一篇文章认识数字人民币和区块链技术

由于工作最新的业务是数字人民币，可能会用到数字人民币相关的知识，因此抽了些时间系统性的学习了下，整理成了下面的文章并分享出来，希望能帮助你熟悉从区块链到数字人民币的相关技术。

目录

一、概念认知

1.1 发行背景

国际背景：全球数字货币“军备竞赛”

国内需求：支付体系的“痛点倒逼”

技术成熟：数字人民币的“基础设施就绪”

政策导向：国家战略的“顶层设计”

1.2 央行数字货币

1.3 数字人民币

二、区块链技术

2.1 比特币（Bitcoin）

比特币核心技术原理

比特币产生过程

比特币的安全保障

2.2 以太坊（Ethereum）

以太坊和比特币的核心区别

以太坊核心概念

以太坊如何运作

2.3 公有链

2.4 稳定币

2.5 私有链

2.6 联盟链

2.7 数字人民币（e-CNY）

核心架构：一币、两库、三中心

运营机制：双层运营体系

混合技术底座：账户 + 币串 + 智能合约

核心技术原理

一、概念认知

1.1 发行背景

国际背景：全球数字货币“军备竞赛”

1、全球央行集体行动

截止2026年，全球130个国家探索央行数字货币（CBDC）近半进入高级开发或试点阶段。美国推稳定币路线、欧盟建合规围栏、俄罗斯测试数字卢布，中国必须抢占先机。

2、私人加密货币挑战

比特币、天秤币（Diem）等试图绕开主权货币，若任其发展，可能侵蚀货币主权、冲击金融稳定。

3、美元霸权的数字化衍生

美国想借私人稳定币维持美元全球支付主导权，中国需用数字人民币构建自主可控的跨境支付体系，争取国际金融话语权。

国内需求：支付体系的“痛点倒逼”

1、现金使用萎缩+管理成本高

移动支付普及使现金使用率下降，但印制、押运、存储、销毁成本每年超千亿。偏远地区仍依赖现金支付，数字化能降本增效。

2、第三方支付垄断隐忧

微信、支付宝占电子支付90%以上，形成平台壁垒，数据安全、隐私保护、市场公平性存在风险。支付是金融基础设置，必须握在国家手里。

3、数字经济支付新需求

线上交易、跨境电商、物联网支付等场景，需要更安全、通用、普惠的法定支付工具，填补现有支付体系空白。

技术成熟：数字人民币的“基础设施就绪”

• 2014年：央行成立专门团队研究数字货币发行框架；
• 2016年：成立数字货币研究所，完成第一代原型系统搭建；
• 2017年：国务院批准，组织商业银行共同开展研发试验；
• 2019年末：深圳、苏州、雄安、成都及北京冬奥会启动试点测试；
• 2022年：数字人民币APP上线，个人钱包超2.25亿个，累计交易金额14.2万亿元。
• 技术底座：国密算法+安全芯片+NFC+区块链（部分场景），双离线支付、可控匿名等核心能力成熟。

政策导向：国家战略的“顶层设计”

• “十四五”规划明确“稳妥推进数字货币研发”；
• 党的二十届三中全会强调“稳步发展数字人民币”；
• “十五五”规划提出“加快建设金融强国”，将数字人民币作为重要抓手；
• 2025年12月，央行启动数字人民币2.0，从“数字现金”迈入“数字存款货币”时代。

