区块链的挖矿难度比特币的挖矿难度

皕利分享 2023年02月12日 09:05 141 0

本篇文章主要给网友们分享区块链的挖矿难度的知识，其中更加会对比特币的挖矿难度进行更多的解释，如果能碰巧解决你现在面临的问题，记得关注本站！

什么是比特币挖矿难度?如何调整?原理是什么?

比特币挖矿难度(Difficulty)，是对挖矿困难程度的度量，挖矿难度越大，挖出区块就越困难。目标值(Target)与挖矿难度成反比。难度越高，目标值越小。而难度目标是目标值通过转化得到，是一个只有 4 个字节的字段(为了便于理解，本文将难度目标等同目标值处理)。比特币系统正是通过调整区块头中难度目标来控制挖出区块所需平均时间的。

目标值是个长度为 256 比特的字符串，换句话说目标值约有 2^256 种可能的取值。调整难度目标就是调整目标值在整个输出空间的占比。

举例说明：挖矿就如射击，所有射出去的子弹都会落在一个很大的靶子上。难度目标就是这个大靶子上圈出一个范围，这个范围越小，被射中的难度就越高。调节难度目标，就是调节这个圈在整个靶子上的占比。

挖矿算力增大，单位时间射击的次数就越多，目标范围被射中所需的时间就越短。反之，挖矿算力减小，目标范围被击中所需的时间就越长。而比特币系统追求的平均出块时间为 10 分钟，这时候就需要调整难度目标来实现。

02 如何调整难度目标？

比特币系统是怎样调整难度目标的呢？在《白话区块链入门 080 | 数说比特币，了解比特币必须知道这 10 个数字》一文中，我们介绍了比特币系统每过 2016 区块(大约为 14 天时间)，会自动调整一次难度目标。所有区块高度为 2016 整数倍的区块，系统就会自动调整难度目标。如果上一个难度目标调整周期(也就是之前 2016 个区块)，平均出块时间大于 10 分钟，说明挖矿难度偏高，需要降低挖矿难度，增大难度目标(准确地说是目标值);反之，前一个难度目标调整周期，平均出块时间小于 10 分钟，说明挖矿难度偏低，需要缩小难度目标。

03 难度目标的可调范围

比特币系统设定，难度目标上调和下调的范围都有 4 倍的限制。举例说明：假设上一个难度目标调整周期内的 2016 个区块，由于算力暴涨，只用 7 天就全部挖出来了，通过难度目标调整，将难度目标缩小一倍，可以将平均出块时间维持在 10 分钟左右，但如果算力暴涨，前 2016 个区块全部挖出只用了 1 天，那么难度目标最小只能调整为原来的四分之一。

04 总结

比特币的算力是持续波动的，比特币系统通过难度目标的调整，使得平均出块时间维持在 10 分钟左右。难度目标和挖矿难度成反比，挖矿难度越大，难度目标越小。当区块高度为 2016 的整数倍时，比特币系统就会在该区块上，自动调整难度目标。如果上一个难度目标调整周期内，平均出块时间超过 10 分钟，那么降低挖矿难度，增大难度目标;反之则提高挖矿难度，减小难度目标。难度目标上调和下调的范围都有 4 倍的限制。

比特币每 2016 个区块(大约 14 天)调整一次挖矿难度，相比于 BCH 每个区块都调整(大约 10 分钟调整一次)，有明显的滞后性。你认为是哪种调整方式更合理呢？为什么呢？欢迎在留言区分享你的观点。

区块链挖矿是什么?区块链如何挖矿

在区块链兴起之前区块链的挖矿难度，矿工专指挖煤矿的工人，群体印象是浑身沾满了煤屑，衣服以外都是黝黑皮肤的男人。区块链诞生之后，矿工不再只是煤矿工人的简称，有了一种全新的含义：从事虚拟货币挖矿的人。

对于没有参与过挖矿的人来说，想要了解区块链挖矿可能是比较难的，所以今天区块链的挖矿难度我们就从最基础的问题说起：区块链挖矿是什么?区块链如何挖矿?

