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挖矿诱因 - 第一部分 - 难度调整的经济学 | BitMEX Blog

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挖矿诱因 – 第一部分 – 难度调整的经济学

BitMEX Research 29 Sep 2017

摘要：这章比较了比特币与传统资源开采的挖矿经济学。我们将着眼于难度调整机制如何影响挖矿业的盈利能力以及一些潜在的不利影响。

比特币采矿业之难度调整

挖掘是找到新的比特币区块的随机过程，从而确认用户的交易。这必然是具有竞争性和能源密集型的过程。为了确保网络顺利可靠，每隔两周，挖矿难度会根据期间开采的区块数量而进行调整。区块之间的平均目标间隔为10分钟。

每两个星期的周期被分为2016个10分钟的时段。

如果在两个星期的周期内有超过2016个区块被挖掘，挖矿则变得更困难，因此如果哈希值保持不变，预计在接下来的两周内将每10分钟发现一次区块。

如果在两个星期的时间内少于2016个区块被挖掘，挖矿就变得不那么困难了，因此如果哈希值保持不变，预计在接下来的两周内将每10分钟会发现一次区块。

任何一个周期的最大调整是4的基数（即旧有难度的25％至400％的范围）。

下图显示了过去两个月中的难度调整（红线）和经计算的两周哈希率估量波动（绿线）。

采矿业平衡和误解: 这意味着矿工们无法赚取利润

理论上，当外部因素变化时，难度调整会使系统处于平衡状态。例如以下比特币价格突然上涨的情况：

比特币价格上涨

因为矿工赚取比特币为回报，挖矿利润增加

进入市场壁垒有限，由于利润率高使得更多的矿工加入

网络哈希率增加，平均区块间隔下降到10分钟以下

几个星期后，挖矿难度增加，因此挖矿利润下降

平均区块间间隔回升到10分钟

相同的逻辑适用于比特币交易费用的增加或更高效的挖矿硬件被投入市场的情况。当比特币价格突然下降，该理论同样可以应用在相反的情况下。

与普遍的误解相反，两周的周期短暂，加上任何人理论上均能快速进入挖矿业，并不意味着采矿利润率每几个星期都趋于零。困难调整可能意味着的，是最边缘的矿工的利润率很快就趋于零。然而，并不是所有的矿工都是一样的，例如一些矿工可能会从结构上降低成本，例如降低电力成本，建立更大规模或有效的维护制度。这些更有效率的矿工可能能够在整个周期内产生稳定的利润。

除此之外，在特定的成本水平下，进入比特币采矿业务的壁垒不再是有限的。例如，可能需要大量的投资资本，可能当挖矿场活跃之前有长时间滞后，可能难以获得廉价的电力，可能难以掌握最新的专业挖矿芯片。因此，进入壁垒有限的假设可能不再存在。

以黄金矿业作为类比

下图显示了矿业公司的全球黄金开采总产量。 x轴显示了公司占全球黄金生产的比例，而y轴则是衡量生产一金衡盎司黄金的成本。成本的衡量标准称为“所有可持续成本”（AISC），其中包括生产边际成本（可变成本）和建设矿山所产生的资本投资的年折旧（固定成本）。直线红线代表现货黄金价格。

金矿行业成本曲线

如图所示，尽管现货黄金价格大幅下调，于左边的矿工也能够赚取利润。相比之下，最右边的矿工，可以归类为最边缘的矿工。这些最边缘的矿工的利润率在这个周期内趋于零。

如果黄金价格上涨，长期来看，更多的黄金矿工可能会在图表右侧加入行业，增加黄金供应，最终导致黄金价格下行压力。这种类型的均衡不能在比特币中发生，因为比特币的供应是固定的，因此难度调整是一种替代平衡机制。

开始一个新的金矿需要很多年（目前相较比特币长得多），矿工可能需要一个大的价格缓冲区才能决定决定是否投资新的矿场。因此，比特币的均衡机制可以被认为比传统的矿业更快。

图表最右侧的灰色条形显示一个矿工个正亏损着。可是，由于AISC包括贬值因素，对矿工来说，在亏损的情况下继续运营的决定可能是理性的，是对初始投资的资本投入持续贡献，尽管最初的投资决定是不正确的。

相同的逻辑可以应用于比特币采矿业，固定成本主要来源于采购挖矿设备和建设挖矿场等，而可变成本则是电费和维修费用等。因此，就像在传统的挖矿行业一样，只要它对初始的固定成本作仍有收入，就可能会使比特币矿工继续运营。这可称之为对自由现金流（FCF）持正面态度的矿工。这可以帮助确保挖矿哈希率和比特币网络条件比其他情况更稳定。

矿业调整如何影响整体行业的经济

当挖矿难度增加时，矿工生产一个比特币的成本应该向上升。顺带一提，这不一定是平行向上升的成本。难度向上调整10％，理论上只能将生产一个比特币所需的可变成本增加10％，其固定成本，如折旧，则保持不变。

