比特币如何控制难度

『壹』 李波：正研究对比特币监管规则，到底该如何监管比特币

中国人民银行的副行长在接受采访的时候就表示，通过这一次的市场波动，将会研究比特币的监管规则。我们都知道，比特币的价格水涨船高，吸引了无数投资者的目光，但随之而来的就是比特币的暴跌。而这样的虚拟货币因为没有办法被监管，导致其资金流向成为了一个谜题。那么这一次，中国人民银行在采访的时候表示将会研究这样的虚拟货币，很明显释放了一个信号。那么今天我们就来探讨一下比特币的监管到底难在哪里。

第三，如何看待这一次的采访？

这一次的采访不仅表达了我们将会对比特币进行严格的监管，同时也表达了另外一个态度。那就是比特币作为一个投资货币，在全国范围内，甚至全世界范围内已经被纳入到强制监管范围。同时也需要大家明白一点的事，那就是比特币虽然是具有投资属性的，但是它本身是不能够替代货币的。

『贰』 比特币系统是由谁在出题并调整难度第一个比特币是如何计算出的

BTC是一种由开源系统的P2P手机软件产生的虚拟货币，是一种网络虚拟货币。比特犬~币不依靠特殊贷币组织发售，它通过特殊算法的很多测算造成，虚拟币经济发展应用全部P2P网络中许多连接点构成的分布式系统来确认并记录每一个交易行为。实际上BTC是近几年才进到投资者的视线，可以这么说BTC刚出现的时候，BTC基本上一文不值，1美金均值可以买到1309.03个BTC。在2011年，BTC与美元的兑换率，竟然从0.5美金一路涨到了13美金，上涨幅度达到2600％！

BTC是基于区块链技术性衍生出来的，而区块链的组成就是普通的编码，我们可以把它理解为一个数据文件，一个不可以随意毁坏、不能伪造、可以从网络查询、可摆脱互联网单独存有、又可通过网络验证系统其详细水平、真假，且又可以随意分拆的文件夹。

『叁』 比特币挖矿原理是什么

比特币挖矿就是通过挖矿节点，然后比特币挖矿机（电脑）不断消耗自身的算力，来换取比特币。在比特币系统，通过自身的算法可以动态调整全网节点的挖矿难度，保证每过大约10分钟，就会有一个节点挖矿成功，这时比特币系统就会奖励此人一定数量的比特币。挖比特币是一个比较复杂的过程，不过挖比特币一般会经过这几个步骤，分别是准备工作、找到矿池、注册矿池账号、矿池账号设置、下载比特币挖矿器（软件）、比特币挖矿机配置；经过以上步骤就可以挖矿了。
本条内容来源于：中国法律出版社《中华人民共和国金融法典:应用版》

『肆』 比特币机制研究

现今世界的电子支付系统已经十分发达，我们平时的各种消费基本上在支付宝和微信上都可以轻松解决。但是无论是支付宝、微信，其实本质上都依赖于一个中心化的金融系统，即使在大多数情况这个系统运行得很好，但是由于信任模型的存在，还是会存在着仲裁纠纷，有仲裁纠纷就意味着不存在 不可撤销的交易 ，这样对于 不可撤销的服务 来说，一定比例的欺诈是不可避免的。在比特币出来之前，不存在一个 不引入中心化的可信任方 就能解决在通信通道上支付的方案。
比特币的强大之处就在于：它是一个基于密码学原理而不是依赖于中心化机构的电子支付系统，它能够允许任何有交易意愿的双方能直接交易而不需要一个可信任的第三方。交易在数学计算上的不可撤销将保护 提供不可撤销服务 的商家不被欺诈，而用来保护买家的 程序化合约机制 也比较容易实现。

