区块链/等级 II · 运作机制/2.3 区块与链/课程 5

每2016个区块调整一次难度

让时钟持续走动的两周调速器

材料显示难度历史记录的区块浏览器界面用于计算比值的计算器

好奇

为什么网络每两周调整一次难度，而不是在每个区块之后调整？
在没有中央权威发布更新的情况下，去中心化系统如何就一项数学修正达成一致？
在全球算力大幅下降后的头几天里，出块速度会发生什么变化？

探索

比特币的安全模型依赖于大约每十分钟一个区块的稳定节奏。这一节奏在交易最终性与网络拥堵和资源消耗之间取得平衡。然而，挖矿硬件发展迅速，ASIC的效率会随时间呈指数级提升。如果不加干预，计算难度固定不变，随着算力增长，出块时间将从几分钟缩短到几秒。这种剧烈波动会破坏链的安全属性，也会让用户对确认时间的预期变得难以把握。
为了维持这一节奏，比特币实现了一个称为“目标值重设”（retargeting）的自动反馈循环。每隔2,016个区块（平均约十四天），每个节点都会独立重新计算工作量证明的目标值。2,016这个数字来自14天乘以每天144个十分钟间隔。这一频率取得了平衡：既足够短，能够响应算力的显著变化；又足够长，能够平滑网络参与度的暂时波动或异常。
该计算将挖出前2,016个区块实际耗费的时间与预期的20,160分钟进行比较。公式为：新目标值 = 旧目标值 × （实际时间 / 目标时间）。如果矿工的平均出块时间快于十分钟，实际时间就较短，得到一个小于1的比值，从而降低目标值、提高难度。反之，如果出块耗时更长，目标值就会上升，以降低谜题难度。这种按比例的调整确保平均出块时间回归到十分钟左右。
为了防止短期冲击造成剧烈波动，每个周期的调整幅度在任一方向上都以四倍为上限。无论算力变化多大，单次调整最多只能使难度乘以四或除以四。这一上限限制了失真时间戳可能造成的破坏，并在剧烈的市场事件或硬件更替期间让变化保持平缓。
一个典型例子发生在2021年7月中国禁止加密货币挖矿之后。全球算力骤降，出块速度明显慢于十分钟一个。随后的难度调整是比特币历史上最大的一次下调，降幅接近28%，以反映计算能力的减少。这次快速修正在一个周期内就让平均出块时间回到目标附近，展示了该机制对现实世界经济与监管冲击的响应能力。
在两次调整之间，网络以固定难度运行。如果在这两周的窗口期内算力发生变化，出块时间就会偏离十分钟，直到下一次目标值重设。这种滞后是周期性调整固有的取舍；另一些链则改为每个区块都重设目标值，以牺牲比特币的简洁性和可预测性为代价换取更快的响应。用户和矿工可以通过任意区块浏览器监测这一周期，浏览器会显示距离下次调整的剩余区块数，以及根据当前挖矿速度估算的难度变化百分比。