Dragonchain 白皮書

極速交易、後量子安全的去中心化點對點電子現金系統

版本: 1.3 日期: 2026年9月官網: https://www.dragonchain.cc GitHub: https://github.com/dragonchain2026

摘要

Dragonchain 是一個基於工作量證明（PoW）的去中心化點對點電子現金系統，基於 Sugarchain 的 PoW 與難度調整參數（5 秒出塊、Yespower、SugarShield-N510），並將簽名演算法替換為後量子安全的 Falcon-512（借鑑 Tidecoin 的後量子安全思路）。Dragonchain 採用 5 秒出塊時間，躋身全球最快的 PoW 交易確認速度之列，使用 Falcon-512 後量子簽名演算法抵禦未來量子電腦的攻擊，並透過 Yespower CPU 友好挖礦演算法實現「一 CPU 一票」的去中心化。Dragonchain 從未進行 ICO、預挖或私募，屬於完全公平啟動的社群驅動專案。

1. 引言

比特幣 [1] 作為第一個成功的去中心化數位貨幣，證明了基於密碼學證明的電子支付系統的可行性。然而，隨著區塊鏈技術的發展，比特幣面臨兩個核心挑戰：

交易確認速度慢：比特幣 10 分鐘的出塊時間無法滿足日常支付需求
量子計算威脅：比特幣使用的 ECDSA 簽名演算法在量子電腦面前不具備安全性 [2]

Dragonchain 針對這兩個問題提出了系統性解決方案： - 5 秒出塊時間，比比特幣快 120 倍 - Falcon-512 後量子簽名演算法，抵禦量子計算攻擊

Dragonchain 嚴格遵循中本聰提出的「一 CPU 一票」理念，透過 Yespower 演算法確保挖礦權力分散在廣泛的 CPU 設備上，而非集中在 GPU 礦場或 ASIC 礦機手中。

2. 核心參數

參數	值	說明
出塊時間	5 秒	全球最快 PoW 區塊鏈之一
初始區塊獎勵	42.94967296 DRAGON	僅創世塊
前期區塊獎勵	3.32988658 DRAGON	前半年（1-3,153,599 塊）
常規區塊獎勵	0.20807311 DRAGON	半年後，每 4 年減半
減半間隔	25,228,800 塊（約 4 年）
總發行量	21,000,000 DRAGON	約比特幣的總量
創世時間	2026-05-04 21:20:00 CST	Unix timestamp: 1777900800
PoW 演算法	Yespower 1.0.1	CPU 友好型
簽名演算法	Falcon-512	格基後量子密碼學
位址格式	Bech32 (dragon1...)	原生隔離見證
難度調整	SugarShield-N510	510 塊移動視窗（約 42.5 分鐘）
P2P 埠	29000
RPC 埠	28999
預挖/IEO/ICO	無	完全公平啟動

3. 後量子安全

3.1 量子計算威脅

量子電腦對傳統公鑰密碼學構成根本性威脅。Shor 演算法可以在多項式時間內破解 RSA 和橢圓曲線離散對數問題（ECDLP），這意味著比特幣使用的 ECDSA（secp256k1）簽名演算法在足夠強大的量子電腦面前將完全失效。

2020 年 12 月，光子量子電腦展示了相對於傳統超級電腦的「量子優越性」[3]。儘管目前量子電腦的規模尚不足以破解比特幣簽名，但加密貨幣的設計週期應以數十年為單位——當量子電腦成熟時，未做防護的區塊鏈將面臨災難性安全危機。

3.2 Falcon-512 簽名演算法

Dragonchain 採用 Falcon-512（Fast-Fourier Lattice-based Compact Signatures over NTRU）作為數位簽名演算法。Falcon 是由 Gentry, Peikert 和 Vaikuntanathan 於 2008 年提出的格基簽名框架的實作，已於 2022 年被 NIST 選定為後量子數位簽名標準演算法（FIPS 206）[4]。

核心原理：

Falcon 的安全性基於 NTRU 格上的短整數解問題（SIS）。其工作流程如下：

金鑰生成：生成一個 q-ary 格的短基（私鑰）和長基（公鑰）
簽名： a. 生成隨機鹽值 salt b. 計算目標 c = H(msg||salt)，其中 H 是將輸入映射到格上點的雜湊函數 c. 利用短基計算靠近目標 c 的格點 v d. 輸出 (salt, s)，其中 s = c − v
驗證：驗證者接受簽名當且僅當： a. 向量 s 足夠短 b. H(msg||salt) − s 是公鑰生成格上的有效點

