比特币基础教程8——比特币系统如何稳定货币发行率：难度值

第0章简介

比特币的发行是通过挖矿完成的。 全网平均每十分钟产生一个区块，同时发放相应的区块奖励。 货币发行率是一个很重要的东西，那么这个“十分钟”怎么保证呢？

第一章 选拔考试和资格选拔考试

我们一生中可能会有很多次考试，比如高考、公务员考试、资格考试……这些考试可以分为两类，一类叫竞争性选拔考试；一类叫选拔考试。 另一种称为资格选拔考试。

竞争性选拔考试，就是确定录取名额，不管有多少人参加考试，也不管所有人的最终考试成绩如何，录取名额都是确定的。 例如，在公务员考试中，在考试和招生之前会规定考生人数，例如全国10万个职位。 不管是100万人报考，还是1000万人报考，最后只能录取10万人。 不管考多少分，只有考进前10万分，也就是选择前10万分中最好的成绩，才能被录取。 在选拔考试中，成绩的绝对高低是没有意义的，关键是相对成绩。

资格选拔考试设及格线。 只要你的分数高于及格线，你就会通过考试。 考多少人无所谓，最终能录取多少人也无所谓。 比如驾照考试的第一科，只要考到90分，就可以通过。 你不用考虑和你一起考试的参赛者的状态，你只需要考试拿到90分即可。

比特币发行率类似于竞争性选拔考试的结果。

第二章 比特币使用难度值来控制挖矿出块时间

比特币网络需要将区块生成时间控制在平均十分钟以内。 在上一篇文章中，我们提到挖矿过程是人们使用计算设备计算出满足一定难度目标的随机数的过程。 参与计算的算力越高，计算速度越快，在固定时间内计算出越多满足难度目标的随机数。 如果真是这样，比特币网络出块时间就不可能维持在平均十分钟。

但我们知道，竞争性选拔考试并不关心报考人数，它只需要设定一定的录取名额，考生就可以自行竞争了。 如果报考人数多比特币到账速度，可以把试卷做的难一点，反之可以把题做简单一点。 这样，可以调整选择过程。 比特币系统的设置也实现了无论有多少算力参与挖矿，最终平均十分钟就能出块，算力之间可以相互竞争。

比特币设置这个竞争性选拔测试的核心概念是“难度值”。 这个“难度值”决定了计算相同算力时需要完成多少工作量才能达到难度目标。 这种工作量与时间呈线性关系，因此可以通过调整“难度值”来调整出块时间。

比特币系统每2016个区块就会检查这2016个区块的平均出块时间。 当发现平均出块时间快于 10 分钟时，系统会增加“难度值”，相当于需要更多的时间来计算出符合要求的目标值。 相反，如果系统发现平均出块时间慢于 10 分钟，就会增加或减少“难度值”。

此外，为了防止比特币系统难度变化过快，系统将每个周期（2016个区块比特币到账速度，约两周）的难度调整幅度设置为小于4次。 比如有一天突然爆掉90%的算力，那么出块时间就会变成100分钟（10/0.1），难度调整时间不能超过四次，那么2016年100分钟后终于出块了出块时间只能调整为25分钟（100/4），然后2016年25分钟出块时间后，出块时间可以调整为10分钟。

这个“难度值”对应区块头信息中的“难度目标”，两者可以通过计算公式进行换算。 难度值和全网算力共同决定出块时间也是有一个公式给定的，但是这些公式这里就不提了，太复杂了。 我们在这里追求的是理解。 如果想更深入地研究其精确的程序表达，最好还是看看比特币的设计文档，比较准确。

第三章难度值的含义

难度值跟踪全网出块时间的自动调整机制，可以稳定比特币区块在全网的出块时间，实现比特币发行率的稳定。 配合每210,000个区块（约四年）减半的比特币区块奖励，比特币的流通量稳定且可预测。

从比特币开始，平均十分钟发50个币，一天发7200个币（24*60/10*50），然后减半到每天发3600个币。 今年7月，又减半了。 每天的发行量变成了1800个币。 这种稳定且可预测的流通量为比特币挖矿提供了收益计算模型。 这有利于对该行业的理性投资。

难度值的自我调整稳定了比特币区块生成时间，这给使用比特币交易转账的用户一个稳定的到达时间——平均十分钟确认。 产品是否具有稳定可靠的预期，将极大地影响用户的信任度。

难度值的调整也更有利于保护比特币网络的完整性。 难度值越高，比特币网络越安全。 这是防止将比特币区块链分成多条链的保护措施。 比如1%的算力想要独立挖一条与现在的比特币不兼容的链，那么他就得经过很长一段时间的难度值调整。 一开始他的出块时间是1000分钟（10/0.01），经常2016年只有1000分钟可以缩短到250分钟，然后在2016年250分钟后调整到62.5分钟......在这段漫长的调整时间里，确认用户使用比特币的时间几乎是无法接受的，算力还是要费电的。 在这种情况下，独立挖掘不兼容的链在经济上几乎是不可接受的。 除非修改难度值，否则这种作弊行为不会被市场接受。

难度值也是比特币挖矿淘汰落后生产设备的关键。 最初，比特币挖矿是直接用普通电脑的CPU来挖的，但是随着参与人数的增加，算力的增加，难度的增加，导致CPU无法挖矿，后来大家纷纷使用显卡挖矿。 ，同样的逻辑导致了现在使用专业的矿机来挖矿。 难度的增加淘汰了低效的挖矿设备，相对减少了电力等资源的损耗，从而获得更高的安全性。

第四章结语

一个产品能给人一种稳定的、可预期的东西，有助于建立用户粘性。 比特币也融入了这种产品设计理念。

好吧，我们学到了另一个概念。

比特币是建立在一系列概念和技术基础上的系统。 不难理解，只要慢慢理解每个概念就OK了。