比特币挖矿难度和算力有什么关系

2009年1月3日，中本聪(Satoshi Nakamoto)在位于芬兰赫尔辛基的一个小型服务器上，中本聪挖出了比特币的第一个区块，并获得了50个比特币的奖励。这标志着加密数字货币时代的来临。

创世区块是区块链技术中的第一个区块，是区块链中非常独特的一环，因为它是第一个区块——整个数字基础设施中唯一没有与前一个区块连接的区块。

比特币最早的挖矿难度只有1个哈希值，可以用最弱的消费者级别的CPU来开采比特币，而且有很大的机会获得比特币。

在随后的几年里，随着交易所建立，比特币持有者之间的交易活动变得更有组织性。挖矿的难度显著增加，它需要越来越强大的处理器，到后来升级到图形处理器。2013年，专门的ASIC挖矿硬件开始出现，性能甚至远远超过最强大的图形处理器。

到2013年底，比特币挖矿难度首次达到了1个Giga hash哈希值。这是创世纪块挖矿难度的1000*1000*1000倍。之后，比特币的挖矿难度又增加了数千倍。

挖矿难度是为了保证让比特币新区块的产生速度在平均每10分钟产生一个而设置的动态参数。

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)。

比特币挖矿形同猜数字谜，矿工要找出一个随机数(Nonce)参与哈希运算 1Hash(Block+Nonce)，使得区块哈希值符合难度要求。算力指计算机每秒可执行哈希运算的次数，也称为哈希率(hashrate)。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：

1 KH/s = 1000 H/s

1 MH/s = 1000 KH/s

1 GH/s = 1000 MH/s

1 TH/s = 1000 GH/s

1 PH/s = 1000 TH/s

1 EH/s = 1000 PH/s

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。

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：

难度 * 2^32 / 全网算力 = 出块时间

出块时间要稳定在10分钟， 也就是600s:

难度 = 600 * 24.42 * 10^18 / 2^32

= 3.46e+12

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：

难度 * 2^32 / 算力 = 出块时间

有：

3.46 * 10^12 * 2^32 / 14 * 10^12

= 1.06e+9 s

结果大概是12270天。

原本中本聪设计的是一个公平的完全去中心化的一个数字货币系统，每个人都可以使用个人电脑进行挖矿。然而，有利可图时大量新算力不断加入，矿工竞争激烈，使得单个矿工的挖矿成功率几乎为零。

2011 年起矿池出现，大量矿工纷纷加入矿池，以稳定收入，摊薄成本。大量算力融入，使得比特币挖矿难度越来越大。数字货币挖矿业形同军事竞备，挖矿设备不断更新迭代，不再遵循摩尔定律。