Falcon-512 特性：

特性	數值	說明
簽名大小	690 位元組	為程式碼中 padded 最大簽名長度（NIST 標準 Falcon-512 簽名為 666 位元組）；雖大於 RSA/ECDSA，但遠小於 SPHINCS+ 等其他後量子簽名
公鑰大小	897 位元組	緊湊，適合嵌入式設備
經典安全性	~128 位	NIST 安全級別 1（等效 AES-128）
簽名速度	數千次/秒	普通電腦上
驗證速度	比簽名快 5-10 倍
RAM 使用	<30 KB	適合記憶體受限設備

抗量子特性：Falcon 基於格密碼學，目前沒有已知的高效求解演算法——即使在量子電腦的輔助下也是如此。這與基於大數分解或離散對數的傳統密碼學形成鮮明對比。

3.3 Dragonchain 中的 Falcon-512 實作

Dragonchain 將 Falcon-512 完全整合到交易簽名和驗證流程中：

金鑰生成：PQCLEAN_FALCON512_CLEAN_crypto_sign_keypair() 生成公鑰/私鑰對
交易簽名：使用 PQCLEAN_FALCON512_CLEAN_crypto_sign_signature() 對交易雜湊進行簽名
簽名驗證：使用 PQCLEAN_FALCON512_CLEAN_crypto_sign_verify() 驗證簽名有效性

// 簽名大小: 690 位元組 (src/key.h)
#define PQCLEAN_FALCON512_CLEAN_CRYPTO_BYTES_ 690

// 簽名驗證 (src/pubkey.cpp)
int r = PQCLEAN_FALCON512_CLEAN_crypto_sign_verify(
    vchSig.data(), vchSig.size(),
    hash.begin(), 32,
    pch + 1
);

由於 Falcon-512 的私鑰為 1281 位元組（遠大於比特幣 secp256k1 的 32 位元組），無法直接套用 BIP32 以 32 位元組私鑰為基礎的 HD 派生機制，因此它不相容 BIP32 分層確定性（HD）錢包派生。Dragonchain 將此視為對安全性的合理權衡：後量子安全優先於 HD 便利性。對於行動端錢包，Dragonchain 採用非 HD 方案：以助記詞備份並加密單個 Falcon-512 私鑰，而非沿派生路徑派生子密鑰。

4. 工作量證明與共識

4.1 Yespower PoW 演算法

Dragonchain 採用 Yespower 1.0.1 作為工作量證明演算法 [5]。Yespower 基於 scrypt，具有以下特性：

CPU 友好：在目前 CPU 上計算效率較高
GPU 相對不友好：在目前 GPU 上的效率較低
FPGA/ASIC 優勢有限：相比 SHA-256 挖礦，專用硬體的效率優勢明顯更小，但並非完全免疫

這種設計傾向於將挖礦權力分散在廣泛的通用計算設備上，貼近「一 CPU 一票」的去中心化理念。

PoW 驗證流程：

H(Nonce) = Hash(Hash(nVersion, hashPrevBlock, hashMerkleRoot, nTime, nBits, Nonce))

若 H(Nonce) < PoW_Target:
    工作量證明有效 → 廣播新區塊 → 獲得區塊獎勵

最低難度設置（powLimit）：

0x003fffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffffff

較低的 powLimit 使得： 1. 5 秒極速出塊成為可能 2. 低配置 CPU 也能參與挖礦

4.2 難度調整演算法：SugarShield-N510

Dragonchain 採用 SugarShield-N510 難度調整演算法（DAA），該演算法源自 Sugarchain（基於 Zcash 對 Digishield 的改進），使用 510 個區塊（約 42.5 分鐘）的移動平均視窗。

核心公式：

target_{h+1} = avg_N_targets * (1 + (t_N − t₀) / (4 × T × N) − 1/4)

其中 T = 5（目標出塊時間），N = 510（視窗大小）

參數配置：

參數	值	說明
目標出塊時間	5 秒
難度週期	510 塊（42.5 分鐘）
最大下調	32%	每週期
最大上調	16%	每週期
難度調整啟動塊	第 511 塊
難度穩定開始塊	第 512 塊

抗攻擊特性： - 使用未來時間限制（FTL）防範時間戳攻擊：區塊時間戳超過本地網路調整時間（nAdjustedTime）60 秒的區塊將被拒絕 - 當對端時間偏移中位數超過 70 秒時，節點將忽略其時間資料（時間偏移歸零）並記錄警告，不採納該時間源

