Depuis la pandémie de COVID-19, l’utilisation des espèces a diminué dans le monde entier et les paiements numériques basés sur des crypto-monnaies ou des systèmes de paiement numériques traditionnels ont prévalu. En conséquence, de nouvelles formes de monnaies numériques gérées de manière centralisée émergent aux côtés de crypto-monnaies comme le Bitcoin, dont la volatilité notoire a remis en question leur acceptation dans le monde entier. Plus important encore, les monnaies numériques des banques centrales (CBDC) proposent désormais des formes numériques de monnaie de banque centrale, tandis que les dépôts symboliques tokenize le cycle de vie de la monnaie des banques commerciales, tant dans le contexte de détail que de gros.
Dans de tels systèmes gouvernés de manière centralisée, la responsabilité doit coexister avec la confidentialité, tout en respectant la nécessité d’audits autorisés. Dans le même temps, en raison de la nature critique du système, il est crucial d'atteindre la résilience, même si sa définition va au-delà de la tolérance aux pannes en cas de crash dans les systèmes d'infrastructures critiques existants. Le système doit être résilient à un Faute byzantine, afin qu'il puisse continuer à fonctionner même si des parties du système ont été compromises.
Les systèmes de traitement des transactions décentralisés, tels que la technologie des registres distribués (DLT), sont des plates-formes pertinentes, mais les mises en œuvre actuelles du DLT ne sont généralement pas suffisamment évolutives. Ce plafond a été brisé par travail récent réalisé par IBM Research®, qui fournit un cadre très performant pour les CBDC qui combine confidentialité, conformité réglementaire et résilience avancée.
Que sont les monnaies numériques des banques centrales ?
Les monnaies numériques des banques centrales sont des monnaies numériques contrôlées par les banques centrales des pays. Comme l’argent liquide, ils sont conçus pour stocker de la valeur, servir de moyen d’échange et représenter une unité de compte. Les CBDC sont utilisées à la fois pour les règlements de gros entre banques commerciales ou banques centrales et pour les transactions de paiement de détail, telles que les transactions des particuliers. Ces dernières années, les CBDC se sont positionnées comme un remède viable aux inefficacités actuelles des marchés financiers, car elles peuvent promouvoir l’innovation, faciliter plus efficacement l’inclusion dans les systèmes de paiement et réduire les retards de règlement, les coûts et les risques de contrepartie.
Aujourd'hui, plus de 130 banques centrales explorent activement les CBDC et publient rapports périodiques sur les exigences fonctionnelles et non fonctionnelles des plates-formes CBDC, y compris les considérations architecturales évolutives et les résultats de leurs diverses expérimentations CBDC. Une poignée de banques centrales nationales ont même commencé Pilotes CBDC, alors que la Banque centrale européenne a récemment lancé un proposition de loi pour l’adoption d’un euro numérique.
Exigences et défis des CBDC
Bien que la réglementation des systèmes CBDC dépende de la juridiction locale, les systèmes partagent bon nombre des mêmes exigences fonctionnelles et non fonctionnelles. Par exemple, l’impact critique de l’infrastructure des CBDC sur la masse monétaire implique qu’elle soit gouvernée par les banques centrales. Cependant, les exigences de robustesse et de résilience associées au caractère critique d’un système CBDC imposent une gouvernance décentralisée, un déploiement géographiquement réparti du système et un fonctionnement indépendant des différentes parties du système.
La conformité réglementaire et les capacités efficaces de résolution des litiges nécessitent transparence, auditabilité et non-répudiation. Des réglementations telles que directive anti-blanchiment (AML) ou des efforts axés sur lutter contre le financement du terrorisme (CFT) stipulent que les opérations de paiement suspectes doivent être détectées, attribuées à leur origine et signalées aux autorités compétentes. Alternativement, l'UE Directive révisée sur les services de paiement (ET COMPATIBLE PSD2) souligne l'importance de la détection des fraudes et du règlement des litiges. De plus, un système CBDC devrait interagir avec les infrastructures de paiement, de règlement et de liquidité existantes aux côtés d’autres systèmes CBDC et systèmes d’actifs numériques émergents.
Les performances et l'évolutivité du système sont cruciales pour son acceptation et son utilisation. Ceci est important pour une plate-forme CBDC de gros qui cherche à étendre son utilisation à d’autres applications au-delà du règlement. Les systèmes CBDC de détail devraient être capables de rivaliser avec les services de paiement existants et de prendre en charge des millions de transactions d'utilisateurs. Cela signifie être capable de traiter des dizaines de milliers de transactions par seconde (TPS) aux heures de pointe.
La confidentialité des transactions de paiement est également importante. La confidentialité fait référence au droit des propriétaires de données de contrôler qui accède à leurs informations transactionnelles. Par exemple, la PSD2 stipule que le traitement des informations personnelles doit être conforme au RGPD et à ses principes de minimisation des données, qui limite la collecte d'informations personnelles à ce qui est nécessaire au traitement des transactions. Cela peut être interprété de diverses manières. Une approche conservatrice de la minimisation des données garantit que les transactions de paiement sont traitées sans fuite d'informations sur les parties à la transaction ou sur les valeurs des transactions. Cela rend le suivi et l’audit des transactions plus difficiles. Une approche permissive révèle la valeur des paiements et potentiellement l’identité du payeur et du bénéficiaire.
