一文读懂 BTC 挖矿难度调整

当我第一次了解比特币挖矿的时候，我认为它很简单，就像坐在家里，做着我想做的事情，而我的电脑会投入工作，在我睡觉的时候赚钱。

但不完全是。事实证明，还有很多原因使得上述情况完全不可能发生。

但为了理解其中的原因，我们首先必须理解挖矿的整个概念，以及它在加密货币方面的意义。

挖矿是什么？

从本质上讲，挖矿就是创建新的区块，用交易记录填充它们，并将它们添加到区块链中，让每个人都能看到，并就特定的货币是如何使用的这件事达成一致。

然而，为了添加一个区块，矿工必须解决一个“加密谜题”，或者用更专业的术语来说，他们必须得到一个有效的块Hash。

我不会讲太多的Hash函数相关的知识，但简单地说，Hash是拿到区块的所有信息，然后把它处理，直到它返回一个与此前内容没有任何关系的随机的字母和数字64位十六进制数。

Web3游戏开发商Eyeball Games完成150万美元Pre-Seed轮融资:7月20日消息，Web3游戏开发商Eyeball Games宣布完成150万美元Pre-Seed轮融资，White Star Capital领投，Polygon Ventures、Immutable、Oular、Great South Gate Ventures和数位天使投资人参投。

新融资将用于开发基于NFT的区块链桌球游戏Eyeball Pool，这款游戏最初将在Immutable zkEVM链上发布，后续将拓展至更多区块链，并计划于2024年一季度在移动端上线。此外，Eyeball Games还将推出面向早期用户的NFT通行证。[2023/7/20 11:07:24]

如果你改变了区块上的任何数据，随机数将会有很大的不同，但如果什么都没有改变，它将总是返回相同的内容。

CertiK：EOA地址已将20枚ETH转入Tornado Cash:金色财经报道，据CertiK官方推特发布消息称，EOA地址（0xe971和0xae87）已将20枚ETH（约3.67万美元）转入Tornado Cash。这两个地址的资金都来自被大量出售的STU代币，导致其价格骤跌99.9%。[2023/6/29 22:07:49]

但是如何知道Hash值是否有效呢？这就是难度目标的由来。目标描述一个阈值，并且要使Hash有效，该值必须小于目标。

你可能会问，如果不能更改交易信息，如何获得不同的Hash值呢？在创建Hash时，区块中还有另一个因素要考虑进去——你可以修改它，它被称为nonce。?

数据：在美国钱包的比特币向位于亚洲的钱包转移:金色财经报道，据Glassnode数据显示，评估比特币同比区域供应变化，我们可以观察到根据美国和亚洲交易时间持有的供应量之间形成了一个二分法。可以看到一个近乎相等和相反的供应变化，表明以前在美国钱包的代币向位于亚洲的钱包转移。其中，美国年度供应量变化为-7.5%，而亚洲年度供应量变化为 +6.9%。[2023/5/9 14:52:41]

资料来源：Khaled Salah

矿工们一直在为了这个数字努力，直到输出的Hash值小于目标值。因为Hash值是随机的，所以目标越低，就越难找到一个有效的Hash值。就像掷骰子一样，掷一个小于3的数字比掷一个小于4的数字更难。

那么你如何确定目标的价值呢？这个问题的答案就是我们今天要讨论的话题：挖矿难度。

美SEC前主席：以太坊更像是“百老汇门票”，而非一种募资手段:4月22日消息，前美国证券交易委员会（SEC）主席Jay Clayton在接受CNBC的最新采访中表示，他同意SEC现任主席Gary Gensler的观点，即很大一部分加密货币可能属于证券范畴。在被问到以太坊是否会被认定为潜在未注册证券时，Jay Clayton用百老汇剧院门票做了类比，他解释说，如果作为制作一部百老汇剧并获得未来门票，那么这个门票就会被视为证券，但如果演出成功，门票售出，那么这个门票就不再是证券，而只是门票，这一逻辑也可应用在以太坊上。

Jay Clayton认为以太坊具有更多“百老汇门票”的特征，而不是一种募集资金的手段，不过他也承认自己不知道有关这件事的全部事实。（U.Today）[2023/4/22 14:20:10]