区块链挖矿是什么?

新时代的挖矿有2种，第一种是挖比特币。每一笔交易发生后，并不算完成，交易数据必须写入数据库，才算成立，对方才能真正收到钱。首先，所有的交易数据都会传送到矿工那里，矿工负责把这些交易写入区块链，完成挖矿获得收益。

第二种则是挖山寨。零币、门罗币、以太币、莱特币、比特股等各种“山寨币”。组装好一台矿机后，连接指定的矿池，根据特定的算法，开始满负荷运算，完成一个计算周期即可获得“一枚”虚拟货币。然后再将“这枚”货币放在网上交易平台，套现。

区块链如何挖矿?

最初的时候，用电脑CPU就可以挖到比特币，比特币的创始人中本聪就是用他的电脑CPU挖出了世界上第一个创世区块。然而，CPU挖矿的时代早已过去，现在的比特币挖矿是ASIC挖矿和大规模集群挖矿的时代。

如果你想成为一名矿工，其实也比较简单，购买一台专用的挖矿设备，就可以开始挖矿了，挖矿不需要亲自动手，实际是由电脑在执行特定的运算，对于矿工来说只要保证矿机电力供应和网络连接就可以了。

区块链挖矿还能赚钱吗?

最初的时候，的确有人通过区块链挖矿致富，但是随着挖矿人数的增多，矿工之间也存在很大的竞争，利润空间被压缩得越来越小，加上挖比特币一台机器上万元，一年也挖不出一个币，投入成本高，产出少，如果又遇上市场行情不利的话，矿工基本亏钱。

因此除了挖矿之外，越来越多的投资者选择投资外汇赚钱，和挖矿不同，外汇的投资成本极低，如巨汇ggfx最低8美金即可交易，做多做空双向操作，无论是涨势还是跌势，投资者都可交易获利。对于时间繁忙又想投资赚钱的人来说也很方便，把巨汇ggfx的MT4交易软件下载到手机上，就能随时通过手机了解最新的市场行情和参与交易，最快秒速成交订单，简单快捷，赚钱的效率极高，所以除了挖矿，这也是不错的致富途径。

挖矿并不是一件容易的事情，挖矿非常消耗资源，因为虚拟货币生成的计算难度非常高，而且在不断的变化，在全球范围内每生成2016个数据块之后，挖掘虚拟货币的难度就会增加一次，所以普通人在加入矿工行列之前，要从各方面多做考虑。

区块链的挖矿难度比特币的挖矿难度

比特币挖矿难度和算力有什么关系

2009年1月3日区块链的挖矿难度，中本聪(Satoshi Nakamoto)在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上区块链的挖矿难度，中本聪挖出区块链的挖矿难度了比特币的第一个区块，并获得了50个比特币的奖励。这标志着加密数字货币时代的来临。

创世区块是区块链技术中的第一个区块，是区块链中非常独特的一环，因为它是第一个区块——整个数字基础设施中唯一没有与前一个区块连接的区块。

比特币最早的挖矿难度只有1个哈希值，可以用最弱的消费者级别的CPU来开采比特币，而且有很大的机会获得比特币。

在随后的几年里，随着交易所建立，比特币持有者之间的交易活动变得更有组织性。挖矿的难度显著增加，它需要越来越强大的处理器，到后来升级到图形处理器。2013年，专门的ASIC挖矿硬件开始出现，性能甚至远远超过最强大的图形处理器。

到2013年底，比特币挖矿难度首次达到了1个Giga hash哈希值。这是创世纪块挖矿难度的1000*1000*1000倍。之后，比特币的挖矿难度又增加了数千倍。

挖矿难度是为了保证让比特币新区块的产生速度在平均每10分钟产生一个而设置的动态参数。

每挖2016个块便会做出一次调整，调整的依据是前面2016个块的出块时间，如果前一个周期平均出块时间小于10分钟，便会加大难度，大于10分钟，则减小难度，目的是为了保证系统稳定的每过10分钟产出一个块，所以难度调整的时间大概是2周(2016 * 10 分钟)。