1.2 央行数字货币

是通用大类的名词，英文缩写CBDC，全称中央数字银行货币。意思是全世界所有国家央行发行的数字法定货币的统称。

举例：

• 中国 -> 数字人民币
• 欧盟 -> 数字欧元
• 俄罗斯 -> 数字卢布

央行数字货币CBDC分为两类：

• 零售型：给普通人、商户日常消费；
• 批发型：只给银行、金融机构之间大额清算使用，普通人接触不到。

我国在项目早期研发阶段，为方便央行内部使用和新闻报道，统一叫央行数字货币。等正式面向大众落地推广后，才统一敲定通俗名字，即数字人民币。

1.3 数字人民币

数字人民币就是央行数字货币在我国的专属正式名称。

数字人民币（e-CNY）是中国人民银行发行的数字形式法定货币，由指定银行等机构运营兑换，与纸钞、硬币完全等价，具有无限法偿性（必须接收）和可控匿名特性。

与我们常用的支付宝有根本性区别，通俗比喻：

• 数字人民币 = 钱本身（电子版现金）
• 微信/支付宝 = 装钱的钱包（支付工具）

数字人民币有以下5大核心优势：

由于我国只发行了这一款央行数字货币，所以在中国只要提到央行数字货币，默认就是数字人民币。

可以把数字人民币想象成：

用官方的话来讲就是：

数字人民币是国家在数字经济时代，为捍卫货币主权、优化支付体系、强化金融监管、赋能实体经济、推进人民币国际化而推出的战略级金融基础设施，是数字中国建设的重要组成部分，更是金融强国战略的关键抓手。

二、区块链技术

2.1 比特币（Bitcoin）

2008 年全球金融危机，传统金融体系暴露出信任危机。2008 年10月31日，一个化名为中本聪的匿名人士 / 组织在密码学邮件列表发布《比特币：一种点对点的电子现金系统》白皮书，提出无需第三方中介的电子交易系统。

2009年1月3日，中本聪挖出比特币创世区块（第0块），写下历史性留言："The Times 03/Jan/2009 Chancellor on brink of second bailout for banks"（《泰晤士报》2009 年 1 月 3 日 财政大臣正处于实施第二轮银行救助的边缘），标志比特币正式诞生。

比特币设计的核心目标：

• 去中心化：无央行、无机构控制，全网节点共同维护
• 去信任化：无需信任第三方，密码学保证交易安全
• 稀缺性：总量固定 2100 万枚，模拟黄金稀缺属性
• 不可篡改：交易记录一旦上链，永久无法修改

比特币核心技术原理

1、区块链：去中心化的公共账本

比特币的账本不是一本集中的书，而是由无数区块链接成的链条，全网节点共同保存完整副本。

关键特性：

• 每个区块包含前一区块的哈希值，形成不可逆链条；
• 要修改某区块，需重新计算该区块及之后所有区块的哈希，成本极高；
• 全网遵循最长链原则，最长的链背公认为有效账本。

2、非对称加密：数字签名与地址生成

比特币用椭圆曲线加密算法（ECDSA）保证交易安全，每个人拥有一对密钥：

• 私钥：像银行卡密码，必须保密，用于签名交易（证明你是资产所有者）；
• 公钥：由私钥计算得出，可公开，用于接受比特币；
• 地址：公钥经哈希处理后的简短字符串（如 1A1zP1eP5QGefi2DMPTfTL5SLmv7DivfNa），用于公开转账 。

要进行比特币交易，发送方先用私钥对交易签名。全网节点用发送方的公钥验证签名，确认交易合法性。验证通过后，交易被纳入候选池等待打包为候选区块。等区块被挖出并上链后，交易永久确认。

3、SHA-256哈希算法：数据指纹与安全保障

比特币采用双重SHA-256哈希算法，将任意长度数据转为64位十六进制字符串（256位），具有三大特性：

• 确定性：同一输入永远得到同一输出；
• 不可逆性：无法从哈希值反推原始数据；
• 抗碰撞性：几乎不可能找到两个不同输入得到相同哈希值。

4、PoW工作量证明：去中心化共识机制

比特币用PoW解决“谁来记账”的问题，替代传统中心化机构。

核心逻辑：

• 矿工必须完成大量工作（碰撞哈希值）才能获得记账权；
• 计算越难，越能证明矿工付出了真实成本，防止作弊；
• 全网节点通过验证工作量证明，达成共识，接受新区块。

