In der Zwickmühle: Offline-Nutzung bei CBDCs

Der Bedarf an Offline-Fähigkeit in einem CBDC für Massenzahlungen

Offline-Transaktionen mit digitaler Währung der Zentralbank (CBDC) können zwischen Benutzern ohne Verbindung zu einer externen Stromquelle oder einem Hauptbuch abgeschlossen werden. Die Offline-Nutzung gilt als wichtiges Merkmal einer CBDC für Massenzahlungen ^[1] und integraler Bestandteil des erfolgreichen Erreichens wichtiger politischer Ziele, einschließlich des fortgesetzten Zugangs der Öffentlichkeit zu Zentralbankgeld. Das ist auch der Schlüssel zur finanziellen Eingliederung und Zugänglichkeit, wenn die Nutzung durch geografische Abgeschiedenheit und/oder Mangel eines Kommunikationsnetzes oder einer Strominfrastruktur eingeschränkt sein kann.

Eine aktuelle Umfrage der Bank für Internationalen Zahlungsausgleich (BIZ) bei Zentralbanken in Schwellenländern stuft die Offline-Nutzung als wichtigstes Merkmal zur Förderung des Zugangs zu Finanzmitteln ein. ^[2] Der Experte für digitale Finanzdienstleistungen, David Birch, stellt fest, dass „eine digitale Währung, bei der Bevölkerungsebene sowohl in Industrie- als auch in Entwicklungsländern funktionieren soll, in der Lage sein muss, offline zu arbeiten. Wenn das nicht offline funktionieren kann, ist das kein brauchbarer Bargeldersatz.“ ^[3]

Die Widerstandsfähigkeit des Zahlungssystems gegenüber Unterbrechungen oder Nichtverfügbarkeit der bestehenden Online-Infrastruktur ist ein weiterer wichtiger Faktor für die Offline-CBDC-Fähigkeit. ^[4] Beispiele für die Schwäche der Online-Infrastruktur gibt es zuhauf: ein achtstündiger Ausfall des europäischen Großbetragszahlungssystems TARGET2, ^[5] Kanadas jüngster massiver Ausfall eines seiner beiden nationalen Telekommunikationsnetzwerke, ^[6] AWS-Unterbrechungen mit erheblichen Folgewirkungen, ^[7] und sogar der Absturz einer noch jungen CBDC für Massenzahlungen Anfang 2022, als das DCash der Eastern Caribbean Central Bank (ECCB) wochenlang offline war. ^[8] Dementsprechend behauptet ein Papier der US-Notenbank, dass „ein CBDC die operative Widerstandsfähigkeit des Zahlungssystems verbessern könnte, wenn es mit Offline-Fähigkeit ausgestattet wäre“. ^[9]

Auch die Offline-Nutzung kann ein entscheidender Differenzierungsfaktor im Leistungsversprechen ^[10] einer CBDC für Endbenutzer im Vergleich zu seiner kommerziellen Bankkarte und seinen elektronischen Gegenstücken sein. Da die Verbraucher den Unterschied zwischen Geschäftsbank- und Zentralbankverbindlichkeiten verständlicherweise nicht zu schätzen wissen, könnte die Offline-Nutzung zusammen mit anderen Funktionen wie Datenschutzverbesserung und Programmierbarkeit die Merkmale sein, die sie davon überzeugen.

Offline-Anwendungsfälle

Offline-Zahlungsszenarien werden durch ihre Beziehung zum Hauptbuch definiert. In einem Papier der Riksbank steht: „Alle CBDC-Zahlungen beinhalten ein Remote-Hauptbuch. Keine CBDC kann wirklich Peer-to-Peer [und] offline sein … wie Bargeld.“ ^[11] Während Bargeld bei der Überweisung abgerechnet wird, muss eine Offline-CBDC-Transaktion in lokalen Hauptbüchern auf Benutzergeräten aufgezeichnet werden. Außerdem ist die Abrechnung ist nicht endgültig und unwiderruflich, bis sie anschließend mit der allgemeinen Zentralbankhaftung abgeglichen wird. Daher werden Designentscheidungen für die Offline-Funktionalität einer CBDC für Massenzahlungen durch den Grad der Asynchronität mit dem Hauptbuch beeinflusst:

• Zeitweilige und vorübergehende Ausfälle: In diesem Fall kann ein System eine gewisse Widerstandsfähigkeit für kurze Netzwerk- oder Stromunterbrechungen aufweisen. Zahlungsdaten für begrenzte Transaktionsbeträge und -volumen können vorübergehend auf CBDC-Geräten gespeichert werden, um sie abzuschließen, wenn die Verbindung wiederhergestellt wurde.
• Verwendung außerhalb der Reichweite: Für bestimmte geografische Gebiete können Transaktionen mit hohem Volumen/Wert oder längere Zeitspannen mit anhaltender Nichtverfügbarkeit von Netzwerkdienstleistungen eine robustere Offline-Verarbeitung erforderlich sein. In diesem Szenario müsste die außerhalb der Reichweite liegende Kapazität durch regelmäßige netzwerkbasierte Authentifizierung und Ausgleich zurückgesetzt werden, ähnlich vielleicht der gelegentlichen PIN-Neueingabe bei kontaktlosen Zahlungskarten.
• Netzferne Nutzung: Dieser Fall würde manipulationssichere Speicherung und Anwendungen erfordern, um das Abrechnungsrisiko für Endbenutzer zu verringern und eine große Anzahl von Transaktionen über einen langen Zeitraum über lokale Geräte zu ermöglichen. Eine netzferne Nutzung würde eine komplexere Verteilung, Interoperabilität und Abgleich erfordern, wenn die Verbindung mit dem Hauptbuch wieder hergestellt wird.

Offline-Herausforderungen

Die Offline-Kapazität bringt jedoch technische und politische Herausforderungen für das CBDC-Design mit sich, unter anderem:

• Doppelte Ausgaben ^[12]und Fälschungen, ^[13] wo die gleichen Wertgegenstände mehr als einmal ausgegeben werden können oder über das verfügbare Guthaben hinausgehen, wenn ein Offline-Gerät gehackt wird oder eine Fehlfunktion aufweist. Tatsächlich könnte ein beeinträchtigtes Gerät eine „Druckmaschine“ aktivieren, die scheinbar gültige Transaktionen generiert, die bis zum Abgleich nicht nachweisbar sind. ^[14] Ein Papier des Weltwirtschaftsforums warnt davor, dass „Doppelausgaben-Transaktionen ohne den Hochsicherheits-Validierungsprozess, der normalerweise online stattfinden würde, an Unternehmen gesendet werden könnten, die offline sind“. ^[15] Dieses Risiko kann durch die Koordination zwischen schlechten Akteuren noch verschärft werden. ^[16] Die Fälschbarkeit von Wertobjekten oder Token ist ein ähnliches Problem, dem jedes CBDC-System sowohl online als auch offline entgegenwirken muss. ^[17]
• Verlust von Geldmitteln: Da die Offline-Nutzung eine gerätebasierte Speicherung erfordert, können Transaktionen und Geldmittel verloren gehen, wenn das Gerät beschädigt, verlegt oder gestohlen wird. Tatsächlich wird das jährliche Risiko eines Verlusts von Geldmitteln auf 8 bis 16 Prozent geschätzt ^[18] und alle Sicherungsdaten zur Wiederherstellung von Geldern führen zu einem doppelten Ausgabenrisiko. ^[19] Ein Papier der Bank of Canada postuliert ein Offline-Ausgaben-„Trilemma“, bei dem ein System nur zwei von drei Funktionen zu einem bestimmten Zeitpunkt anbieten kann: Offline, Ausgaben, Mangel an doppelten Ausgaben und Pflege von Wiederherstellungsdaten. ^[20]
• „Eindeutige“ und „separate“ Benutzergeräte: Die Offline-Zahlung erfordert die Verwendung von eindeutigen Benutzergeräten, die vom globalen Hauptbuch getrennt sind. ^[21] Das ermöglicht die Speicherung und Verarbeitung von Geldmitteln in einer manipulationssicheren Umgebung. Das Gerät muss auch über genügend Interaktivität verfügen, um grundlegende vom Benutzer eingeleitete Vorgänge auszuführen und den aktualisierten Hauptbuch-Status anzuzeigen. Typischerweise wird das Smartphone, das sein internes Trusted Execution Environment (TEE) nutzt, als Hauptkandidat für die Offline-CBDC-Nutzung angesehen. Wie die Riksbank jedoch behauptet, „gibt es solche 100-prozentig manipulationssicheren Geräte leider nicht“. ^[22] Darüber hinaus sind die wirtschaftlichen Anreize für Manipulationen an solchen Geräten stark, und das System würde eine „anmutige Degradation“ nicht unterstützen. ^[23] Die Analyse der Bank of Canada behauptet, dass „die Literatur noch unklar ist, ob manipulationssichere Geräte über lange Zeiträume der Offline-Nutzung unversehrt überleben können“ und dass „jeder CBDC-Wertspeicher und unterstützende Anwendungen, die auf einem Smartphone ausgeführt werden, eine komplexe, Multi-Faktor-Bedrohungsoberfläche haben würden.“ ^[24] Um die finanzielle Eingliederung und den Zugang zu einer CBDC sicherzustellen, müssen Systemdesigner außerdem andere Technologien neben Smart- oder Feature-Phones – wie interaktive Smartcards – entwickeln, die eine Vielzahl von Kosten, Risiken und schwierigen Designproblemen mit sich bringen. ^[25]

