探究比特幣挖礦難度調整的歷史:比特幣哪年的挖礦難度上調與下降幅度最大?

撰文:Jurica Bulovic,Fidelity 比特幣挖礦業務負責人
譯者:盧江飛

比特幣網絡的挖礦難度已經從 16.6 T 減少到 13.9 T,下降了 15.95%,並創下有史以來第二大跌幅。在此,我們將根據 Coin Metrics 數據探究一下比特幣挖礦難度調整的歷史。

比特幣創世區塊誕生於 2009 年 1 月 3 日,挖礦難度也從「1」開始,之後整整一年時間都沒有發生任何變動。爲何挖礦難度沒有任何變動?中本聰不是將比特幣出塊時間完美地設計在「平均 10 分鐘」左右的嗎?

事實上,在比特幣誕生的第一年裏,挖礦難度其實降低了很多倍(例如,比特幣網絡曾花了超過一個月時間纔開採出 2016 個區塊),但因爲挖礦難度不能低於 1,所以這個數字就一直沒有變化。

下面這張圖展示了整個 2009 年每天開採的比特幣區塊數量,你可以看到大多數區塊挖出的數量是低於 144 的,這也是預期的出塊平均值。2009 年,平均一個區塊的出塊時間大約是 20.8 分鐘。

富達挖礦業務負責人幫你梳理比特幣挖礦難度調整全歷程

2009 年 12 月 30 日,比特幣挖礦難度進行了第一次調整,從 1 增長到 1.1829,漲幅爲 18.29%。第二年,也就是 2010 年,比特幣挖礦難度不斷增加,從 1.18 上升到 14.5K,增加了 12,245 倍

事實上,從那時開始,比特幣挖礦難度每年都在增加,嘗試趕上價格漲幅。

以下羅列出從 2009 年開始比特幣挖礦難度年增長率:

  • 2009:18.29%
  • 2010 年:1224363%(開始進行 GPU 挖礦)
  • 2011:7908%
  • 2012:157%
  • 2013 年:39533%(開始進行 ASIC 挖礦)
  • 2014:3341%
  • 2015:156%
  • 2016:206%
  • 2017:490%
  • 2018:191%
  • 2019:130%
  • 2020 年至今:0.82%(直到最近一次挖礦難度下降前,2020 年初至今已增長 20 %)

下圖展示了自比特幣網絡成立以來挖礦難度走勢:

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還有一個值得關注的統計數據:比特幣網絡挖礦難度總計變動了 294 次,其中挖礦難度增加 246 次,減少 48 次。

下圖展示比特幣挖礦難度變化歷史變動情況 (%) 。注意:Y 軸限制爲 100%,但其實裏面曾出現過一個 300%的異常值。

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在比特幣挖礦難度上調中,排名前三的分別是:

  1. 2010 年 7 月 16 日,漲幅爲 300%(值得一提的是:這是中本聰設計的挖礦難度上浮最大值);
  2. 2010 年 7 月 13 日前三天,漲幅爲 93.12%;
  3. 2011 年 5 月 26 日,漲幅爲 78.15%。

在 246 次挖礦難度上調中,有 120 次漲幅是個位數,有 125 次漲幅是兩位數,還有 1 次漲幅達到了驚人的三位數!

接下來,我們再來看看比特幣挖礦難度下調的情況:

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比特幣挖礦難度第一次出現下降發生在 2010 年 5 月 19 日,降幅達到 7.81%。 此外,比特幣挖礦難度降幅最大的三次分別是:

  1. 2011 年 10 月 21 日,降幅爲 18.03%;
  2. 2020 年 3 月 26 日,降幅爲 15.95%;
  3. 2018 年 12 月 3 日,降幅爲 15.13%。

另外,比特幣歷史上只有 5 次挖礦難度降幅達到兩位數!

額外介紹一些福利小知識:

比特幣挖礦難度代表了什麼?

比特幣區塊頭由三組區塊元數據組成。首先是一組引用父區塊哈希值的數據 , 這組元數據用於將該區塊與區塊鏈中前一區塊相連接,第二組元數據 , 即難度、時間戳和 nonce, 與挖礦競爭相關,第三組元數據是 merkle 樹根 (一種用來有效地總結區塊中所有交易的數據結構)。爲了使一個區塊有效(又被稱作爲「開採」),區塊頭哈希值必須低於某個值 L (稱爲目標值)。哈希值範圍可能會非常龐大(2 ^ 256),但目標值集要低得多。

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實際上,目標值 L 會在每 2016 個區塊被開採之後調整一次,與上一個時期開採一個區塊所需的時間增加 / 減少成比例。

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挖礦難度 D 是依據目標值 L 中得出的,直觀上,目標值 L 越小,找到有效哈希的難度就越大。

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例如,如果給定時間段的平均出塊時間爲 11 分鐘(比預期的 10 分鐘間隔時間長 10%),則下一次比特幣挖礦難度將會增加 10%。

當前挖礦難度值是:13,912,524,048,945。該數字表示開採一個比特幣區塊要比原始難度難得多。因此,你也可以這麼理解,如今比特幣網絡需要比初始區塊耗費 13,912,524,048,945 倍哈希才能找到一個區塊。

最後還想分享一個有趣的事:假設比特幣網絡沒有難度調整機制,同時還擁有當前網絡算力,會是什麼樣子呢?如果是這樣的話,挖掘一個區塊的平均時間將會是 4.3*10^-11 秒,換句話說,我們一秒鐘可以挖出 2.32*10^10 個區塊。

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