每个矿工在固定和可变成本之间可能有不同的细分。固定成本不应受到难度调整的影响，因此固定成本比例高的矿工，可能由于本身电费偏低，在难度向上调整所带来的收益可能其同业更高。

这种动态的资源开采，于传统的资源开采不同（例如黄金）。如果黄金现货价格发生变化，这不会影响生产一金衡盎司黄金的可变成本或固定成本。因此，在黄金开采中，其他矿工的行为不能直接影响任何一个矿山的成本。另一方面，在比特币难度调整的驱动下，其他矿工的行为可能直接影响到单位生产成本。如果黄金现货价格上涨或下跌，所有黄金矿工在销售方面会平均受到打击，因而影响金衡司盎利润。这种动态跟在比特币挖掘中是不同的。

理论上，一些比特币矿工甚至可以从比特币价格下跌中获利

我们已经解释了比特币矿工如何从较低的比特币价格中获得优势，但是在短期内，一些矿工也可能从比特币价格下滑中获得绝对的收益。

如果比特币的现货价格下跌，最初所有的矿工的受益都会按其生产之比特币数量而平行受挫，就像传统矿业一样。然而，当成本曲线右侧的矿工离开时，一些矿工实际上根据成本曲线的形状，可以得到绝对的上升利润。在某些方面，这可能会使比特币矿业的收益在价格下跌时有更快速恢复的能力，但在其他方面可能会产生不正当的诱因。

如下面虚构，甚至不真实的成本曲线所示，如果比特币的价格从1000美元降至800美元，那么成本在刚刚1000美元以下的大批矿工可能会关闭他们的机器。然后，当难度向下调整，曲线左侧的矿工在理论上可以增加其绝对利润。类似的分析，可能适用于没有矿工进入市场，而不是离开市场。

虚构的采矿业成本曲线（可变成本）

因此，也许一些矿工可能会在某些时期内,受益于比特币价格下跌。有谁知道，我们很可能已经看到这种现象，在一定程度上，较大的低成本矿工会希望价格保持低位，这样新的矿工就不会进入市场。纵然这机会不大。

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一文读懂BTC挖矿难度调整 - 知乎

一文读懂BTC挖矿难度调整 - 知乎首发于比特币/Bitcoin切换模式写文章登录/注册一文读懂BTC挖矿难度调整柠檬不萌S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。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。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。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（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。算力比特币挖矿形同猜数字谜，矿工要找出一个随机数（Nonce）参与哈希运算 1Hash(Block+Nonce)，使得区块哈希值符合难度要求。算力则指计算机每秒可执行哈希运算的次数，也称为哈希率（hashrate）。下图是当前比特币算力图表 2。到 2017 年时，比特币挖矿所需算力疯涨。这与不断研发出的新型矿机投入市场有关——这些矿机利用新的技术，拥有更强的运算能力，即单位成本下的算力在快速增长，由此带来了整体算力的提升。算力单位算力每隔千位划为一个单位，最小单位 H=1 次，其他分部是：1 H/s = 每秒可执行一次哈希运算。1 KH/s = 每秒 1,000 哈希（一千次）。1 MH/s = 每秒 1,000,000 次哈希（百万次）。1 GH/s = 每秒 1,000,000,000 次哈希（十亿次）。1 TH/s = 每秒 1,000,000,000,000 次哈希（万亿次）。1 PH/s = 每秒 1,000,000,000,000,000 次哈希。1 EH/s = 每秒 1,000,000,000,000,000,000 次哈希。如果不清楚单位简称，可以查看下面国际单位的前缀表。挖矿难度计算动态调整挖矿难度 Difficulty为什么算力会变化呢？这和比特币协议设计有关。中本聪设计比特币时，加入挖矿难度调整机制是为了使得比特币出块时间能理想的恒定在 10 分钟左右。比特币协议规定每隔 2016 个区块，将根据过去最近 2016 个区块出块总时间调整，自动调整下一个 2016 个区块的挖矿难度。理想情况下 2016 个块需要两周（2016*10s）时间，如果实际用时不到两周则增加难度，如果超过两周就降低难度。原本中本聪设计的是一个公平的完全去中心化的一个数字货币系统，每个人都可以使用个人电脑进行挖矿。然而，有利可图时大量新算力不断加入，矿工竞争激烈，使得单个矿工的挖矿成功率几乎为零。2011 年起矿池出现，大量矿工纷纷加入矿池，以稳定收入，摊薄成本。大量算力融入，使得比特币挖矿难度越来越大。数字货币挖矿业形同军事竞备，挖矿设备不断更新迭代，不再遵循摩尔定律。专业矿机专门针对哈希算法、散热、耗能进行优化，这脱离了比特币网络节点运行在成千上万的普通计算中并公平参与挖矿的初衷。矿池的算力占据，也使得比特币风险一直存在：51% 算力攻击。挖矿难度计算公式需要多少算力才能找出一个随机数，由当前区块的挖矿难度决定，难度越大所需算力越多。但挖矿难度并不在区块信息中，只在网络节点中依据规则动态计算，公式如下：D=T1 /TT 字母是 Target 的缩写，D 字母是 DiFFiculty 缩写。 T1 和 T 均是一个 256 位的大数字 (bignumber)，其中 T1 为一个非常大的常数 2 256−32−1。依据公式，T越小，挖矿难度 D 越大。依据公式，当 T=0时，D 无穷大，标志着无法计算出结果。幸运的是， T 不会为 0，最小值为 1，此时难度值最大，为 2256−32−1=2224−1。当 T=T1时，难度值为最小值 1。编辑于 2021-01-13 08:14btc挖矿比特币 (Bitcoin)比特币矿机赞同 4添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录比特币/Bitcoin比特

