HASH: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。

Scopescan：CyberConnect已于链上部署CYBER合约:8月1日消息，据Scopescan监测显示，Web3社交图谱协议CyberConnect已于3小时前在链上部署CYBER合约，合约地址为0x14778860E937f509e651192a90589dE711Fb88a9，目前尚未进行转账。[2023/8/1 16:11:36]

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。

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。

美国众议院共和党人要求美国SEC就FTX联合创始人被捕一事作出答复:金色财经报道，2023 年 2 月 10 日，美国众议院议员、北卡罗来纳州共和党人帕特里克·麦克亨利和密歇根州共和党人Bill Huizenga致信美国证券交易委员会 (SEC) 主席Gary Gensler，就FTX联合创始人山姆-班克曼-弗里德在众议院金融服务委员会作证前被捕一事寻求答案。McHenry和Huizenga声称，Bankman-Fried被指控和逮捕的时间引起了 \"关于美国证券交易委员会的程序和与司法部合作的严重问题\"。[2023/2/13 12:02:57]

资料来源：KhaledSalah

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。

Celo基金会等发起在Celo上部署Aave V3的提议:12月20日消息，Celo基金会等在Aave治理页面发起在Celo上部署Aave V3的提议，将首先在Snapshot上发起相关提案。在完成部署后，Celo基金会将启动一项奖励计划，以支持AAVE在Celo上的采用和引导性增长。[2022/12/20 21:56:40]

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。

什么是挖矿难度？

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，并接受它作为构建的主链。

Meta前加密货币主管指责美国监管机构放任了对FTX的监管:11月17日消息，Meta前加密货币主管David Marcus在推特上暗指美国监管机构放任了对FTX的监管。其发推文称，值得指出的是：“当我们在2019年6月18日宣布Libra的白皮书时，不到24小时我就被传唤到参议院和众议院作证。与此同时，FTX肆无忌惮地挪用了约100亿美元的客户资金导致现在全面崩溃的局面。”[2022/11/17 13:16:43]

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。

华尔街银行目前正纷纷呼吁美国政府暂缓推出数字美元:6月2日消息，华尔街银行目前正纷纷呼吁美国政府暂缓推出数字美元，并坚称这一由美联储支持的数字货币可能会从银行系统中抽离数千亿美元。

代表美国大型银行的行业组织美国银行家协会（American Bankers Association）和银行政策研究所（bank Policy Institute）日前表示，央行数字货币将成为私人银行存款的直接竞争对手，并降低企业和家庭获得信贷的可能性。美国银行家协会称：我们已经评估了发行央行数字货币的可能影响，很明显，央行数字货币所宣称的好处是不确定的，也不太可能实现，而成本却是真实而尖锐的。基于这一分析，我们认为目前美国推行央行数字货币的理由并不充分。

今年3月，白宫在一份有关加密货币政策的行政令中曾表示，其正把研究和可能开发美国数字美元放在“最紧迫”的位置。[2022/6/2 3:57:52]

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

计算能力

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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