4.3 最長鏈共識

Dragonchain 遵循 Nakamoto 共識的最長鏈規則：節點始終將累積工作量最大的鏈視為正確鏈，並在其基礎上繼續工作。當兩個節點同時廣播不同版本的下一個區塊時，節點處理第一個收到的區塊但保存另一個分支。下一次出塊時，工作量最大的鏈將成為最長分支，網路上大多數節點將切換到該分支。由於 5 秒出塊時間極短，區塊傳播延遲與孤塊率相對 10 分鐘鏈更高，實際平均出塊時間會略高於 5 秒，算力波動時分叉與重組也更容易發生。

5. 經濟模型

5.1 供給模型

Dragonchain 總發行量嚴格限定為 21,000,000 DRAGON，與經濟意義顯著的比特幣總量一致。

區塊獎勵結構：

階段 1（創世塊, 高度 0）:
  獎勵 = 42.94967296 DRAGON（= 2³² / 10⁸）

階段 2（前期, 高度 1 ~ 3,153,599，約半年）:
  獎勵 = 3.32988658 DRAGON/塊
  總量 ≈ 10,500,000 DRAGON（約佔一半供給）

階段 3（常規, 高度 3,153,600 起）:
  獎勵 = 0.20807311 DRAGON/塊
  每 25,228,800 塊（約 4 年）減半
  共 64 次減半 → 最終獎勵歸零

總供給計算：

總供給 = 42.94967296 + 10,500,000 + Σ(n=0→63) 25,228,800 × 0.20807311 / 2^n
       ≈ 42.94967296 + 10,500,000 + 10,498,870
       ≈ 21,000,000 DRAGON

5.2 發行曲線

Dragonchain 採用前置供給策略： - 前半年釋放總量的一半（10,500,000 DRAGON），快速建立流通 - 半年後進入標準的 4 年減半週期，逐步釋放剩餘部分 - 約 256 年後（按嚴格 5 秒出塊的理論值），所有 DRAGON 被完全挖掘

此設計的優勢： 1. 早期礦工獲得充足的激勵參與網路建設 2. 快速建立的流動性有助於交易所和支付應用整合 3. 長期減半機制持續保持稀缺性

需要權衡的是：前置供給使早期參與者獲得顯著更高的獎勵（前期 3.33 DRAGON/塊，之後驟降至約 0.208 DRAGON/塊，落差約 16 倍），後期礦工激勵明顯減弱，且與「完全公平啟動」存在一定張力——這是有意的設計取捨，而非純優勢。

5.3 與比特幣經濟模型對比

參數	Bitcoin	Dragonchain
總供應量	21,000,000 BTC	21,000,000 DRAGON
出塊時間	10 分鐘	5 秒
初始獎勵	50 BTC	3.33 DRAGON（創世塊 42.95）
減半週期	210,000 塊（~4 年）	25,228,800 塊（~4 年）
減半次數	33 次	64 次
全部挖完	~2140 年	~2282 年
最小單位	1 聰 (0.00000001)	1 聰 (0.00000001)

6. 位址與交易

6.1 Bech32 位址格式

Dragonchain 預設使用 Bech32 編碼（BIP173）的原生隔離見證（Native SegWit）位址，格式為：

dragon1q8e0znwfry08evlqxkawgpl2pfashr8ceg9wfw3

位址解析： - dragon：人類可讀前綴（HRP），標識 Dragonchain 網路 - 1：分隔符 - q：見證版本（v0） - 8e0znwfry08evlqxkawgpl2pfashr8ce：見證程式（32 字元，Base32 編碼的 20 位元組程式） - g9wfw3：校驗和（6 位 BCH 碼）

與傳統位址的對比：

特性	Legacy (Base58)	Bech32 (Native SegWit)
範例位址	S...	dragon1...
大小寫	大小寫敏感	不區分大小寫
QR 碼效率	低	高
差錯檢測	一般	極強（高可靠檢錯）
交易手續費	較高	較低

傳統位址前綴：public key 以 S 開頭，script hash 以 s 開頭。

6.2 原生隔離見證（Native SegWit）

Dragonchain 自創始區塊即預設啟用隔離見證（BIP141/BIP143/BIP147），所有交易預設使用隔離見證格式。相比傳統交易格式：

交易資料更緊湊，手續費更低
消除交易展延性（transaction malleability）
為二層網路擴展（如閃電網路）提供基礎

6.3 交易簽名

每筆 Dragonchain 交易均使用 Falcon-512 演算法簽名。簽名大小為 690 位元組，公鑰為 897 位元組。與 Bitcoin 的 ECDSA（~71 位元組簽名，33 位元組公鑰）相比體積更大，但換來了對量子計算攻擊的長期安全性。