比特币挖矿难度调整全历程 - 知乎

比特币挖矿难度调整全历程 - 知乎切换模式写文章登录/注册比特币挖矿难度调整全历程加密吹风机认知创造价值！比特币网络的挖矿难度已经从 16.6 T 减少到 13.9 T，下降了 15.95％，并创下有史以来第二大跌幅。在此，我们将根据 Coin Metrics 数据探究一下比特币挖矿难度调整的历史。比特币创世区块诞生于 2009 年 1 月 3 日，挖矿难度也从「1」开始，之后整整一年时间都没有发生任何变动。为何挖矿难度没有任何变动？中本聪不是将比特币出块时间完美地设计在「平均 10 分钟」左右的吗？事实上，在比特币诞生的第一年里，挖矿难度其实降低了很多倍（例如，比特币网络曾花了超过一个月时间才开采出 2016 个区块），但因为挖矿难度不能低于 1，所以这个数字就一直没有变化。下面这张图展示了整个 2009 年每天开采的比特币区块数量，你可以看到大多数区块挖出的数量是低于 144 的，这也是预期的出块平均值。2009 年，平均一个区块的出块时间大约是 20.8 分钟。2009 年 12 月 30 日，比特币挖矿难度进行了第一次调整，从 1 增长到 1.1829，涨幅为 18.29％。第二年，也就是 2010 年，比特币挖矿难度不断增加，从 1.18 上升到 14.5K，增加了 12,245 倍！事实上，从那时开始，比特币挖矿难度每年都在增加，尝试赶上价格涨幅。以下罗列出从 2009 年开始比特币挖矿难度年增长率：2009：18.29％2010 年：1224363％（开始进行 GPU 挖矿）2011：7908％2012：157％2013 年：39533％（开始进行 ASIC 挖矿）2014：3341％2015：156％2016：206％2017：490％2018：191％2019：130％2020 年至今：0.82％（直到最近一次挖矿难度下降前，2020 年初至今已增长 20 %)下图展示了自比特币网络成立以来挖矿难度走势：还有一个值得关注的统计数据：比特币网络挖矿难度总计变动了 294 次，其中挖矿难度增加 246 次，减少 48 次。下图展示比特币挖矿难度变化历史变动情况 (%) 。注意：Y 轴限制为 100％，但其实里面曾出现过一个 300％的异常值。在比特币挖矿难度上调中，排名前三的分别是：2010 年 7 月 16 日，涨幅为 300％（值得一提的是：这是中本聪设计的挖矿难度上浮最大值）；2010 年 7 月 13 日前三天，涨幅为 93.12％；2011 年 5 月 26 日，涨幅为 78.15％。在 246 次挖矿难度上调中，有 120 次涨幅是个位数，有 125 次涨幅是两位数，还有 1 次涨幅达到了惊人的三位数！接下来，我们再来看看比特币挖矿难度下调的情况：比特币挖矿难度第一次出现下降发生在 2010 年 5 月 19 日，降幅达到 7.81％。此外，比特币挖矿难度降幅最大的三次分别是：2011 年 10 月 21 日，降幅为 18.03％；2020 年 3 月 26 日，降幅为 15.95％；2018 年 12 月 3 日，降幅为 15.13％。另外，比特币历史上只有 5 次挖矿难度降幅达到两位数！额外介绍一些福利小知识：比特币挖矿难度代表了什么？比特币区块头由三组区块元数据组成。首先是一组引用父区块哈希值的数据 , 这组元数据用于将该区块与区块链中前一区块相连接，第二组元数据 , 即难度、时间戳和 nonce, 与挖矿竞争相关，第三组元数据是 merkle 树根 (一种用来有效地总结区块中所有交易的数据结构)。为了使一个区块有效（又被称作为「开采」），区块头哈希值必须低于某个值 L （称为目标值）。哈希值范围可能会非常庞大（2 ^ 256），但目标值集要低得多。实际上，目标值 L 会在每 2016 个区块被开采之后调整一次，与上一个时期开采一个区块所需的时间增加 / 减少成比例。挖矿难度 D 是依据目标值 L 中得出的，直观上，目标值 L 越小，找到有效哈希的难度就越大。例如，如果给定时间段的平均出块时间为 11 分钟（比预期的 10 分钟间隔时间长 10％），则下一次比特币挖矿难度将会增加 10％。当前挖矿难度值是：13,912,524,048,945。该数字表示开采一个比特币区块要比原始难度难得多。因此，你也可以这么理解，如今比特币网络需要比初始区块耗费 13,912,524,048,945 倍哈希才能找到一个区块。最后还想分享一个有趣的事：假设比特币网络没有难度调整机制，同时还拥有当前网络算力，会是什么样子呢？如果是这样的话，挖掘一个区块的平均时间将会是 4.3*10^-11 秒，换句话说，我们一秒钟可以挖出 2.32*10^10 个区块。来源链接：twitter.com本文链接：https://www.8btc.com/media/575455转载请注明文章出处编辑于 2020-06-24 15:26比特币矿池btc挖矿挖矿赞同 31 条评论分享喜欢收藏申请

