比特币挖矿和出块时间的秘密：为什么出块时间是十分钟？

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比特币挖矿难度是衡量区块链网络计算能力积累的指标，它决定了矿工在哈希算力和时间上找到适合自己区块的正确哈希签名的难易程度（交易区块需要正确验证）哈希并将其添加到块 - 区块链）。在比特币区块链上，矿工试图通过散列随机数来找到正确的散列。让我们简要地放大这个过程。

比特币挖矿（又名哈希）

只有当网络中存在满足某些要求的签名（哈希值）时，部分交易才会被网络的其余部分接受。签名必须由一定数量的从零开始的数字组成）。为了找到该签名，矿工花费计算能力（哈希算力）对随机数执行一组操作，直到他们找到一个导致输出数符合要求的数字。找到仅以一个零开头的输出比找到以五个连续零开头的输出要容易得多（这种情况很少见，因此需要更多时间来找到导致该输出的数字）。

正确签名（哈希）——也称为挖矿难度

签名必须以连续的零开头，这决定了矿工找到它的难度（平均多少哈希算力或时间）。这就是挖矿的难点。您需要开始的零越多，就越难找到正确的签名（= 更高的挖掘难度）。但是什么决定了比特币的挖矿难度？

比特币挖矿难度会根据生产力每两周在网络上自动调整一次。当更多的矿工加入网络来挖比特币时，网络的总哈希能力就会增加，因此可以假设矿工会更快地在网络中找到正确的签名比特币同时挖到一个区块，这意味着他们会更快地将区块添加到链中。例子：

假设所有矿工具有相同的计算能力（哈希率或哈希率）。平均而言，矿工需要 1 小时才能找到符合条件的哈希值。一名矿工每小时可以找到 1 个合格的哈希，但十名矿工每小时可以找到 10 个合格的哈希。1个矿工的出块速度是每小时1块，但是10个矿工的出块速度是每小时10块，快多了！

比特币区块链的挖矿难度每两周调整一次，使网络上的总算力平均每 10 分钟产生 1 个区块。如果有很多矿工加入比特币区块链，累积的哈希算力增加比特币同时挖到一个区块，区块生产力可能会从每 10 分钟 1 个区块增加到每 9 分钟 1 个区块。一段时间后，这也会引发挖矿难度的上升，所以即使有了这个额外的算力，区块生产也需要保持每 10 分钟 1 个区块的稳定速度，以控制难度。反之亦然，当矿工停止在区块链上挖矿并且累积哈希率降低时，挖矿难度也会降低。最大的问题是：

但是为什么每十分钟创建一个块？

你可能不会马上意识到这一点，但这是一个非常好的问题。

但是为什么挖矿难度一直在增加呢？这需要更多的电力来处理相同数量的交易。为什么不降低挖矿难度，加快出块速度呢？这也意味着比特币交易的处理速度要快得多。

一直以来，人们都无法完全理解这个问题，但过了一会儿，Reddit 上终于有人想出了答案。中本聪（比特币的发明者）自己决定出块率应该保持每 10 分钟 1 个区块的平均速率，因为： 区块链将最新的区块传播到全世界所有节点估计需要 10 分钟。为了保持区块链正确同步。如果以更快的速度出块，世界另一端的一些节点可能无法足够快地赶上最新的交易数据，这可能会导致节点不再正确对齐，从而导致“区块断裂”，哪些是区块链必须尽量避免维护安全的基本措施。确实是一个相当简单的答案，但它是有道理的。

块难度

所以，总结一下；区块难度基于网络的总哈希算力，每两周调整一次，以保持每 10 分钟 1 个区块的稳定出块率。这使网络有时间在全球范围内同步和更新区块链的分布式账本，这对于维护分布式账本的安全性至关重要（未加密的块会降低网络的安全性，因为即使在验证之后它们也会变得无效）。

加入网络的矿工越多，找到一个合格的正确哈希签名所需要的累积计算能力就越多，如果难度不变，区块将更快地添加到区块链中。因此，当算力增加时，难度会增加，而当算力降低时，难度会降低。如下图所示，网络积累的算力（算力）越高，出块难度就越高。

如下图所示，区块 100（追溯到 2009 年）只需要 8 个连续的从零开始的数字签名，而今天的一个区块（区块 542865） 需要至少 18 个连续的从零开始的签名）数字签名。零的数量反映了难度级别。找到具有如此多连续零的输出需要更多时间或更多哈希算力，而今天它要高得多，因为在比特币区块链上花费了更多哈希算力（更多矿工加入）。

块 542864 的难度为 18 个连续的零。

2018 年比特币区块链上的累计算力比 2009 年高出很多倍。小记：下图显示比特币挖矿难度一直在增加，直到 2018 年 3 月，但自 2018 年 10 月熊市以来，矿工的运营成本已经由于比特币价格的快速下跌，开始超过挖矿利润并被迫停止挖矿，矿场被迫停止挖矿。

随着越来越多的矿工（哈希算力）从那时起加入网络，比特币挖矿难度自成立以来显着增加。

关于扩容——如果我们增加比特币的区块大小会怎样？

是的，这是一个广泛讨论的话题。如果一个区块的大小增加，无论难度如何，一个区块中都会容纳更多的交易，这意味着在给定的时间范围内将处理更多的交易。虽然这听起来像是一个可行的解决方案，但事实并非如此。反对增加块大小的反对意见很多，原因之一是节点之间的传播时间越长，叔块率越高（网络延迟导致孤儿率增加的现象）。基本上，这是可扩展性和安全性之间的权衡，它只是以牺牲网络完整性为代价的临时修复。（财云区块链）

比特币挖矿