Среда исследований операционно-вычислительной архитектуры информационного обеспечения цифровой валюты центрального банка

Цели. Внедрение и разработка информационно-вычислительной архитектуры и информационного обеспечения цифровой валюты центрального банка (ЦВЦБ) страны основываются на выборе программно-аппаратной платформы, включая технологии и способы взаимодействия элементов вычислительного комплекса. Внедрение технологий ЦВЦБ существенно зависит как от операционно-вычислительной архитектуры, так и от технологических характеристик конкретной реализации информационного обеспечения цифровой валюты, что определяет необходимость разработки соответствующей среды исследований. Цель статьи - разработка инфраструктуры среды экспериментальных исследований операционно-вычислительной архитектуры информационного обеспечения ЦВЦБ.

Методы. Развитие цифровых технологий не сформировало стек реализации ЦВЦБ, а комплекс технологических реализаций находится в разработке во многих странах мира. Основой для формирования программно-аппаратного комплекса информационного обеспечения являются теоретические и экспериментальные исследования современных инструментов цифрового управления транзакциями.

Результаты. Рассмотрены архитектурные и технологические компоненты, составляющие операционно-вычислительную среду цифровой валюты центрального банка: операционно-вычислительные архитектуры, блокчейн-технологии, алгоритмы консенсуса, формы представления цифровых валют. Представлено 5 вариантов операционно-вычислительных архитектур ЦВЦБ. Проведено исследование информационных моделей взаимодействия участников транзакций ЦВЦБ, направленных на установление степени влияния архитектурного решения на характеристики вычислительного комплекса информационного обеспечения. Проанализированы особенности цифровых валют в форме аккаунтов и токенов.

Выводы. Разработана инфраструктура среды исследований операционно-вычислительной архитектуры информационного обеспечения ЦВЦБ. Созданы предпосылки для комплексного анализа технологических характеристик операционно-вычислительной среды ЦВЦБ. Проведен анализ вариантов операционно-вычислительных архитектур. В результате анализа сформирован сводный перечень характеристик приведенных архитектур. В зависимости от требований, предъявляемых к ЦВЦБ, на основе этого перечня может быть выбрана наиболее адекватная операционно-вычислительная архитектура.

1. Allen F., Gu X., Jagtiani J. Fintech, cryptocurrencies, and CBDC: Financial structural transformation in China. J. Int. Money Finance. 2022;124(3-4):102625. https://doi.org/10.1016/j.jimonfin.2022.102625

2. Wang Y.-R., Ma C.-Q., Ren Y.-S. A model for CBDC audits based on blockchain technology: Learning from the DCEP. Res. Int. Bus. Financ. 2022;63(3):101781. https://doi.org/10.1016/j.ribaf.2022.101781

3. Choi K.J., Henry R., Lehar A., Reardon J., Safavi-Naini R. A proposal for a Canadian CBDC. SSRN Electron. J. 2021. https://doi.org/10.2139/ssrn.3786426

4. Chu Y., Lee J., Kim S., Kim H., Yoon Y., Chung H. Review of offline payment function of CBDC considering security requirements. Appl. Sci. 2022;12(9):4488. https://doi.org/10.3390/app12094488

5. Zhang T., Huang Z. Blockchain and central bank digital currency. ICT Express. 2022;8(2):264-270. https://doi.org/10.1016/j.icte.2021.09.014

6. Tsai W.-T., Zhao Z., Zhang C., Yu L., Deng E. A multi-chain model for CBDC. In: 2018 5th International Conference on Dependable Systems and Their Applications (DSA). Dalian, China: IEEE; 2018. P. 25-34. https://doi.org/10.1109/DSA.2018.00016

7. Jin S.Y., Xia Y. CEV Framework: A central bank digital currency evaluation and verification framework with a focus on consensus algorithms and operating architectures. IEEE Access. 2022;10:63698-63714. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2022.3183092

8. Opare E.A., Kim K. A compendium of practices for central bank digital currencies for multinational financial infrastructures. IEEE Access. 2020;8:110810-110847. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2020.3001970

9. Lee Y., Son B., Park S., Lee J., Jang H. A survey on security and privacy in blockchain-based central bank digital currencies. J. Internet Serv. Inform. Secur. 2021;11(3): 16-29. https://doi.org/10.22667/JISIS.2021.08.31.016

10. Ballaschk D., Paulick J. The public, the private and the secret: Thoughts on privacy in central bank digital currencies. Journal of Payments Strategy & Systems. 2021;15(3):277-286. Available from URL: https://www.bundesbank.de/resource/blob/880792/7f4b5efd53026f51a9f53b176859e715/mL/digital-currencies-ballaschk-paulick-data.pdf

11. Monrat A.A., Schelen O., Andersson K. A survey of blockchain from the perspectives of applications, challenges, and opportunities. IEEE Access. 2019;7: 117134-117151. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2019.2936094

12. Hang L., Kim D.-H. Optimal blockchain network construction methodology based on analysis of configurable components for enhancing Hyperledger Fabric performance. Blockchain: Res. Appl. 2021;2(1):100009. https://doi.org/10.1016/j.bcra.2021.100009

13. Lashkari B., Musilek P. A comprehensive review of blockchain consensus mechanisms. IEEE Access. 2021;9:43620-43652. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3065880

14. Auer R., Bohme R. The technology of retail central bank digital currency. BIS Quarterly Review. 2020. Available from URL: https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=3561198

15. Ozili P.K. Central bank digital currency research around the world: a review of literature. J. Money Launder. Control. 2022;26(2):215-226. https://doi.org/10.1108/JMLC-11-2021-0126

16. Bordo M.D., Levin A.T. Central bank digital currency and the future of monetary policy. NBER Working Paper Series. 2017;Working Paper 23711. https://doi.org/10.3386/w23711

17. Zhang J., Tian R., Cao Y., Yuan X., Yu Z., Yan X., et al. A hybrid model for central bank digital currency based on blockchain. IEEE Access. 2021;9:53589-53601. https://doi.org/10.1109/ACCESS.2021.3071033

18. Allen S., Capkun S., Eyal I., Fanti G., Ford B.A., Grimmelmann J., et al. Design choices for central bank digital currency: Policy and technical considerations. NBER Working Paper Series. 2020;Working Paper 27634. https://doi.org/10.3386/w27634

19. Chaum D., Grothoff C., Moser T. How to issue a central bank digital currency. SNB Working Papers. 2021;3. 38 p. https://doi.org/10.2139/ssrn.3965032

20. Netto M.A.S., Menon S., Vieira H.V., Costa L.T., de Oliveira F.M., Saad R., et al. Evaluating load generation in virtualized environments for software performance testing. In: 2011 IEEE International Symposium on Parallel and Distributed Processing Workshops and Phd Forum. 2011. P. 993-1000. https://doi.org/10.1109/IPDPS.2011.244

21. Албычев А.С., Ильин Д.Ю., Никульчев Е.В., Магомедов Ш.Г. Разработка методики экспериментального исследования технологического обеспечения цифровой валюты центрального банка. Вестник РГРТУ. 2022;82:136-146. https://doi.org/10.21667/1995-4565-2022-82-136-146