如何確定比特幣開采的塊時間？

要點：

• 比特幣的塊時間不是固定的，而是目標10分鐘。
• 該目標是通過難以調整機制來實現的。
• 採礦哈希速率，因此礦工競爭直接影響阻止時間。
• 網絡擁塞可能會間接影響阻止時間。
• 了解這些因素的相互作用對於理解比特幣的塊生成過程至關重要。

如何確定比特幣開采的塊時間？

比特幣的設計旨在使每10分鐘的穩定塊生成率約為一個街區。但是，這不是固定值。塊之間的實際時間會波動，有時更短，有時更長。這種可變性是系統自我調節機制固有的。

這種機制的核心在於“難度”的概念。困難動態調整了解決挖掘塊所需的加密難題所需的計算工作。這種調整大約每兩週（2016年）進行一次。該算法分析了生成前2016年塊所需的時間。

如果以前的2016塊被開采的速度快於10分鐘目標，則難度會增加。這使得礦工更難解決難題，從而延長了找到下一個區塊的時間。相反，如果以前的2016塊花費了10分鐘以上的時間，那麼難度會減少，從而使礦工更容易找到下一個障礙並縮短平均塊時間。

這種困難調整機制充當負反饋循環，長期使平均塊時間接近10分鐘目標。但是，短期波動是正常且預期的。

哈希速率或專用於比特幣開采的總計算能力會顯著影響實際的塊時間。較高的哈希速率意味著更多的礦工正在競爭解決難題，從而導致較短的塊時間。相反，較低的哈希速率會導致更長的塊時間。這是因為較高的哈希速率增加了在較短的時間範圍內發現塊的概率。

儘管難度調整目標的目標時間為10分鐘，但其他因素可能會巧妙地影響實際時間。例如，網絡擁塞可以稍微影響塊傳播。擁擠的網絡可能會延遲新開采的塊的傳播，從而使塊時間看起來比實際更長。這是因為礦工需要在開始處理下一個礦場之前就知道一個新的區塊。緩慢的傳播不會改變採礦難度，但確實會影響整體感知到的塊生成時間。

比特幣開采的過程本身涉及幾個步驟：

• 交易驗證：礦工將未決的交易收集到一個區塊中。
• 塊標題創建：創建一個標題，其中包含有關交易的詳細信息。
• 哈希：礦工執行計算密集的哈希操作。
• 找到解決方案：目標是找到一個符合當前難度目標的哈希。
• 塊廣播：找到解決方案後，礦工將廣播網絡的塊。
• 區塊鏈增加區塊：其他節點驗證並將塊添加到區塊鏈中。

這些步驟中的每個步驟（尤其是哈希步驟）所花費的時間直接影響整個塊時間。哈希步驟所需的時間越長，塊時間的時間就越長。

10分鐘目標是比特幣設計中的關鍵參數。它可以平衡對快速交易確認的需求與分散網絡提供的安全性。較短的塊時間可能會導致安全性降低，而較長的塊時間可能會損害交易速度。動態難度調整機制可確保比特幣在這兩個競爭需求之間保持平衡。

常見問題：問：如果塊時間從10分鐘開始顯著偏離，會發生什麼？

答：雖然短期波動是正常的，但持續的較大偏差表明問題。始終較短的塊時間可能表明哈希速率過高，可能會引起人們對網絡集中化的擔憂。始終較長的塊時間可能表明較低的哈希速率，可能會增加交易確認時間。困難調整機制旨在隨著時間的流逝糾正這些偏差。

問：礦工可以操縱塊時間嗎？

答：個別礦工無法操縱塊時間。難以調整機制，再加上網絡的分散性質，可防止任何單一實體都顯著影響平均塊生成時間。雖然礦工可能會發現一個比平均水平稍快或較慢的塊，但在整個網絡活動的更廣泛背景下，這種效果可以忽略不計。

問：難度調整算法如何精確計算新難度？

答：該算法使用相對簡單的公式。它比較了將最後一段2016年蓋帽與預期時間（2016年街區 * 10分鐘）進行比較。實際和預期時間之間的比率決定了調整難度的因素。然後將這個因素乘以當前難以獲得新難度的困難。確切的公式是公開可用的，是比特幣協議的一部分。

問：塊時間會影響交易費用嗎？

答：是的，是的。更高的網絡擁塞（通常導致更長的障礙物）增加了對塊包容性的競爭，從而在用戶競爭以使交易優先級時提高了交易費用。較低的網絡擁塞（可能較短的塊時間）通常會導致較低的交易費用。塊時間本身並不直接定價為費用，而是影響阻止時間的基本條件會影響費用市場。