT平台创建有条件的交易，指示相关方按照正确的顺序行事。

• 利用独特的DLT功能，如价值标记化、有条件的智能合约、分布式账本和结算。

虽然2021年的实验成功地实现了互操作性，但我们在实验A2中还发现，使用HTLC模型的托管事务会导致中介之间的大量消息(随着条件合约/事务的建立，秘密的哈希值被共享，然后秘密被共享和散播)。此外，交易的发布是 “ 从右向左 ” (受益人优先)，这与我们熟悉的 “ 从左向右 ” 发布的传统跨境支付不同——这可能对在该领域运营的商业银行构成挑战。

在这些经验的基础上，我们2022年的实验证明了BIS模式2的一个相互连接的解决方案。

基于这些经验，我们2022年的实验通过为跨境支付提供桥梁，展示了BIS模型2的互联解决方案——与CBDC实现和技术的细节无关。这使得支付流程更类似于已经建立的跨境支付系统。该解决方案还使CBDC网络运营商能够灵活地在国内CBDC网络上实现自己的流程和规则手册，同时通过使用该网络上的连接器网关实现跨境支付，并通过SWIFT平台与许多其他CBDC网络和支付系统进行通信。

SWIFT 的第二阶段实验（2022 年）

在第一阶段的试验之后，确认了SWIFT服务在跨境CBDC环境中实现交易协调的巨大需求，并且我们还想探索其他特征，即：

丰富的数据和标准：以标准化的形式携带有关支付的数据，并能随时理解和报告，这一点至关重要，尤其是ISO 20022，将是必不可少的。

数字身份：如果要打击欺诈，那么安全的身份是至关重要的。

核心支付系统要求：核心要求(防止欺诈、了解你的客户(KYC)、反洗钱(AML)、安全性、完整性、透明度、数据隐私，至少在国际上，将需要适用于金融行动特别工作组(FATF)的建议和对支付的制裁筛选。

国内基础设施内的互操作性和整合：基于CBDC的系统必须与其他支付系统共存和整合。这是使不同形式的货币在实践中发挥作用的一个重要部分。

实施的通用性：无论技术选择如何，都要确保各种网络供应商的工作简单化。

为此，我们确定了第二阶段的实验范围，以演示使用SWIFT解决方案套件(包括对SWIFT平台和Connector Gateway（连接器网关）的模拟)执行跨境交易的能力，并以无缝和无摩擦的方式促进包括CBDC在内的各种类型金融网络之间的跨境支付。解决方案是不受技术和处理规则的影响。作为这些实验的一部分，我们想要确保以下几点:

• 使用ISO 20022标准在连接到CBDC网络的网关连接器之间通信，网关将转换为本地CBDC网络所需的协议。

• 使用SWIFT PKI实现网络间的互操作性信任。

• 网络运营商执行规则手册/策略和适配器与网络通信；并将实现作为可插入模块提供给网关，以执行本地业务流程。

• 连接器网关由网络运营商运行和操作。网络运营商可以根据其网络的策略实现消息处理规则，从而将处理跨境支付消息的知识保持在其网络本地，并在其网络内的控制范围内，这种方法概括了发送者（发送者是一个金融机构，他向另一方传送信息/资金）如何从付款到发起跨境付款。

• 由网络运营商开发的智能合约将被用于支付执行，正如规则手册实现所定义的那样，因此对支付发起者隐藏了本地的复杂性。

• CBDC 网络内的支付协调将使用 CBDC 网络选择的创新技术执行，SWIFT 将在 CBDC 内部的协调中不发挥任何作用。

解决相互连接的挑战

这个解决方案的目标是强调各种CBDC和RTGS网络之间无缝跨境互联的潜力。虽然CBDC网络将由每个CBDC网络运营商实施，但为了证明这个概念，我们建立了一个基于以下组件的参考实施：

• CBDC网络: 该解决方案由两个模拟CBDC网络组成，一个在R3 Corda上实现，另一个在Quorum上实现。CBDC网络监管机构将运行和管理作为SWIFT解决方案一部分创建的“可信DLT节点”。

• RTGS模拟器: 由于CBDC的采用将是循序渐进的，我们认为有必要在传统的RTGS（实时全额支付系统）和CBDC网络之间进行交易处理——因此为本例模拟了一个RTGS环境。

• SWIFT CBDC连接器网关: CBDC连接器网关通过SWIFT平台模拟器促进各种网络之间的无缝交互。该网关作为CBDC网络和SWIFT平台模拟器之间所有流量的标准化接口，是CBDC网络跨境支付的单一入口和出口点。网关运行在一个调节节点上，并根据其特定的网络设计为网络运营商实现与网关的连接提供灵活性，包括围绕智能合约协议、有条件支付协议、消息格式等的灵活性。虽然需要网络运营商实现这一适配器，但网关将提供与SWIFT生态系统其余部分的无缝连接，包括SWIFT平台模拟器及其相关增值服务，如使用唯一端到端交易参考(UETR)跟踪整个交易。注意，除了这里连接的基于dlt的CBDC网络之外，连接器网关也可以在基于非DLT技术的CBDC解决方案中实现。

