挖矿有多难

A. 为什么全网的计算能力上升，挖矿难度会增加呢

这和比特币的设计机制有关。因为比特币的挖矿其实就是进行哈希运算，那么如果全网的运算能力上升，但是哈希运算的难度不变，解开每道题的速度就会增加。而每解出一正解，系统就会产生一个新的区块，那么比特币系统就不能保证每10分钟出一个区块了。说不定每5分钟甚至每2分钟就会产生一个新的区块，这是有悖于比特币设计理念的。为此，比特币网络会及时地根据全网的计算能力动态调整哈希运算的难度，来确保整个比特币网络每10分钟才会产生一个全新的区块。

B. 自学区块链（六）BTC-挖矿难度

我们来看下挖矿的计算公式

H(block header) target，这个target就是 目标阈值

BTC用的哈希算法是SHA-256，它产生的哈希值是256位，那么就有2^256种取值，这个就是他的输出空间，要增大挖矿难度， 就调节目标值在这个输出空间所占的比例 。

挖矿难度和目标阈值是成反比的， 当算力强时，调节难度，使目标阈值变小 。

不调节难度，随着矿工数量增多，随着算力的上升，那么挖到区块的时间就会变短，从10分钟缩短到1分钟甚至几秒钟，这个会带来什么样的问题呢？可能很多人觉得这不是挺好吗，交易等六个确认就会缩短时间了，交易就会变快了。其实出块时间缩到很短，风险是很大的，因为网络延迟，出块时间变短，不同节点很可能接到不同的区块信息，导致会有很多分叉节点出现。矿工会根据自己认为正确的区块接着挖。这种情况下，恶意节点发动分叉攻击就比较容易成功，因为诚实节点的算力被分散了。

导致不需要51%的算力就能成功，所以缩短出块时间是不利于BTC系统的稳定的。虽然10分钟不一定是最优的时间，但是也算是比较合理的。

下面是 算力增长曲线

下面是 挖矿难度曲线

下面是 平均出矿时间

我们来看下难度公式：每2016个区块调整一次挖矿难度，10分钟出一个平均算下来是两星期调整一次。

previous_difficulty是上一次的挖矿难度，分母是最近2016个区块花费的时间

每个节点挖矿是独立的，BTC的协议也是开源的，会不会有矿工不修改挖矿难度呢？可能性是存在的，但是不影响结果，因为广播给其他节点需要独立验证block header的哈希值， 这个header里面有难度的一个压缩编码，修改难度产生的结果是不会被诚实的节点认可的。

C. 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。

D. 在我的世界里挖矿有多难

1、垂直向下挖，对于新手来说是不值得推荐的，别尝试的好，否则掉下岩浆向谁求助。

2、进入矿井时，多带点火器和食物。

3、不要在大矿井里跑，以免掉进岩浆中 。

4、你必须挂断电话，但不要在岩浆周围徘则态衫徊，否则，你将不得不等待悲伤来摆脱任何责难。

5、当探索地牢时（有一个笼子，它旁边的两个盒子必须戴上，到处都是苔孙腔藓石。首先要做的是把笼子放在火里，否则，它仍然是悲伤的。

6、探索废弃的矿井（被围板和栏杆围住）以避开大量蛛网，因为里面有一个非常有毒的蜘蛛刷笼，对新手来说很可怕，所以在装备好盔甲之前，应该闭罩诚实地挖掘矿石

E. 一枚比特币卖$64015，家用电脑24小时挖矿，多久才能挖到一枚

从理论上来讲，任何一台可以运转的计算机安装相应软件后即可成为“挖矿机”，这意味着任何拥有电脑的人也都是潜在的矿工。

很多人可能觉得比特币挖矿很容易，只需要下载一个软件，然后在电脑上运行就行了，就像运行炒股软件一样，在这只能说大家是异想天开。

事实上按照目前比特币的挖矿难度来看，普通的家庭电脑根本就吃不消，比特币挖矿其实就是在运算，这种特定的算法是基于加密哈希算法的数学难题，想要解开这一数学难题，则需要这台用于挖矿的计算机具备极强的数据处理能力。

在几年前比特币挖矿难度比较低的时候，家庭电脑或许还可以用到，在最开始的时候，确实有不少人用家庭电脑挖到比特币了。

但是随着比特币挖矿难度越来越大，它所消耗的运力越来越多，特别是最近一段时间，有大量的人群加入到挖矿当中，挖矿的速度比较快，这进一步加大了挖矿的难度。

比特币平均下来大约每十分钟产生一个新区块，每一个新区块都伴随着一定数量从无到有的全新比特币，每开采210,000个块，大约耗时4年，货币发行速率降低50%。

而未了达到平均每10分钟产生一个新区块的平衡，挖矿难度在每2016个区块之后或大约每14天增加或减少一次，具体难度是增加还是减少主要取决于发现之前2016个区块的速度。如果之前的2016年区块发现时间少于14天，则难度增加，而如果发现时间超过14天则难度降低，目标是将平均区块发现时间恢复到10分钟。

