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比特幣基礎課程八——比特幣系統如何穩定發行貨幣速率:難度值

作者:網文 來源:轉載 日期:2017-8-25 1:33:17 人氣: 標簽:比特幣基礎 【打印】

第0章 引言

比特幣的發行是依靠挖礦來完成的,全網平均十分鐘產生一個區塊,同時發放相應的區塊獎勵。貨幣的發行速率是一個非常重要的事,那這個“十分鐘”是如何被保證的呢?

 

第1章 競爭性選拔考試和資格性選拔考試

我們一輩子可能會有很多考試,高考、公務員考試、執業資格考試……這些考試可以分為兩類,一類叫競爭性選擇考試;另一類叫資格性選拔考試。

競爭性選拔考試是錄取人數是確定的,不管多少人參與考試,也不管最終所有人的考試成績,錄取的人數都是確定的。比如公務員考試,在考試招生前會明確錄取多少人,比如全國10萬個崗位。不管當年100萬個人報考,還是1000萬人報考,最終都只有10萬個人能被錄取。也不管你考多少分,只有你考進了前10萬名成績才能被錄取,也就是選擇前10萬個成績最好的。在競爭性選拔考試中,成績絕對高低是沒有意義,成績相對高低才是關鍵。

資格性選拔考試有一個成績合格線,你的成績只要高過這根合格線,那你就考試成功。不管有多少人參加考試,也不管最終能錄取多少人。比如考駕照的第一科目,你只要達到了90分,就過了。你完全可以不考慮和你一起來考試的競爭對手是什么狀態,你只顧自己考到90分就可以了。

比特幣發行速率類似于一個競爭性選拔考試的結果。

 

第2章 比特幣使用難度值來控制挖礦出塊時間

比特幣網絡要控制出塊時間平均為十分鐘。在一上篇文章里我們講到了挖礦的過程是人們使用計算設備去計算一個滿足某個難度目標的隨機數的過程。如果參與計算的計算能力越高,那計算的速度就越快,在固定時長內計算出符合難度目標的隨機數就應該越多。如果是這樣的話,比特幣網絡出塊時間就無法維持在平均十分鐘。

但我們知道競爭性選拔考試是不用管多少人報考的,它設置好一個錄取人數就好了,考生們自個競爭去吧。報考人數多,試卷也可出的難一點,反之而出題容易點,這樣來調整選拔流程。比特幣系統的設置也實現了不管多少算力參與挖礦,最終都能實現平均十分鐘出塊,算力們自己去相互競爭吧。

比特幣設置這場競爭性選拔考試的核心概念就是“難度值”。這個“難度值”是決定了同等算力計算出符合難度目標需要完成的工作量,這個工作量是和時間呈線性關系的,這樣就可以通過調整“難度值”來調整出塊時間了。

比特幣系統每隔2016個區塊就會去檢測這2016個區塊的平均出塊時間,當發現平均出塊時間快于10分鐘時,系統就會調高這個“難度值”,這樣同等算力就更能計算出符合要求的目標值就要更多時間。相反,如果系統發現平均出塊時間慢于10分鐘,那就高低“難度值”。

另外,比特幣系統為了防止難度變化過快,系統設定每個周期(2016個區塊,大約為兩周)難度調整的幅度必須小于4倍。比如說如果有一天突然有90%的算力被炸掉了,那出塊時間當下就變成了100分鐘(10/0.1),一次難度調整時間不能超過四倍,那經過了2016100分鐘后,出塊時間只能調整到25分鐘(100/4),然后再經過201625分鐘的出塊時間,出塊時間才能調整到10分鐘。

這個“難度值”是和區塊頭部信息里的“難度目標”相對應的,兩者是通過一個計算公式可以轉化。難度值和全網算力共同決定出塊時間也是由一個公式給出,但這里就不提這些公式了,太復雜了,我們這里追求的是理解,如果要深究其精確的程序表達,最好還是看比特幣的設計文檔,那里更準確。

 

第3章 難度值的意義

難度值的追蹤全網出塊時間而自動調整的機制可以穩定全網比特幣區塊的出塊時長,這就實現了比特幣發行速率的穩定。配合比特幣區塊獎勵每隔21萬個區塊(約四年)就減半,那比特幣的發行量是穩定可預測的。

從比特幣最開始平均十分鐘發行50個幣,一天發行7,200個幣(24*60/10*50),后隨后減半變成每天發行3600個幣,在今年7月份又經過一次減半,一天發行量變成了1800個幣。這種穩定可預測的發行量,給比特幣挖礦提供了一個利益計算模型。這有利于這個行業的理性投資。

難度值的自行調整穩定了比特幣出塊時間,這給使用比特幣交易轉賬的用戶一個穩定的到賬時間——平均十分鐘就有一個確認。產品是否有一個穩定可靠的預期會極大的影響用戶的信任度。

難度值的調整還更有利于保護比特幣網絡的完全性。難度值越高,比特幣網絡安全性就越高。這是防止比特幣區塊鏈分裂成多條鏈的一個保障。比如如果有1%的算力想獨立挖一條和現在比特幣不兼容的鏈,那他就要經過漫長的難度值調整,一開始他的出塊時間是1000分鐘(10/0.01),經常20161000分鐘,才能縮短為250分鐘,然后再經過2016250分鐘再調整為了62.5 分鐘……在這種漫長的調整時間過程中,用戶使用比特幣的確認時間幾乎是無法接受的,而算力還是要消耗電費的,這種情況下獨立去開挖不兼容的鏈就在經濟上幾乎無法接受了。除非修改難度值,但這種作弊作為市場更不會接受的。

難度值也是淘汰比特幣挖礦落后生產設備的關鍵。最初比特幣挖礦是直接使用普通電腦的CPU就可以了,但隨著參與人數越來越多,算力漲上去了,難度上調,導致CPU挖不到礦了,隨后大家就使用顯卡來挖,同樣的邏輯又導致現在大家使用專業的礦機來挖。難度上漲淘汰了效率低的挖礦設備,在獲得更高的安全性上相對降低電力等資源的損耗。

 

第4章 結束語

某個產品能夠給人一種穩定可預期的東西,這就會有利于建立用戶粘性。比特幣也包含了這種產品的設計理念。

 

嗯,我們又了解到一個概念。

比特幣是由一系列概念和技術作為基礎構建的系統,理解起來并不會很難,只要一個一個概念慢慢摸清楚,就OK了。

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