• SWIFT平台模拟器：SWIFT交易管理愿景的基本前提是，它允许不同标准、渠道、协议和不同货币之间的互操作性，同时嵌入相邻服务，使支付安全、可靠和完整。为了利用这些能力，我们使用了一个平台模拟器，它为增值服务的可扩展性增加了潜力，如KYC、AML、安全性、完整性、透明度、制裁筛选等。

此外，该解决方案的构建遵循以下原则:

使用ISO 20022标准：跨境支付有一个固有的复杂过程，需要许多参与者之间的良好协调才能成功。ISO 20022数据丰富，支持许多不同的字符，不像MT格式和其他本机格式。XML格式使it系统更容易将此数据消息用于AML、欺诈检查等流程。以下的一些好处:

• 银行更容易采用ISO消息传递：银行已经在ISO消息传递方面进行了投资，它们渴望在CBDC中扩大其使用，因此有理由采用ISO消息传递。

• 降低TCO（拥有总成本）: 使用ISO 20022将解决投资和持续维护多个原生CBDC协议的成本挑战。

• 跨界可用性: ISO 20022消息传递将改善交互，特别是在跨界和跨dlt传输方面。

• PKI: 这个解决方案利用了基于PKI的身份，该身份被参与银行用来执行通过DLT网络发送的ISO 20022信息。

• 管理简单：网关连接器方法简化了身份管理的维护和与不同网络的连接，因为每个 CBDC 只需连接到 SWIFT。CBDC 复杂的处理过程在网关上是本地化的，不会暴露给发送人或 SWIFT。

• 交易透明度：网关将在网络内传播交易的状态，这将提供跨网络的交易透明度。

3. 第二阶段的研究成果

目前各个中央银行为了创建CBDC，正在探索许多可能的设计选择。因此，在我们的实验中，我们实现了两个不同的DLT网络，Corda和Quorum，以展示不同网络之间的相互联系。除了这些模拟的CBDC DLT网络外，还创建了第三个模拟的RTGS网络，以展示混合的跨境流动。这个实验展示了两个高级用例。CBDC到CBDC（Corda到Quorum，以及Quorum到Corda）和RTGS到CBDC（RTGS到Corda）。除了这些标准流程外，还实施了一些例外情况。

实验场景1：CBDC到CBDC

该实验利用了DLT网络用于DLT内部交易的创新能力，其中利用了SWIFT平台模拟器和SWIFT网关来实现互连。为了实现这一点，我们实现了一个标准的托管机制，以防止重复支出。注意，这是用于演示目的的参考实现流。但是，每个CBDC都可以定义自己的流程，并在网关和网络中实现该逻辑。

实验1，流程分为10个步骤:

1. 债务人公司向银行A提交了一份信贷转账请求。

2. A银行通过创建一个支付消息启动信贷转账，并调用SWIFT平台以确定跨境支付路径。该报文遵循ISO 20022格式，并使用SWIFT基于PKI的加密技术进行签名（确认的交易），然后，使用信息智能合约将签名的信息发送给银行A。

3. 然后，Intermediary（可以把Intermediary理解成信息传递中继器） A通过使用消息传递智能合约向Intermediary B发送支付信息。A国家的监管节点(regulatory Node)截取信息，转发至A国家的SWIFT CBDC连接器网关(SWIFT Gateway)。

注意：每个国家的SWIFT网关都会更新SWIFT平台的交易状态，使参与者能够查看交易状态。

5. 然后，B国家的SWIFT网关将ISO 20022消息转换为本地DLT格式，并与FI B执行信息智能合约。

6. 现在Intermediary B通过将代币托管到监管节点为银行B创建一个有条件的支付，在B国家的监管节点没有收到Intermediary A发出的资金释放通知之前，不会释放资金。

7. 接下来，Intermediary B使用信息传递智能合约向银行B发送支付信息。

8. 然后，银行B使用信息传递智能合约向中间人B发送信息确认。IntermediaryB执行同样的动作，通过监管者节点通知Intermediary A。

9. Intermediary A然后通过SWIFT网关和SWIFT平台收到创建条件支付智能合约的通知。Intermediary A然后通过更新Intermediary B的记账账户和进行结算。Intermediary A使用信息传递智能合约向监管者节点发送释放资金通知。