什么是挖矿难度？

去中心化汽车数据洞察网络DIMO启动主网:金色财经报道，去中心化汽车数据洞察网络DIMO Network今天启动了其主网，旨在让用户更好地掌控自己的车辆数据。该公司希望通过使用自己的数据指标来为用户节省汽车购买和服务方面的费用。（The Block）[2022/12/13 21:40:38]

这是不言自明的，但是挖矿的难度仅仅是指为区块找到一个有效的Hash值有多么困难和耗时。一个更好的问题应该是，为什么挖矿一开始就需要有难度？

区块链的全部意义在于在网络中的多个个体之间建立共识，也就是说在一个真理上达成一致。它们是如何做到这一点的呢？它们取网络中最长的有效链，这取决于向它投入了多少工作（计算Hash值所花费的时间），并接受它作为构建的主链。

有了这个难度，就可以确保网络的安全性，因为它可以防止欺诈。如果添加区块很容易，那么有人可能会发送欺诈性交易，然后向网络发送垃圾邮件，以创建他们自己的最长链。然而，由于挖矿困难，为了防止垃圾信息，添加块的过程变慢，平均需要10分钟来挖掘一个块。

这里的棘手之处在于，攻击者可以通过寻找增加计算能力的方法轻松绕过这一困难。幸运的是，我们提前想好了，想出了一种方法让系统控制困难。

挖矿难度如何确定？

定期调整难度，以确保总是平均需要10分钟来挖掘一个区块。在每添加2016个区块后，系统会查看创建这些2016个区块所花的时间。正常情况下，需要2周左右，或20160分钟。如果超过两周，难度就会降低，如果不到两周，难度就会增加。难度可以如下确定。

推导出新难度的公式

正如你可以从反比函数中看到的，如果花费的时间超过2周，分数将小于1，新难度将会减少。如果花的时间超过2周，分数就会大于1，新的难度就会增加。

如果难度降低，目标值就会增加，从而更容易找到有效的散列，反之亦然。最大目标值为1，由此可见难度也与目标值成反比。

难度与目标的关系

为了防止突然的变化，难度的增加或减少不能在一次调整中超过4倍。

但回到我们如何想出目标的问题上，我们需要探索影响挖掘区块所需时间的不同因素。

有两件事可能会影响这段时间：

计算能力

网络中个体的数量

在比特币的早期，你可能已经能够成功地进行挖矿，就像我过去认为的人们所做的那样——用他们的个人电脑。然而，矿工很快被迫升级。

由于挖矿本质上是一场竞赛，人们竞相首先找到Hash值并获得奖励，那些拥有更强大计算机的人将能够在同一时间内做出更多计算结果，因此获胜的机会也会更高。

升级一开始只是简单的从CPU到显卡的转换，但近年来，升级的幅度要大得多，现在所谓的ASIC(特定应用集成电路)--一种专门为挖矿而设计的器件--已经是能够参与竞争所需的最低限度。

但即便如此，你也不太可能赚到任何东西。目前，你可能需要40年才可以开采一个区块。如果你想赚钱，你可能必须加入一个矿池——矿工们联合起来增加他们获胜的可能性。

考虑到所有这些进步和计算机不断变得越来越快的事实，为了跟上它们并保持10分钟的平均速度，挖矿难度必须补偿这一点。

网络的规模

等等，但我们并不是每两周就有更快的电脑，对吧？虽然计算机的不断改进是需要调整机制的主要原因，但该系统也对网络中的个体数量进行了补偿。

矿工越多，找到一个有效Hash值所花的时间就越少，因为在相同的时间内会进行更多的计算结果。因此，当有更多矿工在场时，困难增加，当矿工更少时，困难减少。

总结

所以回到我们一开始的地方--在今天这个时代，用你的PC挖比特币几乎是不可能的，原因是由于设备升级和网络规模增大所做的补偿，导致挖矿难度不断增加。你的PC根本没有计算能力再跟上其他人的脚步，所以你能够成功挖出一个区块的几率非常非常低。

即使系统的设计是为了降低难度，但很少会这样做。更快、更强大的设备不断被开发出来，同时越来越多的人加入了比特币网络。事实上，自2009年1月比特币诞生到2020年11月，已经有250次难度增加，只有53次难度降低。

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