《区块链技术与应用》-07-BTC-挖矿难度

为什么要调整挖矿难度挖矿难度

SHA-256 生成的输出有 256 位，输出空间是 2^256 个可能的值。 调整目标空间的大小简单来说就是让输出值的前几位为0。

挖矿难度与目标阈值成反比，如下图btc挖矿难度对价格影响，其中difficulty_1_target为挖矿难度为1时的目标（0111111...）btc挖矿难度对价格影响，即最小挖矿难度。

改变挖矿难度的原因

系统的总算力得到加强，如果出块难度不变，出块时间就会缩短，无法维持人为选择的10分钟参数。

出块时间短的问题

假设一个区块在 1 秒内产生并传播数十秒，两个节点同时接收一个区块并同时释放一个区块。 这时候就会出现分叉，所以出块时间短，分叉多就成为常态。 太多的分叉不利于系统达成共识，危及系统的安全。 比特币系统假定大部分计算能力掌握在诚实节点手中。 系统的总算力越强，安全性越好，因为发动51%攻击需要的算力越多，多次分叉会导致系统故障。 网络中总算力分散，恶意节点集中算力进行分叉攻击。 此时只有不到51%的算力可以回滚。

以太坊的出块速度是比特币的40倍，即15s。 因此，建立了一个新的共识协议来跨ghost。 这时候分叉产生的孤儿块不能简单丢弃，但也有叔叔奖励。

如何调整挖矿难度

比特币协议规定目标阈值每2016个区块调整一次，大约为两周（2016 * 10min / 60min * 24h = 14天）。 调整公式如下图所示

actual time --- time spent mining the last 2016 blocks
expected time --- 2016 * 10

实际代码中上调和下调限制为4次。