Bitcoin採礦難度如何調整？

了解Bitcoin採礦困難

Bitcoin採礦難度是確保Bitcoin網絡的穩定性和安全性的關鍵機制。它指的是在區塊鏈中找到新區塊的難度。不管將總計算功率（哈希酸鹽）應用於網絡，將困難調整以保持每個塊的一致塊時間約為10分鐘。沒有此調整，更快的硬件或更多礦工可能會大大縮短塊之間的時間，從而破壞網絡的可預測性。

難度被編碼為塊標頭中的32位整數，並每2016塊重新計算。該數字表示塊的哈希必須滿足或以下才能被視為有效的目標閾值。目標越低，難度越高，則需要更多的計算工作才能找到有效的哈希。

困難多久一次調整一次？

Bitcoin網絡在每個2016年塊中都重新計算採礦難度，鑑於10分鐘的平均塊時間，大約每兩週一次。將此間隔用於Bitcoin協議中，並確保調整足夠頻繁以響應網絡哈希酸鹽的變化，但不會太頻繁地引起不穩定性。

調整是基於挖掘前2016年蓋帽所需的實際時間，而預期的時間為20,160分鐘（2週）。如果實際時間較短，那麼難度會增加。如果更長，難度會減少。此反饋循環可以使塊生產穩定。

難度調整背後的公式

使用以下公式計算新難度：

new_difficulty = old_difficulty×（MATEA_TIME_FOR_FOR_2016_BLOCKS / 20160分鐘）

但是，在單個調整期間難以改變的難度有多大限制。 Bitcoin協議實施每次調整的最大更改為4倍（300％）或0.25倍（-75％） 。由於哈希酸鹽突然變化，例如大型採礦農場即將上網或關閉，因此該上限可防止極端搖擺。

例如，如果在10,080分鐘（1週）內開采了最後一個2016年街區，則實際時間是預期時間的一半。假設它不超過4倍蓋，難度將加倍。相反，如果花費了30,240分鐘（3週），那麼難度將減少到上一個水平的三分之二，再次尊重0.25倍的地板。

逐步調整困難的過程

• Bitcoin網絡中的每個完整節點都跟踪上一個2016塊窗口中每個塊的時間戳
• 當一個節點在上次調整後接收2016塊時，它計算了該窗口中的第一個和最後一個塊之間的總時間差
• 該節點計算實際時間與預期時間的比率（20,160分鐘）
• 它乘以以前的困難
• 將結果夾緊以確保其增加超過4次或減少超過4倍
• 新的難度目標被編碼到下一個區塊的塊標頭中，所有礦工都必須使用此新目標進行工作證明計算

這個過程是完全分散的和自動的。沒有中央權力決定困難；每個節點都獨立執行相同的計算，並就正確的值達成共識。如果礦工試圖使用過時或不正確的困難，則將被網絡拒絕。

時間戳在難度調整中的作用

塊時間戳在計算難度中起著關鍵作用。每個塊標頭都包含一個必須符合特定規則的時間戳：它必須大於過去11個塊的中值，並且比網絡調整後的時間和2個小時要小。這些規則阻止礦工操縱時間戳，以人為地影響未來的難度調整。

但是，由於時間戳是礦工設定的，並且可能略有不准確，因此該系統依賴於網絡的總體行為。在2016年的塊中，次要時間戳變化的平均變化，確保了難度調整仍然強大。在極少數情況下，如果許多礦工串通以操縱時間戳，它可能會偏向調整，但是遊戲理論和經濟激勵措施阻礙了這種行為。

哈希拉特波動對難度的影響

當大型採礦業務上網（例如廉價電力的地區的新數據中心）時，網絡橋樑尖峰。這會導致平均發現障礙物的速度快於10分鐘。在下一個2016塊窗口之後，難度將大大增加以補償。相反，在諸如採礦重型地區的監管鎮壓或停電之類的事件中，哈希拉特可能會急劇下降，從而導致塊需要更長的時間。然後，下一個難度調整將減少，使開採再次更容易。

例如，在中國在2021年禁止加密貨幣開采之後，哈希拉特下降了50％以上。隨後的難度調整將目標降低了約28％，這是Bitcoin歷史上最大的下降之一，允許其餘的礦工繼續盈利。

礦工如何適應困難變化

礦工必須不斷監視難度調整以保持盈利。當困難增加時，相同的硬件每單位時間的獎勵較少。一些礦工可能會關閉變得無利可圖的老年人。其他人可能會搬遷到電力成本較低的地區。

採礦池通過將哈希酸鹽和分配獎勵成比例地幫助各個礦工平滑差異。即使有困難的變化，泳池參與者也會根據他們的貢獻工作獲得穩定的支出。礦工還使用難度重置計算器和盈利能力估計器等工具來預測變化並優化操作。

常見問題

問：難以調整每個2016塊多次調整一次嗎？不，Bitcoin協議僅允許每個2016塊都難以調整。即使在短期內發生巨大變化，中間塊也不會觸發重計算。

問：如果網絡哈希拉特下降到零，會發生什麼？如果沒有礦工活躍，則停止產生塊。但是，在延遲延遲（超過幾個困難時期）之後，難度最終會下降到最低允許的水平，從而使任何返回的礦工更容易重新啟動網絡。

問：所有Bitcoin節點的困難是否相同？是的，所有充分驗證節點都使用相同的2016塊窗口和公式計算相同的難度值。這確保了整個網絡的共識。

問：如何確定最初的採礦難度？創世紀塊使用了硬編碼的初始難度。從那時起，每個調整都基於先前的2016塊，從而創建了一個從塊1到現在的連續重新計算鏈。