一、前言

自從比特幣大火之后，挖礦就非常流行，由許多人都購買礦機(jī)挖坑。許多人說采礦很難，可是采礦不就是用計(jì)算機(jī)算出哈希嗎，這正是計(jì)算機(jī)的強(qiáng)項(xiàng)啊，怎么會(huì)變得很難，遲遲算不出來呢？

二、區(qū)塊鏈難度系數(shù)

區(qū)塊鏈的難度系數(shù)：是設(shè)計(jì)區(qū)塊鏈挖礦難易的關(guān)鍵因子，難度系數(shù)越低，挖礦越容易。難度系數(shù)越高，相應(yīng)越難。例如比特幣的難度系數(shù)是18。

難度系數(shù)一般是hash值的前置0的個(gè)數(shù)。

java 區(qū)塊鏈中設(shè)計(jì)合理的難度系數(shù)

例如難度系數(shù)定為6，也就是區(qū)塊的有效hash，必須前面有6個(gè)0

例如難度系數(shù)為6的有效hash為：

00000048bfdc5e67aa448686438f1350a6cc7f4477feb5562b0368a808fdef57

具體代碼實(shí)現(xiàn)也很簡單：

/**

*

* 類名：BlockService.java

* 描述：區(qū)塊服務(wù)

* 時(shí)間：2018年3月12日 下午7:05:06

*

* @author cn.wenwuyi

* @version 1.0

* @param hash 區(qū)塊hash

* @return boolean

*/

private boolean isValidHashDifficulty（String hash） { //定義難度系數(shù)

int dificutty = 6; //定義標(biāo)志符0（當(dāng)然也可以定義其他，一般是0）

char zero = ‘0’; int i; for （i = 0; i 《 hash.length（）; i++） { //獲得hash字符串的i位置的字符

char ichar = hash.charAt（i）; //如果i處的值不為0則跳出

if （ichar ！= zero） { break;

}

} //判斷i是否大于等于難度系數(shù)，返回即可

return i 》= dificutty;

}

Hash 的有效性跟目標(biāo)值密切相關(guān)，只有小于目標(biāo)值的 Hash 才是有效的，否則 Hash 無效，必須重算。由于目標(biāo)值非常小，Hash 小于該值的機(jī)會(huì)極其渺茫，可能計(jì)算10億次，才算中一次。這就是采礦如此之慢的根本原因。

區(qū)塊頭里面還有一個(gè) Nonce 值，記錄了 Hash 重算的次數(shù)。第 100000 個(gè)區(qū)塊的 Nonce 值是274148111，即計(jì)算了 2.74 億次，才得到了一個(gè)有效的 Hash，該區(qū)塊才能加入?yún)^(qū)塊鏈。

三、難度系數(shù)的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)

比特幣選擇10分鐘來產(chǎn)生區(qū)塊，也就是1/600 BPS （Blocks/Sec），這個(gè)是根據(jù)具體設(shè)計(jì)而制定的， 也是人為的選擇。而比特幣的交易處理速度最高為：7 TPS （Transactions/Sec）， 這個(gè)是整個(gè)交易驗(yàn)證機(jī)制、共識(shí)機(jī)制，和P2P通訊機(jī)制，以及代碼實(shí)現(xiàn)后所達(dá)到的一個(gè)技術(shù)上限。相比而言，以太坊目前是1/20 BPS和20 TPS，維基鏈?zhǔn)?/10 BPS和1000+TPS。對(duì)于POW共識(shí)機(jī)制的公鏈來說，BPS是通過變更挖礦的難度系數(shù)來動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的。然而對(duì)于DPOS機(jī)制的公鏈，BPS是恒定的。

礦具有隨機(jī)性，沒法保證正好十分鐘產(chǎn)出一個(gè)區(qū)塊，有時(shí)一分鐘就算出來了，有時(shí)幾個(gè)小時(shí)可能也沒結(jié)果。總體來看，隨著硬件設(shè)備的提升，以及礦機(jī)的數(shù)量增長，計(jì)算速度一定會(huì)越來越快。

為了將產(chǎn)出速率恒定在十分鐘，中本聰還設(shè)計(jì)了難度系數(shù)的外匯贈(zèng)金http://www.kaifx.cn/question/kaifx/1792.html調(diào)節(jié)機(jī)制。他規(guī)定，難度系數(shù)每兩周（2016個(gè)區(qū)塊）調(diào)整一次。如果這兩周里面，區(qū)塊的平均生成速度是9分鐘，就意味著比法定速度快了10%，因此接下來的難度系數(shù)就要調(diào)高10%；如果平均生成速度是11分鐘，就意味著比法定速度慢了10%，因此接下來的難度系數(shù)就要調(diào)低10%。難度系數(shù)越調(diào)越高（目標(biāo)值越來越小），導(dǎo)致了采礦越來越難。

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