假设网络中有A, B ,C三个人。
A付给B 1比特币 ，B付给C 2比特币 ，C付给A 3比特币 。
如下图所示：

为了刺激比特币系统中的用户进行记账，记账是有奖励的。奖励来源主要有两方面：

比特币中每一笔交易都会有手续费，手续费会给记账者

记账会有打包区块的奖励，中本聪在08年设计的方案是： 每10分钟打一个包，每打一个包奖励50个比特币，每4年单次打包的奖励数减半，即4年后每打一个包奖励25个比特币，再过四年后就奖励12.5个比特币... 这样我们其实可以算出比特币的总量：

要说明打包的记录以谁为准的问题，我们需要引入一个知名的 拜占庭将军问题 （Byzantine failures）。拜占庭将军问题是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的。

假设有9个互相远离的将军包围了拜占庭帝国，除非有5个及以上的将军一起攻打，拜占庭帝国才能被打下来。而这9个将军之间是互不信任的，他们并不知道这其中是否有叛徒，那么如何通过远距离协商来让他们赢取战斗呢？

口头协议有3个默认规则：
1.每个信息都能够被准确接收
2.接收者知道是谁发送给他的
3.谁没有发送消息大家都知道
4.接受者不知道转发信息的转发者是谁
将军们遵循口头规则的话，那就是下面的场景：将军1对其他8个将军发送了信息，然后将军2~9将消息进行转达（广播），每个将军都是消息的接受者和转发者，这样一轮下来，总共就会有9×8=72次发送。这样将军就可以根据自己手中的信息，选择多数人的投票结果行动即可，这个时候即便有间谍，因为少数服从多数的原则，只要大部分将军同意攻打拜占庭，自己就去行动。
这个方案有很多缺点：
1.首先是发送量大，9个将军之间要发送72次，随着节点数的增加，工作量呈现几何增长。
2.再者是无法找出谁是叛徒，因为是口头协议，接受者不知道转发信息的转发者是谁，每个将军手里的数据仅仅只是一个数量的对比：

这里我们假设有3个叛徒，在一种最极端的情况下即叛徒转发信息时总是篡改为“不进攻”，那么我们最坏的结果就如上图所示。将军1根据手里的信息可以推出要进攻的结论，却无法获知将军里面谁是叛徒。
这样我们就有了方案二：书面协议。

书面协议即将军在接受到信息后可以进行签字，并且大家都能够识别出这个签字是否是本人，换种说法就是如果有人篡改签字大家可以知道。书面协议相对比口头协议就是增加了一个认证机制，所有的消息都有记录。一旦发现有人所给出的信息不一致，就是追查间谍。
有了书面协议，那么将军1手里的信息就是这样的：

可以很明显得看出，在最坏的一种情况——叛徒总是转发“不进攻”的消息之下，将军7、8、9是团队里的叛徒。
这个方案解决了口头协议里历史信息不可追溯的问题，但是在发送量方面并没有做到任何改进。

在我们的示例中，比特币系统里的每个用户发起了一笔交易，都会通过自己的私钥进行签名，用数学公式表示就是：

所以之前的区块就变成了这样：

这样每一笔交易都由交易发起者通过私钥进行数字签名，由于私钥是不公开的，所以交易信息也就无法被伪造了。

如书面协议末尾所说的那样，书面协议未能解决信息交流过多的问题。当比特币系统中存在上千万节点的时候，如果要互相广播验证，请求响应的次数那将是一个非常庞大的数字，显然势必会造成网络拥堵、节点处理变慢。为了解决这个问题，中本聪干脆让整个10分钟出一个区块，这个区块由谁来打包发出呢？这里就采用了工作量证明机制(PoW)。工作量证明，说白了就是解一个数学题，谁先解出来数学题，谁就能有打包区块的权力。换在拜占庭将军的例子中就是，谁先做出数学题，谁就成为将军们里面的总司令，其他将军听从他发号的命令。

