比特币如何保持平均10分钟出一个块?

时间:2021-11-18|浏览:127

难度目标是调节比特币系统中挖掘块所用平均时间的参数,是块头的六个字段之一。

比特币挖掘难度(Difficulty),是挖掘难度的度量,挖掘难度越大,挖出区块就越困难。目标值(Target)与挖掘难度成反比。难度越高,目标值越小。难度目标是通过转换获得目标值,这是一个只有4个字节的字段(为了便于理解,本文将难度目标等同于目标值)。比特币系统通过调整块头的难度目标来控制块挖掘所需的平均时间。

目标值是一个长度为256比特的字符串。换句话说,目标值2^256个可能的值。调整难度目标是调整目标值在整个输出空间中的比例。

比如挖掘就像射击,射出的子弹都会落在一个大目标上。难度目标是在这个大目标上圈出一个范围。范围越小,被射中的难度越大。调整难度目标就是调整这个圈在整个目标中的比例。

随着挖掘计算能力的增加,单位时间的射击次数越多,目标范围被射中所需的时间越短。相反,随着挖掘计算能力的降低,目标范围被击中所需的时间越长。比特币系统追求的平均分块时间为10分钟,需要调整难度目标才能实现。

比特币如何保持平均10分钟出一个块?
每隔2016区块(约14天),比特币系统就会自动调整一个难度目标。当所有区块高度为2016年整数倍时,系统会自动调整难度目标。如果最后一个难度目标调整周期(即之前的2016个区块)平均分块时间大于10分钟,说明挖掘难度偏高,需要降低挖掘难度,增加难度目标(准确地说是目标值);相反,前一个难度目标调整周期平均分块时间小于10分钟,说明挖掘难度较低,需要降低难度目标。

比特币系统的设定,难度目标的上调和下调范围有四倍的限制。例如,假设上一个难度目标调整周期中的2016块,由于计算能力飙升,只需7天就全部挖出来。通过难度目标的调整,难度目标可以减少一倍,平均分块时间可以维持在10分钟左右。但如果计算能力飙升,前2016块全部挖出只需要一天,那么难度目标最小只能调整到原来的四分之一。
比特币的计算能力持续波动。比特币系统通过调整难度目标,使平均分块时间保持在10分钟左右。难度目标与挖掘难度成反比。挖掘难度越大,难度目标越小。当块的高度是2016年的整数倍时,比特币系统会自动调整块上的难度目标。如果在最后一个难度目标调整周期中,平均分块时间超过10分钟,则会降低挖掘难度,增加难度目标;相反,会增加挖掘难度,降低难度目标。难度目标的上下调整范围有4倍的限制。

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