比特币产生过程

1、挖矿：创造新币+维持网络的双重任务

“挖矿”不是挖金矿，是全网矿工竞争记账权的过程，同时也是比特币唯一的发行方式。

完整流程如下：

比特币为控制发行总量，避免通胀，有着严格的发行规则，并写死在了代码中。规则如下：

• 初始奖励：50 BTC/区块（2009-2012）；
• 减半周期：每210000个区块奖励减半，大约需要4年；
• 当前奖励：3.125 BTC/区块（2025年5月）；
• 最终总量：2100万枚，预计2140年全部挖完；
• 挖完后：挖矿仍需要继续，矿工仅靠交易手续费获得收入。

比特币的安全保障

比特币网络由全球数万个节点组成，每个节点负责保存完整区块链副本，验证交易和区块。比特币网络无中心服务器，任何节点都可以随时加入或退出。也正是比特币有着去中心化的特性以及安全的算法结构，导致它能高效地保证交易的安全。

具体如下：

• 算力保障：如果要篡改账本，需要控制全网51%以上的算力，确保你篡改的链是最长链才能被比特币网络认可，攻击成本极高难度极大；
• 经济激励：挖矿有收益，作弊有惩罚（投入算力无回报）；
• 密码学安全：椭圆曲线加密 + SHA-256哈希，无法破解密钥；
• 不可篡改：链式结构+哈希验证，修改历史数据几乎不可能。

2.2 以太坊（Ethereum）

很多人经常会搞混比特币和以太坊的区别，开门见山的说：以太坊不是“升级版比特币”，而是一台全球共享的“去中心化电脑”。比特币只能做“转账记账”一件事，以太坊能在上面写程序、跑应用，比如自动借钱、卖数字藏品、开去中心化交易所等。

以太坊的概念由程序员维塔利克·布特林在2013至2014年提出，受比特币启发，旨在打造“下一代加密货币与去中心化应用平台” 。

以太坊是一个全球性区块链网络，允许用户直接掌控自己的资产、数据和身份，而无需依赖银行或中心化机构。它通过以太虚拟机（Ethereum Virtual Machine，EVM）执行智能合约，实现点对点的自动化交易和应用操作。

以太坊的原生加密货币是以太币（Ether，ETH），用于支付交易费用和激励网络节点。

以太坊和比特币的核心区别

比特币 = 全村统一的“借钱记账本”

只能记：A转给B多少钱、B欠C多少钱，功能单一，像个“数字”

以太坊 = 全村统一的 “智能账本 + 可编程计算器”

不仅能记钱，还能写自动执行的规则：

• 比如 “到下个月 1 号，自动从 A 账上转 100 块给 B”；
• 比如 “只要 C 的账上有 500 块，就自动允许他领一份商品”；
• 这些自动规则，就是智能合约—— 以太坊的核心黑科技

以太坊核心概念

1、以太坊

以太坊具有双重属性，首先它和比特币一样，是一条公有链，有自己原生币ETH。其次才是关键，它是区块链平台底层的“超级电脑”，是全世界共用的、去中心化的云端服务器加代码运行环境。

只要你会写简单合约代码，任何人、任何公司，都可以免费在以太坊这条链上，发行自己的虚拟币。

2、以太币（ETH）

这台电脑的“电费”，你要在上面跑程序、转账，就得付ETH当手续费。

初始以太币来源，在2015年上线前，以太坊在创始区块生成约7200万枚ETH，作为初始供应量。其中约6000万枚通过众筹出售，换取比特币用于开发自己，当时约1比特币等于2000以太币，剩余1200万枚归属以太坊基金会，用于长期生态建设。

从2015年到2022年期间，以太坊都是基于PoW共识机制，通过GPU算力挖矿来产生新币，但在2022年9月15日完成 「合并」 ，从PoW（工作量证明）切换为PoS（权益证明）。