首先，矿工会将区块头所占用的128字节的字符串进行两次sha256求值，即：

这样求得一个值Hash，将其与目标值相比对，如果符合条件，则视为工作量证明成功。
工作量证明成功的条件写在了区块链头部的 难度数 字段，它要求了最后进行两次sha256运算的Hash值必须小于定下的目标值；如果不是的话，那就改变区块头的 随机数 （nonce），通过一次次地重复计算检验，直到符合条件为止。

此外， 比特币有自己的一套难度控制系统，使得比特币系统要在全网不同的算力条件下，都保持10分钟生成一个区块的速率。这也就意味着：难度值必须根据全网算力的变化进行调整。难度调整的策略是由最新2016个区块的花费时长与期望时长（期望时长为20160分钟即两周，是按每10分钟一个区块的产生速率计算出的总时长）比较得出的，根据实际时长与期望时长的比值，进行相应调整（或变难或变易）。也就是说，如果区块产生的速率比10分钟快则增加难度，比10分钟慢则降低难度。

PoW其实在比特币中是做了以下的三件事情。

这样可以防止一台高性能机器同时跑上万个节点，因为每完成一个工作都要有足够的算力。

有经济奖励就会加速整个系统的去中心化，也鼓励大家不要去作恶，要积极地按照协议本来的执行方式去执行。(所以说，无币区块链其实是不可行的，无币区块链一定导致中心化。)

也就是说，每个节点都不能以自身硬件条件去控制出快速度。现在的比特币上平均10分钟出一个块，性能再好的机器也无法打破这个规则，这就能够保证 区块链是可以收敛到共同的主链上的 ，也就是我们所说的共识。

综上，共识只是PoW三个作用中的一点，事实上PoW设计的作用有点至少有这么三种。

默克尔树的概念其实很简单，如图所示

这样，我们区块的结构就大致完整了，这里分成了区块头和区块体两部分。

区块链的每个节点，都保存着区块链从创世到现在的每一区块，即每一笔交易都被保存在节点上，现在已经有几百个GB了。
每当比特币系统中有一笔新的交易生成，就会将新交易广播到所有的节点。每个节点都把新交易收集起来，并生成对应的默克尔根，拼接完区块头后，就开始调整区块头里的随机数值，然后就开始算数学题

将算出的result和网络中的目标值进行比对，如果是结果是小于的话，就全网广播答案。其他矿工收到了这个信息后，就会立马放下手里的运算，开始下一个区块的计算。
举个例子，当前A节点在挖38936个区块，A挖矿节点一旦完成计算，立刻将这个区块发给它的所有相邻节点。这些节点在接收并验证这个新区块后，也会继续传播此区块。当这个新区块在网络中扩散时，每个节点都会将它作为第38936个区块(前一个区块为38935)加到自身节点的区块链副本中。当挖矿节点收到并验证了这个新区块后，它们会放弃之前对构建这个相同高度区块的计算，并立即开始计算区块链中下一个区块的工作。
整个流程就像下一张图所展示的这样：

简单来说，双花问题是一笔钱重复花了两次。具体来讲，双花问题可分为两种情况：
1.同一笔钱被多次使用；
2.一笔钱只被使用过一次，但是通过黑客攻击或造假等方式，将这笔钱复制了一份，再次使用。
在我们生活的数字系统中，由于数据的可复制性，使得系统可能存在同一笔数字资产因不当操作被重复使用的情况，为了解决双花问题，日常生活中是依赖于第三方的信任机构的。这类机构对数据进行中心化管理，并通过实时修改账户余额的方法来防止双重支付的出现。而作为去中心化的点对点价值传输系统，比特币通过UTXO、时间戳等技术的整合来解决双花问题。