比特币工作量证明难度值及难度调整详解 - 知乎

比特币工作量证明难度值及难度调整详解 - 知乎首发于区块链技术详解切换模式写文章登录/注册比特币工作量证明难度值及难度调整详解Zarten计算机技术与软件专业技术资格证持证人作者：Zarten知乎专栏：区块链技术详解知乎ID：Zarten简介：互联网一线工作者，尊重原创并欢迎评论留言指出不足之处，也希望多些关注和点赞是给作者最好的鼓励！概述在比特币系统中工作量证明是有一定难度的，难度保持在整个系统中平均10分钟才能增加一个区块，那是如何维持这样的一个水平的呢？是通过区块头中的一个难度目标值（target）来决定的。下面讲解比特币系统中的这个难度值和如何调整难度值。难度值在每个区块头中都有一个“Bits”字段，被称为“目标位”，也就是所谓的难度值。如下所示：我们知道，在比特币系统中满足下面公式即为挖矿成功：H(block header) <= target那么这个target是通过Bits得来的。难度目标值（target）计算公式target以指数形式存在，以十六进制表示，总共有8位，前2位为指数，后6位为系数。所以上图中，指数为0x17，系数为0x1320bc计算公式为：难度值（target） = 系数 * 2^(8 * (指数 - 3))因此上图中的难度值为：难度值（target） = 0x1320bc * 2^(8 * (0x17 - 3))这个算出来是个很大的数，结果为：十进制为：1832085838499075985755083973639154607251969422303166464十六进制为：0x1320bc0000000000000000000000000000000000000000在比特币系统中，难度值越小，挖矿难度就越大，因为哈希值可落的范围会越小；反之难度值越大，挖矿难度就越小。难度值调整比特币系统中，难度值是系统动态调整的，目的是使整个系统平均10分钟出一个块。为什么调整难度值随着挖矿设备的进化升级，系统的总算力会越来越强，如果难度值保持不变的话，出块时间会越来越短，一方面是提高了对系统的响应时间和效率的考验，另一个方面是出块时间缩短后在同一时间将会产生多个区块，必然会导致区块链形成多分叉，这样就导致系统的总算力分散到各个分叉链中了，这时系统的安全性大幅度降低，黑客可以集中算力进行分叉攻击等攻击行为。因此，比特币系统需要调整难度值。难度值调整规则目标是：系统平均每10分钟产生一个区块。调整的周期是：每2016个区块产生后会调整一次（大约2周14天）调整的计算公式是：新难度值 = 旧难度值 * （最近2016个区块的真正时间 / 最近2016个区块的预期时间）最近2016个区块的预期时间，当然是：2016 * 10min。从上面公式可以得出，最近2016个区块的真正时间越小，说明系统中出块时间更短了（算力更强了），新难度值也就越小，所以挖矿难度就动态的提升了。但是为了防止难度变化的过快，调整的时候有个4倍的幅度限制，也就是若调整的幅度大于4倍了，就按4倍调整。难度调整源码通过源码可以更好的理解难度调整，如下所示：unsigned int GetNextWorkRequired(const CBlockIndex* pindexLast)

{

const unsigned int nTargetTimespan = 14 * 24 * 60 * 60; // two weeks

const unsigned int nTargetSpacing = 10 * 60;

const unsigned int nInterval = nTargetTimespan / nTargetSpacing;

// Genesis block

if (pindexLast == NULL)

return bnProofOfWorkLimit.GetCompact();

// Only change once per interval

if ((pindexLast->nHeight+1) % nInterval != 0)

return pindexLast->nBits;

// Go back by what we want to be 14 days worth of blocks

const CBlockIndex* pindexFirst = pindexLast;

for (int i = 0; pindexFirst && i < nInterval-1; i++)

pindexFirst = pindexFirst->pprev;

assert(pindexFirst);

// Limit adjustment step

unsigned int nActualTimespan = pindexLast->nTime - pindexFirst->nTime;

printf(" nActualTimespan = %d before bounds\n", nActualTimespan);

if (nActualTimespan < nTargetTimespan/4)

nActualTimespan = nTargetTimespan/4;

if (nActualTimespan > nTargetTimespan*4)

nActualTimespan = nTargetTimespan*4;