比特币挖矿形同猜数字谜，矿工要找出一个随机数(Nonce)参与哈希运算 1Hash(Block+Nonce)，使得区块哈希值符合难度要求。算力指计算机每秒可执行哈希运算的次数，也称为哈希率(hashrate)。一个矿机每秒钟能做多少次hash碰撞，就是其“算力”的代表，单位写成 hash/s或者H/s。

算力单位区块链的挖矿难度：

1 KH/s = 1000 H/s

1 MH/s = 1000 KH/s

1 GH/s = 1000 MH/s

1 TH/s = 1000 GH/s

1 PH/s = 1000 TH/s

1 EH/s = 1000 PH/s

全网算力是btc网络中参与竞争挖矿的所有矿机的算力总和。当前难度周期全网算力会影响下一个周期的难度调整，如果全网算力增加，挖矿难度增大，单台矿机固定时间的产出就会减少。

那么，已知当前全网算力，下一个周期难度将如何调整呢?

根据公式：

难度 * 2^32 / 全网算力 = 出块时间

出块时间要稳定在10分钟，也就是600s:

难度 = 600 * 24.42 * 10^18 / 2^32

= 3.46e+12

那么，在3.46e+12的难度下，一台算力为14TH/s的矿机平均要花多长时间才能出一个块呢?

根据公式：

难度 * 2^32 / 算力 = 出块时间

有：

3.46 * 10^12 * 2^32 / 14 * 10^12

= 1.06e+9 s

结果大概是12270天。

原本中本聪设计的是一个公平的完全去中心化的一个数字货币系统，每个人都可以使用个人电脑进行挖矿。然而，有利可图时大量新算力不断加入，矿工竞争激烈，使得单个矿工的挖矿成功率几乎为零。

2011 年起矿池出现，大量矿工纷纷加入矿池，以稳定收入，摊薄成本。大量算力融入，使得比特币挖矿难度越来越大。数字货币挖矿业形同军事竞备，挖矿设备不断更新迭代，不再遵循摩尔定律。

自学区块链（六）BTC-挖矿难度

我们来看下挖矿的计算公式

H(block header) target，这个target就是目标阈值

BTC用的哈希算法是SHA-256，它产生的哈希值是256位，那么就有2^256种取值，这个就是他的输出空间，要增大挖矿难度，就调节目标值在这个输出空间所占的比例。

挖矿难度和目标阈值是成反比的，当算力强时，调节难度，使目标阈值变小。

不调节难度，随着矿工数量增多，随着算力的上升，那么挖到区块的时间就会变短，从10分钟缩短到1分钟甚至几秒钟，这个会带来什么样的问题呢？可能很多人觉得这不是挺好吗，交易等六个确认就会缩短时间了，交易就会变快了。其实出块时间缩到很短，风险是很大的，因为网络延迟，出块时间变短，不同节点很可能接到不同的区块信息，导致会有很多分叉节点出现。矿工会根据自己认为正确的区块接着挖。这种情况下，恶意节点发动分叉攻击就比较容易成功，因为诚实节点的算力被分散了。

导致不需要51%的算力就能成功，所以缩短出块时间是不利于BTC系统的稳定的。虽然10分钟不一定是最优的时间，但是也算是比较合理的。

下面是算力增长曲线

下面是挖矿难度曲线

下面是平均出矿时间

我们来看下难度公式：每2016个区块调整一次挖矿难度，10分钟出一个平均算下来是两星期调整一次。

previous_difficulty是上一次的挖矿难度，分母是最近2016个区块花费的时间

每个节点挖矿是独立的，BTC的协议也是开源的，会不会有矿工不修改挖矿难度呢？可能性是存在的，但是不影响结果，因为广播给其他节点需要独立验证block header的哈希值，这个header里面有难度的一个压缩编码，修改难度产生的结果是不会被诚实的节点认可的。