UTXO的英文全称是 unspent transaction outputs ，意为 未使用的交易输出 。UTXO是一种有别于传统记账方式的新的记账模型。
银行里传统的记账方式是基于账户的，主要是记录某个用户的账户余额。而UTXO的交易方式，是基于交易本身的，甚至没有账户的概念。在UTXO的记账机制里，除了货币发行外，所有的资金来源都必须来自于前面某一个或几个交易。任何一笔的交易总量必须等于交易输出总量。UTXO的记账机制使得比特币网络中的每一笔转账，都能够追溯到它前面一笔交易。
比特币的挖矿节点获得新区块的挖矿奖励，比如 12.5 个比特币，这时，它的钱包地址得到的就是一个 UTXO，即这个新区块的币基交易（也称创币交易）的输出。币基交易是一个特殊的交易，它没有输入，只有输出。
当甲要把一笔比特币转给乙时，这个过程是把甲的钱包地址中之前的一个 UTXO，用私钥进行签名，发送到乙的地址。这个过程是一个新的交易，而乙得到的是一个新的 UTXO。
这就是为什么有人说在这个世界上根本没有比特币，只有 UTXO，你的地址中的比特币是指没花掉的交易输出。
以Alice向Bob进行转账的过程举例的话：

UTXO 与我们熟悉的账户概念的差别很大。我们日常接触最多的是账户，比如，我在银行开设一个账户，账户里的余额就是我的钱。
但在比特币网络中没有账户的概念，你可以有多个钱包地址，每个钱包地址中都有着多个 UTXO，你的钱是所有这些地址中的 UTXO 加起来的总和。
中本聪发明比特币的目标是创建一个点对点的电子现金，UTXO 的设计正可以看成是借鉴了现金的思路：我们可能在这个口袋里装点现金，在那个柜子角落里放点现金，在这种情况下不存在一个账户，你放在各处的现金加起来就是你所有的钱。
采用 UTXO 设计还有一个技术上的理由，这种特别的数据结构可以让双重花费更容易验证。对比一下：

『伍』 如何控制比特币的挖矿难度如何控制每挖一个块的奖励的比特币的数量

不可能控制挖矿难度，o2o自动生成的，改变不了的

『陆』 比特币挖矿的难度和算力

难度是对挖矿困难程度的度量，即指：计算符合给定目标的一个HASH值的困难程度。

difficulty = difficulty_1_target / current_target

difficulty_1_target 的长度为256bit， 前32位为0， 后面全部为1 ，一般显示为HASH值：， difficulty_1_target 表示btc网络最初的目标HASH。 current_target 是当前块的目标HASH，先经过压缩然后存储在区块中，区块的HASH值必须小于给定的目标HASH, 区块才成立。

例如：如果区块中存储的压缩目标HASH为 0x1b0404cb , 那么未经压缩的十六进制HASH为

所以，目标HASH为0x1b0404cb时， 难度为：

比特币的挖矿的过程其实是通过随机的hash碰撞，找到一个解 nonce ，使得 块hash 小于 目标HASH 值。 而一个矿机每秒钟能做多少次hash碰撞， 就是其“算力”的代表， 单位写成 hash/s 或者 H/s

算力单位：

比特币系统的难度是动态调整的， 每挖 2016 个块便会做出一次调整， 调整的依据是前面2016个块的出块时间， 如果前一个周期平均出块时间小于10分钟，便会加大难度， 大于10分钟，则减小难度，目的是为了保证系统稳定的每过 10分钟 产出一个块，所以难度调整的时间大概是2周（2016 * 10 分钟）

全网算力是btc网络中参与竞争挖矿的所有矿机的算力总和。当前难度周期全网算力会影响下一个周期的难度调整， 如果全网算力增加，挖矿难度增大，单台矿机固定时间的产出就会减少。目前全网算力大概是24.42EH/s， 一台蚂蚁S9矿机的算力大概是14TH/s

那么， 已知当前全网算力，下一个周期难度将如何调整呢？

根据公式：

因为出块时间要稳定在10分钟， 也就是600s:

那么，在3.46e+12的难度下， 一台算力为14TH/s的矿机平均要花多长时间才能出一个块呢？

根据公式：

有：

结果大概是12270天

『柒』 比特币到2140年可达到2100万个，全网每十分钟产生一个block，block含有的一定数额的比

补充一下，由于比特币客户端的源代码中包含一个自动调节计算难度的代码，能够控制每10分钟生成1个block，所以不会出现提前挖完的情况

『捌』 比特币原理

比特币实际上就是一大堆复杂算法生成的特解，特解就是指方程组所得到无限个解中的一组。用俗话解释就是相当于人民币的序列号，只要你知道这个序列号，你就拥有这张人民币。

而挖矿的过程就是通过庞大的计算量不断的去寻求这个方程组的特解，这个方程组被设计成了只有2100万个特解，所以比特币的上限就是2100万。

目前主流的算法一个是BTC，一个是LTC。

BTC算法为纯数字运算，所以只需要定制一颗运算芯片，就可以实现挖矿操作。

LTC算法则是需要消耗一定内存，机器工作时，除定制一颗运算芯片，还需要配置一定数量的内存设备。目前世面上的挖矿机价格高低层次不齐，这就决定挖矿机在挖矿时的效率。

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『玖』 比特币涨跌受什么控制

影响比特币价格因素＃7：政府监管
有些人希望看到比特币受到更多监管，因为当政府对比特币进行监管时，它会宣称比特币是合法的或非法的。如果它是合法的，管理比特币的法律可以帮助人们衡量其可用性和寿命。
另一方面，我们有人害怕政府监管，因为分散货币的整体观点是保持分散，以便没有人可以控制它。政府控制着该国流通的法定货币数量。他们可以赚更多钱，但不能直接减少流通中的金额。钱包地址存储比特币和钱包可能会被意外删除，或者他们可能被忘记密码锁定，但只会有2100万比特币铸造。这允许比特币的价值随着时间的推移而增加，而不是减少它。
现在想象一下，政府宣布只允许他们开采加密货币，只有他们的货币在他们的国家是合法的。那么，现在我们遇到了与加密货币发明之前相同的情况。政府把所有的钱都拿下来，他们可以随意开始和停止采矿。也许他们甚至会改变代码，以便在资金不足时进行更多的货币挖掘。唯一不同的是交易货币的形式。加密货币监管可能带来许多可怕的事情，而且有些人非常害怕新规。
推动比特币监管的人会购买更多的比特币，推高比特币的价值，但那些害怕政府监管的人可能会在NYDFS BitLicense等新闻发挥作用时开始恐慌性抛售。这使得政府监管的影响比特币价格因素是的价格稳定，你可以以两种不同的方式解释了这一消息。
影响比特币价格因素＃6：比特币接受程度
没有人使用比特币作为货币，比特币不会作为货币用于任何目的。当人们用比特币支付费用时，他们正在增加其可信度并向全世界展示有人想用比特币来支付费用。公司如戴尔，新蛋，和Dish网络中的许多人已经采取了比特币的力量通知，并允许客户用它来购买他们的产品和服务。Xapo提供了一张新的信用卡，允许您将比特币用于接受普通借记卡的商店。
尽管购物者对价格没有任何直接影响，但它们确实有助于将比特币作为一种可行的货币在全球范围内传播。因此，比特币购物的影响比特币价格因素没有短期影响，但它们提供了更大的市场。
影响比特币价格因素＃5：采矿
矿工越多，只要没有人拥有51％或更多的网络，网络就越安全。当一个实体拥有网络中至少51％的采矿电力时，可能会发生51％的攻击。
