SOL:白話區塊鏈入門085 | 比特幣是如何維持平均10分鐘出一個區塊的_比特幣

作者 | 晏文春出品｜白話區塊鏈

之前有讀者在《白話區塊鏈入門038 |  比特幣礦工一天賺多少錢？》留言區提問：

1、誰最先找出難題的答案，誰就獲得了這一次的記賬權，其中比特幣系統出的難題是什么樣子的？2、隨全網算力的提高，難題的的難度系數亦提高，這是怎么實現的？

對于第一個問題，白話區塊鏈曾在《一個經典的故事，讓你3分鐘搞懂比特幣挖礦》一文給出過解釋：

比特幣系統給礦工出的難題就是讓礦工找出符合要求的隨機數。礦工構造區塊，確定區塊頭中其他5個字段，另一個需要不斷試錯的變量就是隨機數。只有符合要求的隨機數才能召喚“神龍”。符合要求的意思是：對整個區塊頭取哈希值，使得該哈希值小等于難度目標（準確的說是小于目標值Target）。

a16z過去24小時向SolidLizard和Solidly V2兩個協議注入資金:金色財經報道，據鏈上分析師@0xsurferboy在社交媒體上發布的數據顯示，a16z在過去24小時內一直在向SolidLizard和Solidly V2兩個協議注入資金。1天前，a16z的投資組合中SolidLizard的鎖定資金為200萬美元，Solidly為0美元，就在約14小時前，a16z買入并在WETH-USDC池中又增加了150萬美元，APR為58%-145%，695枚SLIZ被鎖定，APR約為130%。而在大約4小時前，a16z又向USDC-USDT Solidly V2池中增加了520萬美元，這一系列操作迅速將SolidLizard鎖倉量推升到6030萬美元并躋身Arbitrum鏈上鎖倉量排名前十，而一周前SolidLizard鎖倉量僅為1200萬美元，目前增幅達到400%。[2023/2/20 12:18:00]

我們今天主要來回答第二個問題：比特幣系統挖礦難度目標是什么，它是怎么調整的？

Signature Bank與Silvergate向美國聯邦住房貸款銀行貸款總額超100億美元:金色財經報道，Signature Bank 在 2022 年第四季度向當地住房貸款銀行貸款近 100 億美元，Silvergate Capital 也向住房貸款銀行貸款至少 36 億美元。美國聯邦住房貸款銀行是美國根據《1932 年住房貸款銀行法》建立的住房金融機構。全美共有 12 家。該銀行目前正在將資金注入銀行系統，使銀行通過政府的隱性支持獲得低利率貸款。[2023/1/22 11:25:41]

 01 什么是難度目標？

難度目標是比特幣系統中調控挖出區塊所用平均時間的參數，是區塊頭中6個字段之一。

印度計劃在擔任G20輪值主席國期間制定加密監管框架:10月16日消息，印度財政部長Nirmala Sitharaman表示，印度的目標是在明年擔任G20輪值主席國期間制定加密貨幣的標準操作程序，并強調所有國家都希望這項技術能夠繼續存在，但不要被濫用。

Sitharaman指出，與G20、世界銀行或任何此類組織有關聯的機構正在對與加密貨幣或加密資產相關問題進行評估和研究，“我們肯定希望整理所有這些東西并做一些研究，然后將其提交給G20，以便成員們可以進行討論，并希望能達成一個框架或SOP，以便全球各國可以有一個技術驅動的監管框架。”

據悉，印度將在2022年12月1日至2023年11月30日擔任G20輪值主席國。從2022年12月開始，在其擔任主席國期間，印度預計將在全國舉辦200多場G20會議。（Business Standard）[2022/10/16 17:28:03]

比特幣挖礦難度（Difficulty），是對挖礦困難程度的度量，挖礦難度越大，挖出區塊就越困難。目標值（Target）與挖礦難度成反比。難度越高，目標值越小。而難度目標是目標值通過轉化得到，是一個只有4個字節的字段（為了便于理解，本文將難度目標等同目標值處理）。比特幣系統正是通過調整區塊頭中難度目標來控制挖出區塊所需平均時間的。

美聯儲：加密貨幣給銀行、客戶和整個金融系統提供了機會:金色財經報道，Bitcoin Archive發推，美聯儲表示加密貨幣給銀行、客戶和整個金融系統提供了機會。[2022/8/21 12:37:50]

目標值是個長度為256比特的字符串，換句話說目標值約有2^256種可能的取值。調整難度目標就是調整目標值在整個輸出空間的占比。

舉例說明：挖礦就如射擊，所有射出去的子彈都會落在一個很大的靶子上。難度目標就是這個大靶子上圈出一個范圍，這個范圍越小，被射中的難度就越高。調節難度目標，就是調節這個圈在整個靶子上的占比。

挖礦算力增大，單位時間射擊的次數就越多，目標范圍被射中所需的時間就越短。反之，挖礦算力減小，目標范圍被擊中所需的時間就越長。而比特幣系統追求的平均出塊時間為10分鐘，這時候就需要調整難度目標來實現。

 02 如何調整難度目標？

比特幣系統是怎樣調整難度目標的呢？在《白話區塊鏈入門080 |數說比特幣，了解比特幣必須知道這10個數字》一文中，我們介紹了比特幣系統每過2016區塊（大約為14天時間），會自動調整一次難度目標。所有區塊高度為2016整數倍的區塊，系統就會自動調整難度目標。如果上一個難度目標調整周期（也就是之前2016個區塊），平均出塊時間大于10分鐘，說明挖礦難度偏高，需要降低挖礦難度，增大難度目標（準確地說是目標值）；反之，前一個難度目標調整周期，平均出塊時間小于10分鐘，說明挖礦難度偏低，需要縮小難度目標。

 03 難度目標的可調范圍

比特幣系統設定，難度目標上調和下調的范圍都有4倍的限制。舉例說明：假設上一個難度目標調整周期內的2016個區塊，由于算力暴漲，只用7天就全部挖出來了，通過難度目標調整，將難度目標縮小一倍，可以將平均出塊時間維持在10分鐘左右，但如果算力暴漲，前2016個區塊全部挖出只用了1天，那么難度目標最小只能調整為原來的四分之一。

 04 總結

比特幣的算力是持續波動的，比特幣系統通過難度目標的調整，使得平均出塊時間維持在10分鐘左右。難度目標和挖礦難度成反比，挖礦難度越大，難度目標越小。當區塊高度為2016的整數倍時，比特幣系統就會在該區塊上，自動調整難度目標。如果上一個難度目標調整周期內，平均出塊時間超過10分鐘，那么降低挖礦難度，增大難度目標；反之則提高挖礦難度，減小難度目標。難度目標上調和下調的范圍都有4倍的限制。

比特幣每2016個區塊（大約14天）調整一次挖礦難度，相比于BCH每個區塊都調整（大約10分鐘調整一次），有明顯的滯后性。你認為是哪種調整方式更合理呢？為什么呢？歡迎在留言區分享你的觀點。

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