// Retarget

CBigNum bnNew;

bnNew.SetCompact(pindexLast->nBits);

bnNew *= nActualTimespan;

bnNew /= nTargetTimespan;

if (bnNew > bnProofOfWorkLimit)

bnNew = bnProofOfWorkLimit;

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printf("\n\n\nGetNextWorkRequired RETARGET *****\n");

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printf("Before: %08x %s\n", pindexLast->nBits, CBigNum().SetCompact(pindexLast->nBits).getuint256().ToString().c_str());

printf("After: %08x %s\n", bnNew.GetCompact(), bnNew.getuint256().ToString().c_str());

return bnNew.GetCompact();

}

全网难度走势图来源：Difficulty - BTC.com从上图可看到，从2018年开始挖矿难度一路上升，在2018年10月-12月有一小段下坡，总体来说挖矿难度是越来越大，这跟挖矿设备越来越先进相关，同时比特币价格的猛涨也让更多的人参与到挖矿中了。发布于 2020-04-09 22:44比特币 (Bitcoin)区块链技术区块链(Blockchain)赞同 8添加评论分享喜欢收藏申请转载文章被以下专栏收录区块链技术详解区块链技术深

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不小的调整：比特币挖矿难度飙升 13.5％至新的 ATH_比特范

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不小的调整：比特币挖矿难度飙升 13.5％至新的 ATH

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2022-10-11 10:49

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随着越来越多的比特币矿工加入网络，比特币网络的建设者没有熊市，从而推高了难度。这是比特币的历史新高挖矿难度。在比特币哈希率创下新高之后，比特币矿工能够解决有效区块的难度调整或难易程度增加了 13.55%。尽管受到 2022 年价格下跌的压力，难度调整仍从2021 年 8 月的低点继续稳步上行。在连续快速解决六个区块之后，于 10 月 10 日创下 35.61T 的历史新高。对于总部位于爱尔兰的比特币矿业公司 Scilling Digital Mining 的首席执行官 Mark Morton 来说，“下一次难度调整表明，矿工仍在寻找足够的利润率来启动新机器，并且可能会利用机器价格暴跌的机会。”莫顿还提到，飙升的难度和哈希率“对比特币网络的安全性非常有利。尽管比特币价格下跌，但我们正在目睹网络安全飙升。”难度调整大约每两周或 2,016 个区块发生一次。鉴于平均解决块的时间略少于十分钟的目标，难度调整增加了。根据比特币挖矿工具公司 Braiins 的说法，在最近的 2,016 个区块（称为一个纪元）中，平均时间仅不到 9 分钟。在比特币白皮书中，中本聪解释说：“如果它们的 [块] 生成速度过快，难度就会增加。” 在全：“为了弥补硬件速度的提高和随着时间的推移对运行节点的不同兴趣，工作量证明的难度由针对每小时平均块数的移动平均值确定。”莫顿告诉 Cointelegraph，暴跌的价格加上飙升的难度可能会挑战在 2021 年牛市期间财务管理不善的矿工。事实上，在 2022 年熊市期间，矿工投降的威胁迫在眉睫，而一些矿工被迫在夏季出售部分资产。Morton 解释说：“那些认为我们会有一个只涨价的市场并以高价购买机器的矿工肯定会感到压力。” 一些比特币矿工已经开始寻找降低成本的方法，例如使用废热来维持工作空间的稳定温度。为了向矿工寻找引导未开发能源和利用矿工余热的方式越来越有创意的方式致敬， Morton 总结道：“矿工之间寻找创新和战略能源的竞争对于网络的未来来说是一个好兆头。对比特币价格的依赖减少了。”

