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比特币挖矿难度和算力有什么关系

2009年1月3日，中本聪(Satoshi Nakamoto)在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上，中本聪挖出了 比特币 的第一个区块，并获得了50个比特币的奖励。这标志着加密数字货币时代的来临。

创世区块是区块链技术中的第一个区块，是区块链中非常独特的一环，因为它是第一个区块——整个数字基础设施中唯一没有与前一个区块连接的区块。

比特币最早的挖矿难度只有1个哈希值，可以用最弱的消费者级别的CPU来开采比特币，而且有很大的机会获得比特币。

在随后的几年里，随着交易所建立，比特币持有者之间的交易活动变得更有组织性。挖矿的难度显著增加，它需要越来越强大的处理器，到后来升级到图形处理器。2013年，专门的ASIC挖矿硬件开始出现，性能甚至远远超过最强大的图形处理器。

到2013年底，比特币挖矿难度首次达到了1个Giga hash哈希值。这是创世纪块挖矿难度的1000*1000*1000倍。之后，比特币的挖矿难度又增加了数千倍。

挖矿难度是为了保证让比特币新区块的产生速度在平均每10分钟产生一个而设置的动态参数。

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)。

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(币王网 Nonce)，使得区块哈希值符合难度要求。算力指计算机每秒可执行哈希运算的次数，也称为哈希率(hashrate)。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：

1 KH/s = 1000 H/s

1 MH/s = 1000 KH/s

1 GH/s = 1000 MH/s

1 TH/s = 1000 GH/s

1 PH/s = 1000 TH/s

1 EH/s = 1000 PH/s

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。

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：

难度 * 2^32 / 全网算力 = 出块时间

出块时间要稳定在10分钟， 也就是600s:

难度 = 600 * 24.42 * 10^18 / 2^32

= 3.46e 12

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：

难度 * 2^32 / 算力 = 出块时间

有：

3.46 * 10^12 * 2^32 / 14 * 10^12

= 1.06e 9 s

结果大概是12270天。

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。

挖一个比特币要多久？

1、一个比特币要挖大概十分钟左右。因为比特币记账的计算是很庞大的一个算力，这里面有一个单位称为哈希值，当你在计算的时候，就相当于在扔骰子，扔骰子的过程叫哈希碰撞，一般要10分钟左右才能碰到一个吻合要求的哈希值。 2、比特币不是完全无目的性的增加，现在是逐年在减少，2012年发生了第一次减半，下一次减半预计在2020年，而比特币最终的发行总量将是2100万枚，也就是在2040年后，比特币的总数将不再增加。 3、以前在没有大量玩家涌进去之前，比特币还是比较容易挖的。但是随着比特币从2万枚才买到一个披萨，到一个比特币涨到价值266每元，想要挖矿的人就越来越多，而题目的难度也越来越大。现在连个人挖矿都没有优势了，于是又出现了“矿池”，大家一起计算一起把收益分成。 4、比特币可以用来兑现，可以兑换成大多数国家的货币。使用者可以用比特币购买一些虚拟物品，只要有人接受，也可以使用比特币购买现实生活当中的物品。

比特币好挖吗，比特币矿机耗电吗？

不好挖，挖矿的难度是越来越大了。耗电，贼耗电了，挖矿一年的耗电量可以赶上一个国家一年的用电量了。

自学区块链（六）BTC-挖矿难度

我们来看下挖矿的计算公式

H(币王网 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币王网 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。

矿机多长时间能挖一个btc？

按照目前的难度来算，大概单台矿机需要三年的时间可以产出一枚比特币，十台矿机需要3.9个月可挖一个比特币。

但是这也并非绝对，这跟矿机算力、全网难度都有关系，挖矿不需要了解多久能挖出来一个，只需要计算自己的回报率，和每天的收入费用，了解其风险和运行需要具备的条件就可以，可以到彩云比特或者今日矿工官网看看。

在比特币诞生之初，是比较好挖的，在2014年基本每24小时就可以挖出3600个比特币。而随着不断的“开采”，比特币也越来越难挖，并且比特币的产量也在不断地建少，2016年比特币的产量就进行了二次减半。

到了2020年再进行一次减半，因为比特币的开采难度是和已经被开采出来的货币量成正比的，所以挖比特币所需要的时间也在不断地增加。

挖矿机的风险

1、电费问题

显卡“挖矿”要让显卡长时间满载，功耗可能会相当高，电费开支不会低。挖矿机越来越先进，但烧显卡挖矿是最划算的。

一些矿工表示，照顾机器比照顾人还累，有网友一台挖矿机3个月就用1000多度电，为了挖掘，挖矿机散热厉害，就算是刚洗完的衣服，放在屋里一会儿就干了。这么高的电费，很有可能把挖赚的钱抵消，甚至变成倒贴。

2、硬体支出

挖矿实际是性能的竞争、装备的竞争，由非常多张显卡组成的挖矿机，哪怕只是HD6770那样的垃圾卡，“组团”之后的运算能力还是能够超越大部分用户的单张显卡的。

而且这还不是最可怕的，有些挖矿机是更多这样的显卡阵列组成的，数十乃至过百的显卡一起来，显卡本身也是要钱的，算上硬体价格等各种成本，挖矿存在相当大的支出。

除了烧显卡的机器，一些ASIC（应用专用集成电路）专业挖矿机也在投入战场，ASIC是专门为Hash运算设计的，性能虽然不一定能秒杀显卡，但是也已经相当强劲，而且由于它们的功耗远比显卡低，因此更容易形成规模，电费开销也更低，单张独显很难与这些挖矿机竞争。

而这种机器价格会更加昂贵。

以上内容参考：百度百科——矿机、百度百科——比特币

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：0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF， 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

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