打个比方：一个人用10,000比特币购买豪宅。出售买方豪宅的房地产经纪人收到资金并将契约转移到买方的名下，从而完成交易。买家现在有豪宅，房地产经纪人从销售中获得10,000比特币，对吧？好吧，买方拥有比特币网络哈希率的51％，他们希望在保留房子的同时退还他们的钱。买方在交易发生之前就分配了分块链，并使用51％的网络哈希来竞争分叉的官方部分，使新分支比原始分支更长。在这样做时，整个网络现在将新分支视为合法分支，并将包含10,000 BTC事务的原始分支视为非法分支。这意味着买家现在有他的10，0 00 BTC回来了。这被称为51％的攻击。
影响比特币价格因素为51％的攻击可能性是潜在的恐慌性抛售。
由于几个原因，一般采矿的影响比特币价格因素略有下降。一些矿工将他们的比特币保存为他们的买入并持有投资策略的一部分，而其他人则兑现了法定货币。矿工们也有很高的电费来运行他们的设备，因此矿工们为了支付电费而经常卖掉一大笔利润用于法定。
影响比特币价格因素＃4：媒体舆论
媒体确实在比特币的价格中发挥了作用
在绝大多数人阅读新闻时，绝大多数人都会根据这一消息采取行动。例如，如果新闻谈到GHash .io有51％的网络哈希值; 有些人可能会对GHash .io 发起DDoS攻击。在山前，中国新闻交易相当有利可图。Gox崩溃。人们会疯狂地出售恐慌，所以每个知道最新消息的人都知道中国人民银行会在比特币上投球，然后就会成为谣言，他们会卖掉他们的藏品，并在市场开始再次看涨之后买回来。
该新闻的影响比特币价格因素是它提供的文章，人们将根据其内容买入或卖出比特币，相应地发送其价值更高或更低。
影响比特币价格因素＃3：大型企业倾销货币
并非每个地方都接受比特币; 并非每个员工都希望接受比特币的工资，并不是每个政府系统都会接受比特币等税收。在世界赶上之前，仍然需要以法定货币支付一些东西，因此企业通常会出售大部分比特币来支付业务费用。正如所谓的“倾销”，将使比特币的价值处于低迷状态。根据公司的销售量以及当时有多少公司在销售比特币，这可能会模仿“恐慌性销售”，从而导致比特币价格崩溃。
倾向于法定货币的大型企业的影响比特币价格因素是比特币价值的下降。
影响比特币价格因素＃2：大额交易
正如您在上面所看到的，管理因素为何如此运作的共同点是因为买卖其他货币的比特币。当交易者在交易所卖出比特币时，价格非常低，价格通常不会改变，或者变化很小。如果交易者是大量持币者，即拥有大量比特币大约1,000 BTC的人，比特币的价格将因其大量销售而显着下降。一般来说，大量持币者交易者的订单不会以单一价格进行填充，这就是价格下跌的原因。有人可能以600美元的价格购买1个BTC; 另一个可能以598美元的价格购买20 BTC; 在中间可能会出现更多不同价值的交易，然后卖家以500美元的价格向买家出售0.1 BTC。比特币的新买价是多少？也许是499美元。
对于在交易所有人卖比特币Bitcoin的价格因素是总是一个在比特币的价值下降。
影响比特币价格因素＃1：交易所交易量和频率
当然，影响比特币价值的首要因素是有多少人愿意支付比特币的费用。当您在交易所下订单以购买比特币时，您可以决定比特币对您的价值。愿意购买比特币的人越多，增加比特币整体价值的机会就越大。卖家首先卖出最高出价，所以无论谁是目前最高出价者，都是决定比特币价值的人。
有人在交易所购买比特币的影响比特币价格因素是总是一个在比特币的价值上升
股价的一个计算公式
股票的涨跌幅是以当日交易的收盘价（或现价）与上一个交易日的收盘价相比较计算出来的。
涨跌幅度计算方法：当日收盘价（或现价）减去上一个交易日的收盘价的差额再除以上一个交易日的收盘价。
涨跌幅度计算公式：涨跌幅度=(现价-昨收价)/昨收价*100% (计算值正为涨,负为跌)。
目前沪深两市交易规则为：通常股票的每个交易日涨跌幅最高限制是 -10%、ST股为 -5%、另外新股上市首日 -44%，其他特殊规定的涨跌幅另计