Un système CBDC progressiste devrait s’adapter à différentes interprétations de la vie privée, ainsi qu’à toutes les autres exigences, y compris la performance et l’auditabilité. À mesure que la technologie évolue, les réglementations et les exigences en matière de confidentialité évoluent également, et l'agilité doit être intégrée.
Comment la plateforme IBM Research fait-elle face à ces défis ?
Chez IBM Research, nous avons développé un cadre de traitement des transactions pour la gestion des actifs financiers fongibles (principalement pour les CBDC) qui répond à tous les défis mentionnés précédemment. Les DLT autorisés offrent de multiples avantages par rapport aux autres technologies, notamment leur capacité à assurer la confidentialité, la transparence et la résilience des nœuds compromis, même avec un modèle de gouvernance centralisé. Ils respectent et dépassent également les exigences de performance et d’évolutivité des CBDC. Nous avons en outre validé ces affirmations en introduisant une architecture système et des protocoles, présentant :
- Transparent traitement des transactions avec une forte responsabilité grâce à un grand livre partagé qui enregistre toutes les transactions traitées par le système.
- Résilience aux nœuds compromis en utilisant les DLT pour utiliser la décentralisation dans chaque phase du traitement des transactions et de l'évolution du grand livre partagé.
- Haut débit ainsi que les faible latence un traitement des transactions qui surpasse les exigences des CBDC de détail grâce à la combinaison optimale des exécuter-ordre-valider modèle de traitement des transactions introduit par Tissu Hyperledger 1.0, un protocole de consensus byzantin de pointe tolérant aux pannes (tolérant les nœuds compromis), et validation en deux phases principes pour un degré élevé de parallélisme dans le traitement des transactions, principes pour un degré élevé de parallélisme dans le traitement des transactions.
- Évolutivité horizontale Tout d' logique de la couche application introduit dans le traitement des transactions. Ceci est important pour les applications qui utilisent des preuves de connaissances nulles lourdes en calcul pour assurer la confidentialité.
Dans ce travail, nous présentons un prototype d'implémentation de notre framework en tant que version évoluée d'Hyperledger Fabric, couplée aux quatre modèles de confidentialité CBDC : Prise en charge de la sortie de transaction non dépensée standard (UTXO) en utilisant une infrastructure à clé publique (PKI) standard sans aucune confidentialité en place ; Prise en charge UTXO standard avec pseudonymat/anonymat responsable pour les opérateurs utilisant identité auto-souveraine principes et normes de confidentialité ; Prise en charge UTXO améliorée avec l'anonymat et la confidentialité des montants échangés en utilisant preuve de connaissance zéro-extensions basées sur ; et UTXO introuvable utilisant les moyens cryptographiques introduits par IBM Research pour une confidentialité totale (responsable) des opérateurs. Nous avons en outre évalué les performances de notre système à l'aide de trois protocoles de consensus : un protocole de consensus tolérant aux pannes en cas de crash, Raft; un protocole de consensus byzantin tolérant aux pannes dans la nature, SmartBFT; et une nouvelle architecture byzantine tolérante aux pannes inspirée du Algorithme de consensus Narwhal et Tusk, présentant des performances et une évolutivité de pointe.
Nos résultats montrent que pour le modèle de pseudonymat standard UTXO, notre implémentation de prototype peut traiter jusqu'à 80,000 150,000 TPS dans le cas de Raft et SmartBFT et plus de XNUMX XNUMX TPS dans le cas d'algorithmes de consensus émergents. Nos résultats démontrent en outre l’évolutivité horizontale du calcul du traitement des transactions. En fait, nous montrons que les mêmes chiffres peuvent être atteints dans des scénarios de confidentialité plus stricts, dans lesquels les montants échangés et l’activité des utilisateurs individuels sont dissimulés au prix d’un équipement plus puissant. Les chiffres de performance obtenus correspondent à un système CBDC qui offre la confidentialité aux utilisateurs finaux, tout en permettant aux auditeurs autorisés d'inspecter les informations transactionnelles et les composants de règlement pour traiter correctement les transactions.
Dans quelle mesure ce cadre est-il pertinent ou applicable à d’autres formes d’actifs financiers tokenisés ?
La tokenisation est un terme qui s'étend à différentes formes d'actifs financiers. Il fait référence à la numérisation d'un actif commercial, mais en supposant un système numérique qui prend en charge les exigences les plus uniques en matière de transparence, d'interopération, de résilience et de programmabilité, au-delà de ce que les systèmes existants peuvent satisfaire. Les monnaies numériques des banques centrales sont des exemples de tokenisation de la monnaie de banque centrale, mais nous constatons que la tokenisation s'étend aux dépôts auprès des banques commerciales ou à la monnaie des banques commerciales (également appelés dépôts tokenisés), à diverses formes de titres (titres tokenisés) et bien d'autres encore.
Tous ces systèmes, bien que distincts en termes de cas d'utilisation qu'ils traitent, se résument à un ensemble d'exigences similaires en termes de responsabilité, de confidentialité, de conformité réglementaire, de résilience et de programmabilité. En effet, même si chaque cas d'utilisation doit être étudié en profondeur pour conclure, le cadre proposé par IBM Research est suffisamment générique pour s'adapter directement à un plus large éventail d'applications d'actifs tokenisés.
En savoir plus sur la plateforme IBM Research CBDC
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