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挖矿诱因 – 第一部分 – 难度调整的经济学

BitMEX Research 29 Sep 2017

摘要：这章比较了比特币与传统资源开采的挖矿经济学。我们将着眼于难度调整机制如何影响挖矿业的盈利能力以及一些潜在的不利影响。

比特币采矿业之难度调整

每两个星期的周期被分为2016个10分钟的时段。

如果在两个星期的周期内有超过2016个区块被挖掘，挖矿则变得更困难，因此如果哈希值保持不变，预计在接下来的两周内将每10分钟发现一次区块。

任何一个周期的最大调整是4的基数（即旧有难度的25％至400％的范围）。

下图显示了过去两个月中的难度调整（红线）和经计算的两周哈希率估量波动（绿线）。

采矿业平衡和误解: 这意味着矿工们无法赚取利润

理论上，当外部因素变化时，难度调整会使系统处于平衡状态。例如以下比特币价格突然上涨的情况：

比特币价格上涨

因为矿工赚取比特币为回报，挖矿利润增加

进入市场壁垒有限，由于利润率高使得更多的矿工加入

网络哈希率增加，平均区块间隔下降到10分钟以下

几个星期后，挖矿难度增加，因此挖矿利润下降

平均区块间间隔回升到10分钟

相同的逻辑适用于比特币交易费用的增加或更高效的挖矿硬件被投入市场的情况。当比特币价格突然下降，该理论同样可以应用在相反的情况下。

以黄金矿业作为类比

金矿行业成本曲线

矿业调整如何影响整体行业的经济

理论上，一些比特币矿工甚至可以从比特币价格下跌中获利

我们已经解释了比特币矿工如何从较低的比特币价格中获得优势，但是在短期内，一些矿工也可能从比特币价格下滑中获得绝对的收益。

虚构的采矿业成本曲线（可变成本）

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挖矿诱因 – 第一部分 – 难度调整的经济学

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挖矿原理

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在比特币的P2P网络中，有一类节点，它们时刻不停地进行计算，试图把新的交易打包成新的区块并附加到区块链上，这类节点就是矿工。因为每打包一个新的区块，打包该区块的矿工就可以获得一笔比特币作为奖励。所以，打包新区块就被称为挖矿。

比特币的挖矿原理就是一种工作量证明机制。工作量证明POW是英文Proof of Work的缩写。

在讨论POW之前，我们先思考一个问题：在一个新区块中，凭什么是小明得到50个币的奖励，而不是小红或者小军？

当小明成功地打包了一个区块后，除了用户的交易，小明会在第一笔交易记录里写上一笔“挖矿”奖励的交易，从而给自己的地址添加50个比特币。为什么比特币的P2P网络会承认小明打包的区块，并且认可小明得到的区块奖励呢？

因为比特币的挖矿使用了工作量证明机制，小明的区块被认可，是因为他在打包区块的时候，做了一定的工作，而P2P网络的其他节点可以验证小明的工作量。

工作量证明

什么是工作量证明？工作量证明是指，证明自己做了一定的工作量。例如，在驾校学习了50个小时。而其他人可以简单地验证该工作量。例如，出示驾照，表示自己确实在驾校学习了一段时间：

比特币的工作量证明需要归结为计算机计算，也就是数学问题。如何构造一个数学问题来实现工作量证明？我们来看一个简单的例子。

假设某个学校的一个班里，只有一个女生叫小红，其他都是男生。每个男生都想约小红看电影，但是，能实现愿望的只能有一个男生。

到底选哪个男生呢？本着公平原则，小红需要考察每个男生的诚意，考察的方法是，出一道数学题，比如说解方程，谁第一个解出这个方程，谁就有资格陪小红看电影：

因为解高次方程没有固定的公式，需要进行大量的计算，才能算出正确的结果，这个计算过程就需要一定的工作量。假设小明率先计算出了结果x＝2.5，小红可以简单地验证这个结果是否正确：

可以看出，解方程很困难，但是，验证结果却比较简单。所以，一个有效的工作量证明在于：计算过程非常复杂，需要消耗一定的时间，但是，验证过程相对简单，几乎可以瞬间完成。

现在出现了另一个问题：如果其他人偷看了小明的答案并且抢答了怎么办？

要解决这个问题也很容易，小红可以按照男生的编号，给不同的男生发送不同的方程，方程的第一项的系数就是编号。这样，每个人要解的方程都是不一样的。小明解出的x＝2.5对于小军来说是无效的，因为小军的编号是3，用小明的结果验证小军的方程是无法通过验证的。

事实上如果某个方程被验证通过了，小红可以直接从方程的第一项系数得知是谁解出的方程。所以，窃取别人的工作量证明的结果是没有用的。

通过工作量证明，可以有效地验证每个人确实都必须花费一定时间做了计算。

在比特币网络中，矿工的挖矿也是一种工作量证明，但是，不能用解多项式方程来实现，因为解多项式方程对人来说很难计算，对计算机来说非常容易，可以在1秒钟以内完成。

要让计算机实现工作量证明，必须找到一种工作量算法，让计算机无法在短时间内算出来。这种算法就是哈希算法。

通过改变区块头部的一个nonce字段的值，计算机可以计算出不同的区块哈希值：

直到计算出某个特定的哈希值的时候，计算结束。这个哈希和其他的哈希相比，它的特点是前面有好几个0：

hash256(block data, nonce=0) = 291656f37cdcf493c4bb7b926e46fee5c14f9b76aff28f9d00f5cca0e54f376f

hash256(block data, nonce=1) = f7b2c15c4de7f482edee9e8db7287a6c5def1c99354108ef33947f34d891ea8d

hash256(block data, nonce=2) = b6eebc5faa4c44d9f5232631f39ddf4211443d819208da110229b644d2a99e12

hash256(block data, nonce=3) = 00aeaaf01166a93a2217fe01021395b066dd3a81daffcd16626c308c644c5246

hash256(block data, nonce=4) = 26d33671119c9180594a91a2f1f0eb08bdd0b595e3724050acb68703dc99f9b5

hash256(block data, nonce=5) = 4e8a3dcab619a7ce5c68e8f4abdc49f98de1a71e58f0ce9a0d95e024cce7c81a

hash256(block data, nonce=6) = 185f634d50b17eba93b260a911ba6dbe9427b72f74f8248774930c0d8588c193

hash256(block data, nonce=7) = 09b19f3d32e3e5771bddc5f0e1ee3c1bac1ba4a85e7b2cc30833a120e41272ed

