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从挖矿难度调整算法，谈比特币的进化之路
白话区块链
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导读：12月5日消息，据比特币矿池显示的数据，预计比特币挖矿难度将会在14天内再下降16%，这可能是继上一个比特币难度周期之后，全网再一次出现挖矿难度下降两位数百分比。今天，我们就以“挖矿难度调整算法”为切口，一窥比特币的进化。
比特币是一个由人开发的软件系统，而不是由神创造的神器，这就意味着，比特币并非尽善尽美，开发人员需要持续性地改进比特币。
实际上，任何一个程序员去看0.1版的比特币，都会得出一样的结论：这是一个不管从代码层面，还是从实现层面，都相当粗糙的版本。比特币现有的生态和规模，是这10年大批开发人员持续改进比特币的结果。
下面，我们以“挖矿难度调整算法”为例，来谈比特币的进化。
01
什么是 “挖矿难度调整算法”？
比特币平均出块时间为10分钟，这个10分钟，就是通过 “挖矿难度调整算法（Mining Difficulty Adjust Algorithm）” 来调节的。
比特币的区块链系统，并不知道目前有多少矿工（算力）在挖矿，只能通过挖出块的速度来推测有多少矿工在挖矿。如果出块比预计快了（一段时间内，平均出块时间小于10分钟），那就说明算力多了，要增加挖矿难度，降低矿工的出块速度。
02
比特币 “挖矿难度调整算法” 的不足
随着比特币的发展，也出现了大量分叉比特币代码的竞争币，不同币的挖矿收益有高有低，矿工并不会固定挖某一个币，而是会在所有币中选择收益最高的，不断切换着挖（跳矿），乃至出现了专门以跳矿挖为盈利方式的矿池——机枪池。莱比特矿池就是当时发展起来的著名机枪池。
这些币一开始都直接继承了比特币的 “挖矿难度调整算法”。然后，问题就出来了：中本聪在写 “挖矿难度调整算法” 时，并没有考虑到多个币在同一算法中并存，然后矿工在不同币之间跳矿的情况。比特币难度调整周期是每2016个块（约14天）一次，这个14天的周期太长了。
下面，用一张图来解释问题：
矿工按照 “挖最赚钱币” 的原则，不断地在低难度周期大量涌入挖矿，在高难度周期撤出挖矿，形成 “算力闪击”。这导致难度调整算法误判算力，再进一步把挖矿难度调到超级低 / 超级高的位置。直到某个高难度周期实在亏损太多，这时哪怕是最迟钝的矿工也会撤出不挖，这个币就死掉了。
03
改进的 “逐块难度调整算法”
为了解决这个问题，竞争币改进了原来比特币的14天难度调整算法，把难度调整周期从14天，改成每块都调整，长时间不出块，则挖矿难度自动下降，保证不会出现长时间没人挖的情况。
而机枪池，则像冰川期的自然环境一样，把所有没升级 “逐块难度调整” 的竞争币（不是已经荒废没人维护，就是技术水平不够）通通扫射死，从而完成竞争币的淘汰和升级。
“生存是最终的辩论方式”。没有升级的竞争币死掉了，所以它们是错的，所以 “逐块难度调整” 是对的。
04
从难度调整算法，反思比特币的设计
通过比特币14天难度调整算法的缺陷和改进，相信大家能理解文章开头的这句话：
比特币是一个由人开发的软件系统，而不是由神创造的神器。这就意味着，比特币并非尽善尽美，开发人员需要持续性地改进比特币。
在所有不改进的竞争币死掉后，比特币也应该改进为逐块调整，这样会更健壮、更强大。虽然绝大部分SHA256算力还在挖BTC，不改看起来好像也可以，但这并不意味着没有隐患，例如：
▪BCH分叉后的 “算力闪击”
在BCH刚分叉时，BCH的逐块难度调整算法EDA存在缺陷，导致出现了SHA256算法史上第一次大规模跳矿：算力在BTC和BCH之间大规模转移。每当大量算力因为挖BCH收益高而去挖BCH时，BTC的算力就大幅降低。
“算力下降30%”等于“出块速度下降30%”，由于BTC被Core锁死1M区块大小，意味着区块容量从 “10分钟1M” 变成 “10分钟0.7M”，这大大加剧了BTC的拥堵程度。直到BCH改用更稳定的DDA难度调整算法后，BTC受到的 “算力闪击” 才告一段落。
▪BCH翻盘时的 “算力死亡螺旋”
如果发生BCH价格短时间巨幅上涨，甚至接近BTC价格的情况，BTC算力会大量转移到BCH上，导致BCH进入 “算力死亡螺旋”：算力减少→出块变慢→拥堵加剧→市场进一步恐慌→价格进一步下跌→算力进一步减少，并加速BCH的翻盘。
BCH可能在短时间内，就借助BTC14天难度调整的缺陷，一步完成翻盘，BTC无人愿意亏损挖高难度块，短时间内猝死，很多人甚至连币都转不到交易所，来不及逃命，直接陪葬。
▪熊市矿工反复开关机的 “机枪池效应”
BTC最近的大跌，导致历史上首次出现 “主力矿机不够电费关机” 的情况。目前，大部分算力的矿机都是蚂蚁S9和神马A8。当币价跌到2.6万时，已击穿蚂蚁S9和神马A8的电费成本。现在，已经有大量蚂蚁S9和神马A8停机，BTC的挖矿难度大幅下降。
而到了下一周期，由于挖矿难度大幅下降，挖矿收益提升，暂时停机的矿机又将开机，然后到下一周期再关机。如此大量的矿机反复开关机，形成了类似机枪池扫射的效果，将会导致BTC的难度波动越来越剧烈，出块越来越不稳定。
05
外界环境必然变化，导致内部必须进化
比特币14天难度调整算法的问题，引向一个更深入的问题：CSW的 “稳定论”，甚至 “锁死比特币0.1版” 对吗？
难度调整算法是个很好的例子。一开始BTC的14天难度调整并不是缺陷，但当外界环境变化后（同算法竞争币的兴起，大跌导致的关机潮），这却变成了缺陷。
外界环境永远在变，在变化的环境中，指望内部不变，规则不改，躺赢成为世界货币，无异于痴人说梦。
在快速发展、新技术层出不穷的数字货币市场，只有那些主动适应市场变化，主动根据市场变化改进自己的币，才能达到最高效率，获得最快发展，并战胜那些被动的、“尽量不改” 的币，成为世界货币。
在这点上，我们也可以尝试做到“猫论”“摸论”“不争论”：
猫论：不管黑猫白猫，能捉老鼠的就是好猫。
摸论：摸着石头过河。
不争论：不搞争论，大胆地试，大胆地闯。
06
总结
比特币是一个由人开发的软件系统，而不是由神创造的神器。0.1版的比特币，是一个不管从代码层面，还是从实现层面，都相当粗糙的版本。
14天的难度调整，是BTC的一个缺陷，甚至有可能导致BTC的猝死。BCH的DDA逐块难度调整算法，修补了比特币的缺陷，是更为优秀的进化。外界环境永远在变，内部必须主动进化，才能达到最高效率，获得最快发展。
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