Es mag verlockend sein, zu dem Schluss zu kommen, dass mangelnde Konnektivität ein schwindendes Problem ist, insbesondere angesichts anderer politischer Bemühungen zur Ausweitung des schnellen Internetzugangs. ^[26] Ein flächendeckender Breitbandzugang ist jedoch noch in weiter Ferne, insbesondere in dünn besiedelten Gebieten und Entwicklungsländern. ^[27] Daher bleibt die Offline-Fähigkeit ein entscheidendes Merkmal.

Die meisten Zentralbanken behaupten auch, dass eine CBDC auf absehbare Zeit neben Bargeld existieren würde. Während dies einige Offline-CBDC-Herausforderungen vermeiden könnte, besteht die Schwierigkeit darin, dass die Verwendung von Bargeld in fortgeschrittenen Volkswirtschaften zurückgeht – in einigen Fällen dramatisch ^[28]– und damit auch seine Akzeptanz und Verfügbarkeit als Tauschmittel.

Offline-Lösungen

Möglicherweise gibt es potenzielle Abhilfemaßnahmen für die Herausforderungen der Offline-CBDC-Nutzung. Beispielsweise kann die Einschränkung von Offline-Transaktionen nach Betrag und Anzahl der Transaktionen oder Anzahl der „Sprünge“ vor dem Abgleich mit dem integrierten Hauptbuch das Risiko verringern, ebenso wie die Kontrolle der Höhe der verfügbaren Mittel für die Verwendung, den Verlust und mögliche Abwicklungsfehler in Offline-Geräten. ^[29] Dank der lokalen Multi-Faktor-Authentifizierung ^[30] sind auch Offline-Geräte sicherer. Ein Papier der Bank of Canada deutet an, dass auf Offline-Geräten gespeicherte Geldmittel „ablaufen“ könnten, um als Online-Geldmittel neu ausgegeben oder automatisch durch Online-Authentifizierung oder Abgleich mit dem Hauptbuch verlängert zu werden. ^[31]

Die Herausforderung besteht darin, dass vertrauenswürdige Drittanbieter die Sicherheit und Leistung ihrer vorgeschlagenen Lösungen gewährleisten müssen. Dies versetzt die Zentralbanken in eine Lage, in der sie Risiken möglicherweise nicht angemessen kontrollieren können, und in der die Hersteller neben Bedenken hinsichtlich der Robustheit, Integrität und Leistung ihrer Angebote ^[32] „die Kontrolle über die Plattform ausüben und den Zugriff auf kritische Systemkomponenten einschränken können, einschließlich eingebetteter sicherer Enklaven und SIM-Karten (Subscriber Identity Module).“ ^[33]

Fazit

Neben unzähligen anderen Design-Herausforderungen für Zentralbanker bei der Einführung einer robusten, sicheren und weit verbreiteten CBDC für Massenzahlungen stellt die Offline-Nutzung eine besonders heikle Herausforderung dar. Diese Funktionalität muss jedoch wahrscheinlich eingerichtet werden, damit die digitale Währung ihre Ziele erreichen und eine nützliche Zentralbank-Zahlungsalternative für Endbenutzer darstellen kann.

Verweise