...

hash256(block data, nonce=124709132) = 00000000fba7277ef31c8ecd1f3fef071cf993485fe5eab08e4f7647f47be95c

比特币挖矿的工作量证明原理就是，不断尝试计算区块的哈希，直到计算出一个特定的哈希值，它比难度值要小。

比特币使用的SHA-256算法可以看作对随机输入产生随机输出，例如，我们对字符串Hello再加上一个数字计算两次SHA-256，根据数字的不同，得到的哈希是完全无规律的256位随机数：

hash256("Hello?") = ????????????????????????????????????????????????????????????????

大约计算16次，我们可以在得到的哈希中找到首位是0的哈希值，因为首位是0出现的概率是1/16：

hash256("Hello1") = ffb7a43d629d363026b3309586233ab7ffc1054c4f56f43a92f0054870e7ddc9

hash256("Hello2") = e085bf19353eb3bd1021661a17cee97181b0b369d8e16c10ffb7b01287a77173

hash256("Hello3") = c5061965d37b8ed989529bf42eaf8a90c28fa00c3853c7eec586aa8b3922d404

hash256("Hello4") = 42c3104987afc18677179a4a1a984dbfc77e183b414bc6efb00c43b41b213537

hash256("Hello5") = 652dcd7b75d499bcdc61d0c4eda96012e3830557de01426da5b01e214b95cd7a

hash256("Hello6") = 4cc0fbe28abb820085f390d66880ece06297d74d13a6ddbbab3b664582a7a582

hash256("Hello7") = c3eef05b531b56e79ca38e5f46e6c04f21b0078212a1d8c3500aa38366d9786d

hash256("Hello8") = cf17d3f38036206cfce464cdcb44d9ccea3f005b7059cff1322c0dd8bf398830

hash256("Hello9") = 1f22981824c821d4e83246e71f207d0e49ad57755889874d43def42af693a077

hash256("Hello10") = 8a1e475d67cfbcea4bcf72d1eee65f15680515f65294c68b203725a9113fa6bf

hash256("Hello11") = 769987b3833f082e31476db0f645f60635fa774d2b92bf0bab00e0a539a2dede

hash256("Hello12") = c2acd1bb160b1d1e66d769a403e596b174ffab9a39aa7c44d1e670feaa67ab2d

hash256("Hello13") = dab8b9746f1c0bcf5750e0d878fc17940db446638a477070cf8dca8c3643618a

hash256("Hello14") = 51a575773fccbb5278929c08e788c1ce87e5f44ab356b8760776fd816357f6ff

hash256("Hello15") = 0442e1c38b810f5d3c022fc2820b1d7999149460b83dc680abdebc9c7bd65cae

如果我们要找出前两位是0的哈希值，理论上需要计算256次，因为00出现的概率是162=256，实际计算44次：

hash256("Hello44") = 00e477f95283a544ffac7a8efc7decb887f5c073e0f3b43b3797b5dafabb49b5

如果我们要找出前3位是0的哈希值，理论上需要计算163=4096次，实际计算6591次：

hash256("Hello6591") = 0008a883dacb7094d6da1a6cefc6e7cbc13635d024ac15152c4eadba7af8d11c

如果我们要找出前4位是0的哈希值，理论上需要计算164=6万5千多次，实际计算6万7千多次：

hash256("Hello67859") = 00002e4af0b80d706ae749d22247d91d9b1c2e91547d888e5e7a91bcc0982b87

如果我们要找出前5位是0的哈希值，理论上需要计算165=104万次，实际计算158万次：

hash256("Hello1580969") = 00000ca640d95329f965bde016b866e75a3e29e1971cf55ffd1344cdb457930e

如果我们要找出前6位是0的哈希值，理论上需要计算166=1677万次，实际计算1558万次：

hash256("Hello15583041") = 0000009becc5cf8c9e6ba81b1968575a1d15a93112d3bd67f4546f6172ef7e76

对于给定难度的SHA-256：假设我们用难度1表示必须算出首位1个0，难度2表示必须算出首位两个0，难度N表示必须算出首位N个0，那么，每增加一个难度，计算量将增加16倍。

对于比特币挖矿来说，就是先给定一个难度值，然后不断变换nonce，计算Block Hash，直到找到一个比给定难度值低的Block Hash，就算成功挖矿。

我们用简化的方法来说明难度，例如，必须计算出连续17个0开头的哈希值，矿工先确定Prev Hash，Merkle Hash，Timestamp，bits，然后，不断变化nonce来计算哈希，直到找出连续17个0开头的哈希值。我们可以大致推算一下，17个十六进制的0相当于计算了1617次，大约需要计算2.9万亿亿次。

