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全球如何保证区块生成是匀速的?

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。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。

作者:58沈剑|2018-03-12 21:44

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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。

全球如何保证区块生成是匀速的?

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。

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。

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。

【本文为51CTO专栏作者“58沈剑”原创稿件,转载请联系原作者】

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【责任编辑:赵宁宁 TEL:(010)68476606】

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