在比特币系统中，矿机在不断的挖矿——记帐，而比特币矿机集体挖矿却有一个特点，就是总体上挖矿的出区块的时间是大致均匀的——平均10分钟“挖”出一个区块。

参考比特币网站区块信息可以看到，无论是2010年还是现在（2018），系统出区块的时间均值大约都是在10分钟。

在学习比特币原理时候，想必很多人都有和我开始学习时同样的疑惑：从2009 到现在，矿机们的硬件性能是越来越好的，矿机个数也越来越多，也就是在越来越多的算力下，比特币系统是如何控制大约10分钟出一个区块的？

在简述这个之前，先来看个相似的例子：

教育部门每年都要出题给学生升学考试，考试的理想结果就是，学生们的成绩符合某种分布，使得学生的成绩不要集体都很高，或者集体都很低，这样方便不同成绩的学生被录取到不同的学校去。那么教育部是如何做到学生成绩不集体过高或者集体过低？估计很多人都会想得到——控制试卷的难度系数即可。如果上一届的学生考试成绩集体都很低，那一定是考得太难了，那么今年可以适当的降低下难度系数；如果上一届学生考试的成绩集体都很高，那一定是考得容易了，今年应该增加考试难度系数。

嗯，比特币系统控制区块速度，就是差不多的原理。

之前文件《区块链基础》说到过，挖矿的本质就是在计算着符合“某条件”的区块头的hash值。这里提到的“条件”，也就是找出一个nonce，使得区块头信息加上这个nonce，再进行计算hash，使得该hash 值小于某个值X。

上面提到的X，按照hash 值的位数，写成二进制形式，如果前面有n个零，我们先把该值理解为出块的难度系数，比如：X = 000000011111……11，这里前面是7个0，也就是难度系数为n=7了。《区块链基础》的 “谁来记账区块——工作量证明”也说明过其难度原理，难度为7的为难度为6的，其运算量会增加一倍（注：《区块链基础》中提到的是16倍，因为是使用十六进制的写法，而这样使用的是二进制写法。）。

比特币系统就是通过控制该难度系数，来动态调整使得均匀区块的。

在矿机们集体挖矿的时候，会达成一个共识，每产生2016个区块会统计一下这2016个区块的平均出块时间，如果平均时间比期望时间小，比如5分钟，可以知道出块速度快了一倍，那么矿机们会把难度系数加倍，比如原来n=5，则现在改为n=6，也就是要求新挖的区块，求出nonce，使得区块hash值小于X = 00000011111……11（前面6个零）才算挖矿成功；同理如果平均时间比期望值多，比如为20分钟，时间比期望值多了一倍，那么矿机们把难度系数减半，比如原来n=5，新的减半为4，也就是新区块的hash值小于 X = 0000111111111……11即可；平均为其他时间时候，同理算出块快了还是慢了多少，这样动态调整难度系数，使得出块平均值尽量接近10分钟。

比特币系统（矿机们）就是按照这样达成的共识算法，每2016个区块就进行调整一次出块难度系数，使得总体上接近均匀出块的。

做下粗略的计算，2016 * 10分钟 = 20160 分钟 = 14天 = 2周。这也就是很多文章说的，比特币系统每两周进行一次难度系数调整。严格来说，每两周调整一次难度系数也是不准确的，和每10分钟出一个区块一个道理，都是个大概值。比特币系统在动态调整着计算难度系数，使得出块时间接近10分钟，从而才有约2周一次调整难度系数的说法。

这里的难度系数是类比的解析，比特币系统难度系数是另一个表示，但是本质是一样的，不影响理解比特币控制出块多原理。

相关文章：
《比特币知识（3）——比特币上限为什么是2100万》
《比特币知识（5）——区块链基础》
《比特币知识（7）——比特币是如何“发行”的》

（全文完）

（欢迎转载本站文章，但请注明作者和出处 云域 – Yuccn ）