python环境挖矿

A. 挖矿难度表示

比特币的挖矿难度可以使用Target Threshold，nBits或Difficulty表示，它们互相等价：

这三个值的转化关系可以采用下面的实例来说明：

首先获取哈希值为 的区块原生十六进制信息如下：

区块中nBits采用小端格式表示，解析区块信息，得到nBits字段值为0x4c86041b。因此转化为大端格式为0x1B04864C，这个值是Target Threshold的压缩格式表示，可以将它转化成256位的Target Threshold值：

开头的一个字节为指数，后面三个字节为系数，则：

计算出Target Threshold值为 。

再计算Difficulty的值，它有两个值，计算公式分别为：

由此可以使用 Python 计算出bdiff的值：

因此，得到在比特币客户端中的difficulty值bdiff为14484.162361225399。

为了检验上述结果，可以在比特币核心客户端中使用 getblock "" 命令得到该区块的json格式信息：

最终，可以发现该区块的bits和difficulty字段信息与上面分析计算的相关结果一致。

nBits的大端格式表示法中，其系数最大为0x7fffff，这是因为Target Threshold数据类型是无符号整型，而它继承自有符号数据类，则在实际中Target Threshold系数的最高位有可能是1，这可能会被解析成一个负数。则在挖矿过程中难度值永远无法小于一个负数。因此，为了解决这个问题，比特币核心在生成nBits值时需要首先检查一下生成的nBits是否会被解析为一个负数。如果是，首先在系数开头补8位0，即除以256，然后指数再加上1。这样由nBits转化为Target Threshold过程中转化公式就与普通值相同了，即指数位都是减去3，转化过程上面已经提到。

举个例子说明：

哈希值为 的区块信息如下：

发现bdiff值为1，则利用bdiff与Target Threshold关系可以计算出：

将Target Threshold值 转化为nBits的过程中可以发现其系数为0xffff00，指数为0x1c，这样：

然而由于系数最高位为1，则如果这样表示的话就可能将Target Threshold解析为负数。因此，我们将系数除以256，指数加上1，得到系数为0x00ffff，指数为0x1d。这样：

最终，nBits值为0x1d00ffff（大端表示），与json格式信息一致。