17个0 = 1617 = 295147905179352825856 = 2.9万亿亿次

实际的难度是根据bits由一个公式计算出来，比特币协议要求计算出的区块的哈希值比难度值要小，这个区块才算有效：

Difficulty = 402937298

= 0x18 0455d2

= 0x0455d2 * 28 * (0x18 - 3)

= 106299667504289830835845558415962632664710558339861315584

= 0x00000000000000000455d2000000000000000000000000000000000000000000

注意，难度值的数值越小，说明哈希值前面的0越多，计算的难度越大。

比特币网络的难度是不断变化的，它的难度保证大约每10分钟产生一个区块，而难度值在每2015个区块调整一次：如果区块平均生成时间小于10分钟，说明全网算力增加，难度也会增加，如果区块平均生成时间大于10分钟，说明全网算力减少，难度也会减少。因此，难度随着全网算力的增减会动态调整。

比特币设计时本来打算每2016个区块调整一次难度，也就是两周一次，但是由于第一版代码的一个bug，实际调整周期是2015个区块。

根据比特币每个区块的难度值和产出时间，就可以推算出整个比特币网络的全网算力。

比特币网络的全网算力一直在迅速增加。目前，全网算力已经超过了100EH/每秒，也就是大约每秒钟计算1万亿亿次哈希：

所以比特币的工作量证明被通俗地称之为挖矿。在同一时间，所有矿工都在努力计算下一个区块的哈希。而挖矿难度取决于全网总算力的百分比。举个例子，假设小明拥有全网总算力的百分之一，那么他挖到下一个区块的可能性就是1%，或者说，每挖出100个区块，大约有1个就是小明挖的。

由于目前全网算力超过了100EH/s，而单机CPU算力不过几M，GPU算力也不过1G，所以，单机挖矿的成功率几乎等于0。比特币挖矿已经从早期的CPU、GPU发展到专用的ASIC芯片构建的矿池挖矿。

当某个矿工成功找到特定哈希的新区块后，他会立刻向全网广播该区块。其他矿工在收到新区块后，会对新区块进行验证，如果有效，就把它添加到区块链的尾部。同时说明，在本轮工作量证明的竞争中，这个矿工胜出，而其他矿工都失败了。失败的矿工会抛弃自己当前正在计算还没有算完的区块，转而开始计算下一个区块，进行下一轮工作量证明的竞争。

为什么区块可以安全广播？因为Merkle Hash锁定了该区块的所有交易，而该区块的第一个coinbase交易输出地址是该矿工地址。每个矿工在挖矿时产生的区块数据都是不同的，所以无法窃取别人的工作量。

比特币总量被限制为约2100万个比特币，初始挖矿奖励为每个区块50个比特币，以后每4年减半。

共识算法

如果两个矿工在同一时间各自找到了有效区块，注意，这两个区块是不同的，因为coinbase交易不同，所以Merkle Hash不同，区块哈希也不同。但它们只要符合难度值，就都是有效的。这个时候，网络上的其他矿工应该接收哪个区块并添加到区块链的末尾呢？答案是，都有可能。

通常，矿工接收先收到的有效区块，由于P2P网络广播的顺序是不确定的，不同的矿工先收到的区块是有可能的不同的。这个时候，我们说区块发生了分叉：

在分叉的情况下，有的矿工在绿色的分叉上继续挖矿，有的矿工在蓝色的分叉上继续挖矿：

但是最终，总有一个分叉首先挖到后续区块，这个时候，由于比特币网络采用最长分叉的共识算法，绿色分叉胜出，蓝色分叉被废弃，整个网络上的所有矿工又会继续在最长的链上继续挖矿。

由于区块链虽然最终会保持数据一致，但是，一个交易可能被打包到一个后续被孤立的区块中。所以，要确认一个交易被永久记录到区块链中，需要对交易进行确认。如果后续的区块被追加到区块链上，实际上就会对原有的交易进行确认，因为链越长，修改的难度越大。一般来说，经过6个区块确认的交易几乎是不可能被修改的。

小结

比特币挖矿是一种带经济激励的工作量证明机制；

工作量证明保证了修改区块链需要极高的成本，从而使得区块链的不可篡改特性得到保护；

比特币的网络安全实际上就是依靠强大的算力保障的。

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矿难度上调1.65%至73.2 T | CoinGlassAPI下载APP首页交易所持仓期权资金费率爆仓数据多空比ETFs数据K线/登录比特币挖矿难度上调1.65%至73.2 T比特币挖矿难度上调1.65%至73.2 TBy BLOCKBEATS2024-01-06 14:35BlockBeats 消息，1 月 6 日，据 BTC.com 数据显示，比特币挖矿难度于区块高度 824,544 处迎来挖矿难度调整，挖矿难度已上调 1.65% 至 73.2 T。目前全网算力为 543.74 EH/s。下载Coinglass APP获得更好、更全面的用户体验下载关于关于我们联系我们免责声明使用条款隐私政策产品加密APP加密API无广告版加密图表学习中心捐赠BTCETHUSDT社区TwitterTelegramTelegram 中文© 2024 CoinGlass, all rights reser

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