Background. As the financial systems around the world become more digitized with the use of a card and mobile payments - we see a decrease in willingness to accept cash payments in many countries. These digital payments require a stable network connection to be processed in real-time. In rural areas or during times of crisis where these network connections may be unavailable there is a need to resort to some payment method that works offline. Paper cash is preferred by some because of its anonymous nature and with the realization of blind signatures the concept of digital cash was constructed. Digital cash is a digitized version of the traditional paper cash that values payer privacy and can be spent while both parties are offline with the use of smart cards or other mobile devices. Unlike physical paper cash, digital cash is without additional mitigations easily copied and forged as they only consist of information.

Objectives. The objective of this work is to determine the viability of digital cash as a replacement or complement to today’s paper cash. The results will describe our findings on what technologies are necessary to securely exchange digital cash offline, as well as our findings on whether arbitrary payment amounts can be exchanged efficiently as well as exchanged between users of different banks.

Methods. This work consists of threat modeling to identify the necessary technologies to securely exchange digital cash and what they accomplish. An extensive literature study and theoretical evaluations of state-of-the-art digital cash schemes are also part of the work.

Results. The results show that digital cash can be constructed and exchanged securely with various optional features that make it more or less resemble its physical counterpart. With payer anonymity in the center and the inevitable risk of fraudulent users’ double-spending coins - the identified technologies do their best to reduce the cost-effectiveness of double-spending. Cryptographic solutions, as well as hard-to-tamper-with hardware, are the two key technologies for this. Advancements in cryptography have enabled more efficient storage and spending of digital cash with compact wallets and divisible digital cash.

Conclusions. Digital cash has been a theoretical concept for almost four decades and is becoming more secure and efficient by being reconstructed using more modern cryptographic solutions. Depending on the requirements of the payment system, some schemes support arbitrary amount payment exchanges in constant time, be-tween users of different banks, transferability and some can run efficiently on privacy assuring hard-to-tamper with hardware. No scheme can do it all, but this work shines a light on some important considerations useful for future practical implementation of digital cash.

Bakgrund. Samtidigt som betalningar sker mer digitalt med hjälp av betalkort och mobiltelefoner ser vi hur färre försäljare accepterar kontanter som betalningsmedel. Det är här digitala betalningarna kräver stabil nätverksuppkoppling för att genom-föras och på avlägsna platser och under krissituationer kan den här uppkopplingen bli otillgänglig - vilket leder till ett behov för offline-betalningar. Kontanter används av några på grund av dess anonyma natur och med förverkligandet av blinda signaturer växte konceptet om digitala kontanter fram. Digitala kontanter är som det låter, en digital variant av kontanter som försöker uppnå samma anonymitet samt kunna överföras medan båda parter är offline med hjälp av betalkort eller andra mobila enheter. Till skillnad från fysiska kontanter kan dessa digitala mynt utan speciella åtgärder lätt kopieras och förfalskas eftersom de enbart består av information.

Syfte. Syftet med det här arbetet är att ta redo på huruvida digitala kontanter kan ersätta eller fungera som ett komplement till dagens kontanter, samt ta redo på vilka möjligheter det finns för en implementation av ett sådant system idag. Resultatet ska beskriva våra upptäckter om vilka tekniker som behövs för att på ett säkert sätt kunna överföra digitala kontanter offline, samt våra upptäckter om huruvida godtyckliga summor kan överföras på ett effektivt sätt och mellan kunder av olika banker.

Metod. Metoden vi använder består av att konstruera en hotmodell för att identifiera nödvändiga tekniker för att på ett säkert sätt kunna överföra digitala kontanter och kunna redogöra vad de uppfyller för funktioner. Arbetet innefattar även en omfattande litteraturstudie och teoretiska utvärderingar av toppmoderna digitala kontantsystem.

Resultat. Resultatet visar att digitala kontanter kan konstrueras för att överföras säkert med flera frivilliga funktioner som gör att överföringarna mer eller mindre liknar sin fysiska motsvarighet. Genom att värna om ärliga betalares anonymitet och med en oundviklig risk för dubbelspendering gör de identifierade teknikerna sittbästa för att minska betalningstider och incitamentet att dubbelspendera med hjälp av kryptering och speciell svårmanipulerad hårdvara.

Slutsatser. Digitala kontanter har funnits som ett teoretiskt koncept i snart fyradecennier och blir snabbt säkrare samt effektivare när de byggs om och baseras på nya krypteringslösningar. Beroende på vilka krav man har på sitt betalningssystem kan de byggas för att överföra godtyckliga summor i konstant tidskomplexitet, mellan användare av olika banker, överföras flera gånger likt vanliga kontanter eller med hjälp av svårmanipulerad hårdvara. Inget system kan göra allt idag och det här arbetet kan hjälpa den som vill bygga ett produktionssystem med vilka avväganden som kan göras.