10. A国家的监管机构节点随后通过SWIFT网关和SWIFT平台向B国的监管机构节点发送释放资金通知。有条件支付智能合约被执行，资金被释放到B银行，并最终被发送到债权人公司。

注意：我们还尝试了支付流程方向的变化，并实现了双向执行。该实验包括将发送方实体的角色与接收方实体互换，使B银行成为发送方，A银行成为接收方实体。

这个实验显示了以下情况：

2. 支付执行：CBDC网络能够在节点地址的帮助下将信息从一个节点传输到另一个节点。

3. 信息传递：可使用ISO 20022消息格式进行通信。

4. 交易状态：SWIFT网关有能力将DLT内的交易状态传播给跟踪器，这样就可以随时确定交易的全球状态，网络应向网关提供跨境交易信息和状态。

此外，还测试了许多异常用例。例如，债权人代理处的异常;债务人代理例外;债权人发起支付的例外;信用逆转(将贷款返还给债务人)等。

实验场景2：法定货币到CBDC

这项实验探索了法币到CBDC的支付交易，其中一个监管者节点被用来验证从法币到CBDC的支付通知。这项实验利用DLT网络的创新能力进行DLT内部交易，利用SWIFT平台模拟器和SWIFT网关。注意，这是一个参考实施流程的演示。但是，每个CBDC都可以定义自己的流程，并在网关和网络中实现该逻辑。

实验流程分为11个步骤:

1. 债务人公司向A银行提交信贷转移请求。

3. 签名后的消息通过SWIFT平台发送给Intermediary A，SWIFT平台在RTGS端提供支付业务流程。

4. Intermediary A通过SWIFT平台将消息发送给Intermediary B。

6. 然后，国家B的SWIFT网关将ISO 20022消息转换为本地DLT格式，并与Intermediary B执行信息智能合约。

7. 现在Intermediary B通过将代币托管到监管节点为B银行创建一个有条件的支付。在B国家的监管节点没有收到Intermediary A发出的释放资金通知之前，这些资金不会被释放。

8. 接下来，Intermediary B使用消息传递智能合约将支付消息发送给银行B。

9. 银行B使用消息智能合约向Intermediary B发送消息确认，Intermediary B将执行同样的操作，通过监管节点通知Intermediary A。

10. Intermediary A通过SWIFT网关和SWIFT平台收到有条件支付智能合约的创建通知。Intermediary A通过更新Intermediary B的账户进行结算，然后Intermediary A通过SWIFT平台发送释放资金通知。

11. B国家的监管机构节点通过SWIFT网关收到释放资金的通知。有条件支付智能合约被执行，资金被释放到银行B，并最终被发送到债权人公司。

这个实验显示了以下情况：

1.支付路径：发送方银行对SWIFT平台模拟器进行了调用，以确定跨境支付路径。

2.智能合约执行：一旦监管者节点收到来自法币方的支付确认，就自动执行智能合约以移动资金。

3.消息传递：可使用ISO 20022消息格式进行通信。

4. 交易状态：SWIFT平台模拟器继续推动当前的支付状态，这一支付状态通过SWIFT平台模拟器的API调用提供给所有银行。

4. 结论和下一个步骤

随着第二阶段实验的成功，我们已经证明了CBDC互联解决方案的技术可行性——使用标准并在每个网络中使用网关，这大大简化了CBDC与其他金融网络的互联。它提供了一个高度可扩展的解决方案，解决了双边连接无法解决的 “ 一对多 ” 挑战，同时更紧密地复制了商业银行熟悉的现有跨境支付流程。

对于中央银行CBDC网络运营商来说，它可以提供简单的启用，并将国内CBDC网络整合到跨境支付中，同时给予CBDC网络运营商灵活性：

a. 执行其网络的规则手册。

b. 为网关提供CBDC适配器，与网络对接。这为与任何技术整合铺平了道路。

c.使用标准和协议，不需要知道发送方和接收方网络的消息处理细节（智能合约等...）。

d.简化了网络的行政和管理，因为网络之间的唯一连接是通过SWIFT这个可信的实体。

作为我们正在进行的CBDC实验和探索的一部分，我们确定需要一个允许我们以开放和创新的方式与客户进行接触、测试和合作的环境。因此，我们建立了一个CBDC沙盒和可视化界面，目前已被10多家机构使用，包括央行、市场基础设施和商业银行——以评估潜在的使用案例和更广泛的CBDC可操作性，我们从9月开始欢迎我们的银行加入沙盒，并将在2022年底前寻求反馈。

沙盒融合了多种区块链技术，不仅提供了双边测试的能力，还为我们的客户提供了实时反馈的机会，让他们与 SWIFT 分享他们的挑战，并为下一代 CBDC 解决方案做出贡献。我们计划利用这些反馈来塑造我们未来的数字货币战略方针，为整个 SWIFT 社区提供有价值的解决方案。