7. 網路架構

7.1 P2P 網路

Dragonchain 採用全分散式點對點網路拓撲，不需要超級節點。每個全節點執行相同的配置和程式碼，透過廣播機制構建自組織網路。

節點執行流程： 1. 新交易廣播到所有節點 2. 每個節點收集新交易並打包為區塊 3. 每個節點執行 PoW 計算，若找到有效證明則廣播到全網 4. 節點收集工作量證明並生成有效的區塊 5. 僅當 PoW 和所有交易有效時，節點接受該區塊 6. 節點透過創建包含前一區塊雜湊的新區塊來表示對目前鏈的接受

7.2 磁碟與頻寬需求

指標	目前值	日增長
區塊數	~2,034,000+	~15,700 塊/天
區塊鏈大小	~1.8 GB	~14 MB/天
年增長	—	~5.1 GB/年

需注意：Falcon-512 簽名（690 位元組）+ 公鑰（897 位元組）使單筆交易的密鑰與簽名體積遠大於比特幣 ECDSA（約 71 位元組簽名 + 33 位元組公鑰）。上述資料為目前低交易負載下的估算，隨交易量上升，儲存與頻寬需求會顯著高於該線性預估。

8. 安全性分析

8.1 量子安全評估

Dragonchain 的抗量子安全等級如下：

攻擊場景	ECDSA (Bitcoin)	Falcon-512 (Dragonchain)
經典電腦攻擊	安全（128 位）	安全（~128 位等效）
Shor 演算法（量子）	完全破解	安全（格問題無已知高效量子解法）
Grover 演算法（量子）	N/A（Grover 不針對簽名演算法；但 PoW 雜湊難度受 Grover 影響，安全性約降為平方根級）	簽名安全性不受影響；但其 SHAKE 雜湊組件同樣承受 Grover 平方根級加速
側信道攻擊	取決於實作	取決於實作；Falcon 因浮點 FFT/取樣環節，側信道防護要求高於 ECDSA，需採用常數時間實作

9. 路線圖

階段	時間	目標
第一階段	2026 Q2	主網上線、全節點發布、挖礦啟動 ✅
第二階段	2026 Q2	區塊瀏覽器上線、官方網站部署 ✅
第三階段	2026 Q3-2027+	Android 手機錢包（SPV）、智慧合約等

10. 結論

Dragonchain 基於 Sugarchain 的 PoW 與難度調整參數，並以後量子安全的 Falcon-512 替換簽名演算法（借鑑 Tidecoin 的後量子安全思路），構建了一個兼具速度與安全性的下一代去中心化電子現金系統。

透過 5 秒出塊時間、Falcon-512 後量子簽名、Yespower CPU 友好挖礦和 SugarShield-N510 難度調整演算法，Dragonchain 在交易速度、量子安全、去中心化程度和經濟模型可持續性方面實現了系統性創新。

作為完全由社群驅動、無預挖、無 ICO 的公平啟動專案，Dragonchain 致力於成為全球使用者可信任的去中心化支付基礎設施。

本專案與 Disney 旗下 Dragonchain（dragonchain.com，代幣 DRGN）無任何關聯，名稱相似僅為巧合。

參考文獻

[1] S. Nakamoto. Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System, 2008. [2] P. W. Shor. Polynomial-Time Algorithms for Prime Factorization and Discrete Logarithms on a Quantum Computer. SIAM Journal on Computing, 1997. [3] IEEE Spectrum. Photonic Quantum Computer Displays 'Supremacy' Over Supercomputers, Dec 2020. [4] Falcon: Fast-Fourier Lattice-based Compact Signatures over NTRU. https://falcon-sign.info/falcon.pdf [5] Yespower. https://www.openwall.com/yespower/ [6] Zenny Kim. Sugarchain: A PoW Blockchain with Fastest Transactions and Halving without Rounding Errors. [7] EverettX. Tidecoin: A Post-Quantum Security Peer-to-Peer Crypto Cash, 2020.

Dragonchain 是一個開源專案，在 MIT 許可下發布。任何人均可自由使用、修改和分發本專案程式碼。