而按照最近一段时间参与挖矿的人数来看，事实上发现2016个区块的速度可能要小于14天，这意味着越往后面挖矿难度越大。

如果中本聪把比特币换成法币，需要他的银行账号去接收法币，这家银行将有一批人知道中本聪的真实身份，在这种情况下，我认为全员保守秘密是不可能的，一定会有人通过某种方式将信息泄露出来。这就意味着中本聪完全暴露在世人面前，中本聪长期以来保持匿名的努力毁于一旦。

这么多年来，有无数人声称自己是中本聪，最终没人能证明自己就是中本聪。而他们想证明自己也很简单，用中本聪的地址交易1美元即可。

当然，如果中本聪想把比特币换成其他加密货币，是不会暴露身份的，但这样做的意义是什么？他是比特币世界的上帝，不是以太坊世界的上帝， 一个上帝不能背叛自己的世界 。

更进一步思考，中本聪为什么要把比特币换成美元？在白皮书里，中本聪对比特币的定义是一种“电子现金系统”，毫无疑问他的理想是比特币终有一天变成全世界都认可的“钱”。 如果比特币真成了钱，比美元更普适的钱，还需要换成美元吗？

我们不如去思考一些更有趣的问题，比如：我们让比特币涨到多少，能帮助中本聪成为真正的世界首富？

中本聪的身份，是比特币世界最大的谜团，是构成一个好故事不可缺少的一环。我经常会猜想，如果我是中本聪，我会怎么做，我的目标是什么，我要解决什么问题，等等。思考越多，就发现这个故事越有趣， 有趣程度甚至不输给比特币本身 。

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F. 比特币好挖吗，比特币矿机耗电吗

这种币越来越难挖，非常耗电。
因为他的算法决定了越是靠后，运算量越大，耗用电力越大。
最早挖矿的一批人，因为挖出币比较容易，币值也不高，一个汉堡需要成千上万的币。
但是，现在，他被赋予了太多的概念，全球的需求被引发，供远小于求，引发了挖矿热潮，币的价格也与挖矿成本挂了钩。
鉴于挖矿成本越来越大，币的价格也越来越高。
运算的机器功率也越来越大，耗能非常多。不少地方限制这种“无效”用电，可见占比之大。
这种全球游戏，真的是难度很大，成本不小。

G. 什么是比特币挖矿难度如何调整原理是什么

比特币挖矿难度(Difficulty)，是对挖矿困难程度的度量，挖矿难度越大，挖出区块就越困难。目标值(Target)与挖矿难度成反比。难度越高，目标值越小。而难度目标是目标值通过转化得到，是一个只有 4 个字节的字段(为了便于理解，本文将难度目标等同目标值处理)。比特币系统正是通过调整区块头中难度目标来控制挖出区块所需平均时间的。

目标值是个长度为 256 比特的字符串，换句话说目标值约有 2^256 种可能的取值。调整难度目标就是调整目标值在整个输出空间的占比。

举例说明：挖矿就如射击，所有射出去的子弹都会落在一个很大的靶子上。难度目标就是这个大靶子上圈出一个范围，这个范围越小，被射中的难度就越高。调节难度目标，就是调节这个圈在整个靶子上的占比。

挖矿算力增大，单位时间射击的次数就越多，目标范围被射中所需的时间就越短。反之，挖矿算力减小，目标范围被击中所需的时间就越长。而比特币系统追求的平均出块时间为 10 分钟，这时候就需要调整难度目标来实现。

02 如何调整难度目标？

比特币系统是怎样调整难度目标的呢？在《白话区块链入门 080 | 数说比特币，了解 比特币 必须知道这 10 个数字》一文中，我们介绍了比特币系统每过 2016 区块(大约为 14 天时间)，会自动调整一次难度目标。所有区块高度为 2016 整数倍的区块，系统就会自动调整难度目标。如果上一个难度目标调整周期(也就是之前 2016 个区块)，平均出块时间大于 10 分钟，说明挖矿难度偏高，需要降低挖矿难度，增大难度目标(准确地说是目标值);反之，前一个难度目标调整周期，平均出块时间小于 10 分钟，说明挖矿难度偏低，需要缩小难度目标。

