難度調整

難度調整的英文名為Difficulty Retargeting。挖掘是找到新的比特幣區塊的隨機過程，從而確認用户的交易。這必然是具有競爭性和能源密集型的過程。為了確保網絡順利可靠，每隔兩週，挖礦難度會根據期間開採的區塊數量而進行調整。區塊之間的平均目標間隔為10分鐘。

每兩個星期的週期被分為2016個10分鐘的時段。

由圖1可以看到區塊頭主要包含以下幾部分：

標記着當前區塊是在什麼版本的bitcoincore系統版本下產生的;比特幣主鏈(main)上有兩種版本號的區塊，分別為1和2（此處以比特幣舉例説明）

記錄這個區塊生成的時間，精確到秒。每誕生一個新的區塊，就會被蓋上相應的時間戳，這樣就保證整條鏈上的區塊都按照時間順序進行排列。

大小4字節，該字段標記着當前區塊被“挖”出來的難度，即挖出該區塊的難度係數。對比特幣而言，每產生2016個區塊，數據區塊運算難度會調整一次。（比特幣區塊鏈網絡能夠自動調整挖礦的難度，讓礦工每10分鐘才挖出一個區塊）

大小4字節，當前區塊工作量證明的參數。當“礦機”節點經過Hash計算（哈希碰撞）出的值為該隨機數時，即為“挖礦”初步成果(經過後續六個區塊的認證之後，才是真正的成果，終態)

也稱“父區塊哈希值”，大小32字節，為當前區塊前一個區塊的區塊頭的Hash值，這個哈希值通過對前一個區塊的區塊頭數據進行哈希計算（SHA256算法）得出。

所有交易信息先進行兩個一組的哈希計算。Hash 1 和 Hash 2 合併成一個新字符串，然後算出這個字符串的哈希值，我們記做Hash（1&2）；Hash 3 和 Hash 4 同上辦法處理，得到 Hash（ 3&4），再往上算，Hash（1&2）、Hash（3&4）這兩個字符串又合併，接着進行哈希運算，這個最後的哈希值就是區塊頭的Merkle樹根。

在通過“挖礦”得到比特幣的過程中，我們需要找到其相應的解，而要找到其解，並沒有固定算法，只能靠計算機隨機的哈希碰撞。一台礦機每秒鐘能做多少次哈希碰撞，就是其“算力”的代表，單位寫成hash/s。算力可以簡單的理解為計算能力。主流的礦機為14T左右的計算量級，即一台礦機就能每秒做至少1.4*10的13次方次哈希碰撞，我們可以説，這一台14T規格的礦機就有14T的算力。礦工所掌握的所有礦機佔比特幣全網總算力的百分比是多少，就代表TA在這10分鐘競爭中能夠獲勝的概率就是多少。舉個例子，如果比特幣全網的算力是100，而某個礦工擁有10的算力，那麼TA每次競爭記賬成功的概率就是1/10。

比特幣的區塊平均每10分鐘生成一個。這就是比特幣的心跳，是貨幣發行速率和交易達成速度的基礎。不僅是在短期 內，而是在幾十年內它都必須要保持恆定。在此期間，計算機性能將飛速提升。此外，參與挖礦的人和計算機也會不斷 變化。為了能讓新區塊的保持10分鐘一個的產生速率，挖礦的難度必須根據這些變化進行調整。事實上，難度是一個動 態的參數，會定期調整以達到每10分鐘一個新區塊的目標。簡單地説，難度被設定在，無論挖礦能力如何，新區塊產生 速率都保持在10分鐘一個。

那麼，在一個完全去中心化的網絡中，難度的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。 每2,016個區塊中的所有節點都會調整難度。難度的調整公式是由最新2,016個區塊的花費時長與20,160分鐘（即 這些區塊以10分鐘一個速率所期望花費的時長）比較得出的。難度是根據實際時長與期望時長的比值進行相應調整的 （或變難或變易）。簡單來説，如果網絡發現區塊產生速率比10分鐘要快時會增加難度。如果發現比10分鐘慢時則降低難度。

總結一下，公式如下：

New Difficulty = Old Difficulty \* \(Actual Time of Last 2016 Blocks / 20160 minutes\)

雖然目標校準每2,016個塊發生，但是由於Bitcoin Core客户端的一個錯誤，它是基於之前的2,015個塊的總時間（不應該是2,016個），導致重定向偏差向較高難度提高0.05%。 ^[1]