以太坊PoS完整运行流程：

以太坊固定12秒出一个新区块，流程全自动，去中心化。

以太坊PoS机制是有新币产出的，会少量增发ETH给验证者当奖励来产生新币，但同时大量转账Gas费会被销毁，现在以太坊长期处于通缩状态（销毁>增发）。

3、智能合约

自动执行的“数字合同”，不需要律师和中介，代码写死规则，满足条件就自动执行。

智能合约就是代码，由于区块链是分布式技术，靠成千上万个节点共同支撑运行，难免会想到随着用户编写的代码越多，为保证代码同步每个节点都得安装代码的话，岂不是节点代码占用存储空间量得爆炸增长？

实际以太坊靠以下4个设计，可以杜绝存储爆炸：

4、去中心化应用（dApp）

跑在超级电脑上的App，像微信、淘宝，但是没有公司控制，数据存在全球节点上：

• 去中心化交易所（如Uniswap）：不用注册，直接交易加密货币；
• 去中心化借贷（如Aave）：抵押ETH就能借稳定币，利率自动算；
• 数字藏品平台（如OpenSea）：买卖NFT，记录永久在链上。

以太坊如何运作

2.3 公有链

公有链，也叫公共区块链，是无准入门槛、完全去中心化、所有人可自由参与的区块链网络。

公有链的3个核心特征：

像上面提到的比特币和以太坊都属于公有链，当前区块链已进入多链共存时代，各公链在性能、安全、去中心化、生态上形成差异化定位。

以下是8条最主流公链的全面解析：

2.4 稳定币

为解决加密货币（如比特币）价格极度波动、缺乏价值锚点、跨境支付障碍等难点，2014年11月，全球首个稳定币USDT（Tether）推出，开启稳定币时代，并在2017年以太坊生态爆发后，需求迎来进一步激增。

简单来说，稳定币是一种价格被 「强行锁定」的区块链虚拟币 ，要注意稳定币本身不是区块链，是借用以太坊、波场、币安链等公有链发行的一段智能合约代币。

举个直观的例子：

• 由于比特币存在稀缺性，炒币热度高，今天1币价值4万，明天可能就价值5万，价值波动高；
• 主流稳定币（如USDT、USDC），永久绑定1枚 = 1美元，价格几乎一动不动。

那么稳定币是靠什么“稳住价格”的呢？主要依赖以下三种方式：

由于稳定币锚定美元/黄金/人民币等，目的是杜绝波动，不用来赚钱炒作，通常只当币圈的现金或中转账。

但由于稳定币属于中心化，由私人公司发行，想增发就增发，想冻结就冻结，可靠性没有去中心化虚拟货币更高。

2.5 私有链

首先我们要清楚， 区块链不只有 “去中心化发币” 这一种形态，它首先是一套底层技术架构，核心特征是：链式区块存储、时间戳、分布式账本、非对称加密、不可篡改、可追溯、多节点共识。

私有链完整具备以上所有区块链底层技术，只是做了两件事：

由公有链所有数据全公开、权限全放开，不能确保私密数据安全性，联盟链也属于几家企业合伙的会员会所，对权限无法完全可控。由于这两种区块链技术满足不了企业、政务的真实需求，因此才催生了私有链。

私有链对比其他区块链技术，有以下特性：

综上， 私有链就是只为一家机构服务的封闭区块链，使用场景不一定是发币，更多是使用区块链技术进行数据存储、留痕。

2.6 联盟链

介于公有链的完全去中心化和私有链的完全封闭中间，联盟链采用的是半去中心化、需要授权才能进的机制。

通俗比喻：

• 公有链：全村所有人+路过的陌生人，谁都能几张，没人管，完全放开；
• 联盟链：只有村委会、几家大户、正规商户才有资格记账、看账本，普通村民和外人看不到内部账目。

联盟链的核心特点：

联盟链的核心技术原理：

除了发布虚拟货币外，联盟链还有以下应用场景：

• 供应链金融：核心企业 + 上下游供应商 + 银行组成联盟，应收账款上链流转融资；
• 跨部门政务协同：公安、民政、住建多部门联盟，证照数据互通、互不泄露；
• 银行同业联盟：跨行清算、信用证、跨境支付机构联盟；
• 物流溯源联盟：品牌方、物流、渠道商共建溯源链；
• 医疗联合体：多家医院组成联盟链，病历数据共享、隐私加密隔离。