03 难度目标的可调范围

比特币系统设定，难度目标上调和下调的范围都有 4 倍的限制。举例说明：假设上一个难度目标调整周期内的 2016 个区块，由于算力暴涨，只用 7 天就全部挖出来了，通过难度目标调整，将难度目标缩小一倍，可以将平均出块时间维持在 10 分钟左右，但如果算力暴涨，前 2016 个区块全部挖出只用了 1 天，那么难度目标最小只能调整为原来的四分之一。

04 总结

比特币的算力是持续波动的，比特币系统通过难度目标的调整，使得平均出块时间维持在 10 分钟左右。难度目标和挖矿难度成反比，挖矿难度越大，难度目标越小。当区块高度为 2016 的整数倍时，比特币系统就会在该区块上，自动调整难度目标。如果上一个难度目标调整周期内，平均出块时间超过 10 分钟，那么降低挖矿难度，增大难度目标;反之则提高挖矿难度，减小难度目标。难度目标上调和下调的范围都有 4 倍的限制。

比特币每 2016 个区块(大约 14 天)调整一次挖矿难度，相比于 BCH 每个区块都调整(大约 10 分钟调整一次)，有明显的滞后性。你认为是哪种调整方式更合理呢？为什么呢？欢迎在留言区分享你的观点。

H. 比特币挖矿难度，什么是比特币矿难

大多数商人和投机客们感兴趣的东西永远都是能马上变成钱的东西，比特币就是其中之一，介于asic芯片的专业性，导致了比特币矿业和其它山寨币矿业的市场分离性。
绝大多数显卡矿机，cpu矿机出现矿难的时候，利用asic矿机挖矿的比特币并不会受到影响，作为虚拟货币圈子里的第一位大佬，已经成了币圈里面根深蒂固的信仰，2100万枚总量也决定了比特币的交易型和增值性。
尽管现在比特币已经开始被大多数人认知，它却没能真正替代世界的货币完成它的初衷，可它却成了超越黄金的收藏品，货币的通胀，矿总量减少，加上开采难度加大，都决定了它将来的市场前景，增值已经板上钉钉，所以人们都会挤破头去挖矿，因为挖到的比特币其实就是比黄金还值钱的收藏品

I. 比特币的价值很高，用一台家用电脑24小时挖矿，挖到1个需要多久

一般情况下，一台普通家用电脑最多能承受1000H/s的算力，而按照比特币每秒300万次的哈希碰撞数据，如果只是一台普通的家用电脑，即便24小时不间断的挖矿，一天最多能挖到0.0018个比特币，想要挖出一个完整的比特币，至少需要556天，如果中途运气不好，可能需要耗费更多的时间。

这就像，庄家自己创造了一个世界，规则由他们来定制，比特币可定价为一分，也可定价为百万千万，数量也可随时为自己增加等数量足够，利益足够时，一次性卖出，那就崩了。

J. 比特币挖矿的难度和算力

难度是对挖矿困难程度的度量，即指：计算符合给定目标的一个HASH值的困难程度。

difficulty = difficulty_1_target / current_target

difficulty_1_target 的长度为256bit， 前32位为0， 后面全部为1 ，一般显示为HASH值：， difficulty_1_target 表示btc网络最初的目标HASH。 current_target 是当前块的目标HASH，先经过压缩然后存储在区块中，区块的HASH值必须小于给定的目标HASH, 区块才成立。

例如：如果区块中存储的压缩目标HASH为 0x1b0404cb , 那么未经压缩的十六进制HASH为

所以，目标HASH为0x1b0404cb时， 难度为：

比特币的挖矿的过程其实是通过随机的hash碰撞，找到一个解 nonce ，使得 块hash 小于 目标HASH 值。 而一个矿机每秒钟能做多少次hash碰撞， 就是其“算力”的代表， 单位写成 hash/s 或者 H/s

算力单位：

比特币系统的难度是动态调整的， 每挖 2016 个块便会做出一次调整， 调整的依据是前面2016个块的出块时间， 如果前一个周期平均出块时间小于10分钟，便会加大难度， 大于10分钟，则减小难度，目的是为了保证系统稳定的每过 10分钟 产出一个块，所以难度调整的时间大概是2周（2016 * 10 分钟）

全网算力是btc网络中参与竞争挖矿的所有矿机的算力总和。当前难度周期全网算力会影响下一个周期的难度调整， 如果全网算力增加，挖矿难度增大，单台矿机固定时间的产出就会减少。目前全网算力大概是24.42EH/s， 一台蚂蚁S9矿机的算力大概是14TH/s

那么， 已知当前全网算力，下一个周期难度将如何调整呢？

根据公式：

因为出块时间要稳定在10分钟， 也就是600s:

那么，在3.46e+12的难度下， 一台算力为14TH/s的矿机平均要花多长时间才能出一个块呢？

根据公式：

有：

结果大概是12270天