全球如何保证区块生成是匀速的？

《1分钟了解区块链的本质》，介绍了什么是区块链，区块链是一个没有管理员，每个节点都拥有全部数据，高可用的分布式存储系统。

 

《1分钟了解挖矿的本质》，介绍了什么是挖矿，挖矿是在最新区块链的数据上，生成一个符合条件的区块，链入区块链的过程。

 

区块链有个特点：虽然大家都在采矿，但挖到矿的速度是均匀的。以承载比特币的区块链为例，平均每10分钟产出一个区块，这个速度基本是不变的。

 

有朋友就有疑问了，计算能力越来越强，计算节点越来越多，计算区块头hash的速度理论上应该是越来越快的呀。技术上，区块链如何动态调节，以保证匀速生成区块，是今天这一分钟要聊的内容。

画外音：之前不少朋友说文章太长，1分钟读不完，好吧，我错了，这次真的是1分钟。

 

回顾，区块是怎么生成的？

答：对最新的区块头进行两次SHA256计算，得到的256bit哈希结果，高位48bit必须是0x00000000FFFF，才算新区块有效。

可以认为哈希的结果是完全随机的，要得出前48bit必须是0x00000000FFFF的哈希结果，就如同连续抛了48次硬币，每次都得到我们想要的结果，其概率是(1/2)^48，所以概率非常小，生成区块的难度很高。

画外音：区块的生成原理详见《1分钟了解挖矿的本质》。

 

区块如何保证生成速度匀速？

答：假设期望比特币全球区块链每10分钟生成一个区块，需要设定一个动态调节机制，每两周做一次统计：

• 如果统计结果是，最近两周平均每5分钟就生成了一个区块，说明生成太快了，需要变慢50%

• 如果统计结果是，最近两周平均每20分钟才生成了一个区块，说明生成太慢了，需要加速一倍

 

如何控制加速和变慢呢？

答：区块链中有一个难度系数，可以调节区块生成的变快与变慢，难度系数影响的是，区块头哈希结果，有多少bit必须与预期相同。

例如，原计划哈希结果高位48bit符合预期，才算挖矿成功，现在改为，49bit符合预期，才算挖矿成功，这样得到预期hash的概率就降低了，挖矿就会变慢。

想反，如果改为，47bit哈希结果符合预期，就算挖矿成功，这样得到预期hash的概率就变高了，挖矿就会变快。

 

总结，如何保证全球匀速挖矿？

• 需要定期统计，动态加速或减慢生成速度

• 通过难度系数，影响hash结果多少位必须符合预期，才算合法的区块，来控制速度

 

技术人，聊技术，这个匀速方案，巧妙吗？

一分钟很短，希望这一分钟，大家有收获。