2.7 数字人民币（e-CNY）

前面第一大章节末尾讲述了数字人民币的背景和基础概念，这一章的结尾就从原理和架构的层面再认识一次数字人民币。

数字人民币（e-CNY）是中国人民银行发行的法定数字货币，采用“一币、两库、三中心”核心架构与双层运营体系 ，融合账户 + 币串 + 智能合约混合技术底座，兼顾中心化管理与分布式账本优势，实现可控匿名、双离线支付、可编程性三大核心特性。

核心架构：一币、两库、三中心

这是数字人民币系统的顶层设计，定义了货币发行、流通、管理的全流程框架。

运营机制：双层运营体系

数字人民币不采用央行直接对接公众的单层模式，而是延续传统货币发行流通机制，同时引入市场化竞争。采用以中心化为主、联盟链为辅的混合架构进行运营。

第一层：央行层（中心化管控）

第二层：运营机构层（分布式服务）

这种运营体系可以不改变现有金融体系，降低改革风险，同时利用商业银行网点与技术资源，提升服务覆盖与效率。央行保留货币主权，运营机构提供市场化服务。

混合技术底座：账户 + 币串 + 智能合约

数字人民币未采用单一区块链技术，而是构建中心化与分布式融合的混合架构，兼顾效率与安全：

账户体系（中心化基础）

• 依托现有银行账户体系，同时支持钱包账户（新型账户）；
• 实现可控匿名：小额交易匿名，大额交易可追溯，平衡隐私与监管；
• 支撑海量并发交易（TPS 达 30 万 +），远超传统区块链公链。

币串技术（价值载体）

每笔数字人民币是唯一加密数字串，包含：

• 基础信息：面额、序列号、发行时间；
• 安全信息：央行数字签名、交易密码学证明；
• 可编程元数据：支付条件、用途限制、时间戳。

实现价值承载与信息传递相统一，每一分钱都有 “数字身份证”。

分布式账本（选择性应用）

• 非完全去中心化，而是联盟链 + 中心化系统融合；
• 联盟链用于记录交易哈希、账户余额等关键信息，确保不可篡改与可追溯；
• 中心化系统负责高并发交易处理，提升系统吞吐量；
• 双重备份确保数据完整性，单一节点篡改无效。

核心技术原理

数字人民币采用国密算法+抗量子密码组合，构建全访问安全防护网：

• SM2 非对称加密算法：用于数字签名和密钥协商，保障身份认证与交易合法性
• SM3 哈希算法：生成交易数据唯一 "指纹"，确保传输与存储过程中数据不可篡改
• SM4 对称加密算法：用于数据加密传输，提升交易处理效率
• 抗量子密码：正在研发部署，应对未来量子计算威胁。

每笔交易都需要经过发行方签名+接收方签名双重验证，并且交易数据加密传输，仅授权方可见，实现数据隔离与隐私保护。

同时为解决传统电子支付依赖网络的痛点，采用NFC 近场通信 + 安全芯片（手机SE / 硬件钱包） 实现无网络环境下的安全交易，为保障交易安全，这种模式仅限制小额交易，并且需要双方设备均具备安全芯片，联网后自动对账防止双重支付。

交易流程：

• 付款方与收款方设备通过 NFC / 蓝牙建立连接
• 双方设备离线验证交易有效性（数字签名、余额）
• 交易记录存储在本地安全芯片，联网后自动同步至央行登记中心

数字人民币是央行数字负债，等同于纸质现金（M0），代码只是「现金的数字化凭证」，不是靠算法生成的虚拟资产。数字人民币不是对现有支付体系的颠覆，而是在现有基础上的数字化升级，为数字经济提供安全、高效、普惠的法定货币载体。