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社区首页 >专栏 >包你不知道,究竟如何从架构上保证,区块是匀速生成的?(第71讲)

包你不知道,究竟如何从架构上保证,区块是匀速生成的?(第71讲)

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架构师之路
发布于 2025-06-08 10:10:14
发布于 2025-06-08 10:10:14
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文章被收录于专栏:架构师之路架构师之路

《架构师之路:架构设计中的100个知识点》

71.比特币-速率控制

之前两篇聊了:

1. 《区块链的本质

2. 《挖矿的本质

区块链有个特点:虽然很多人在采矿,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?

上文回顾,区块是怎么生成的?

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?

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:

1. 如果统计结果是,最近两周平均每5分钟生成了一个区块,说明生成太快了,需要变慢50%;

2. 如果统计结果是,最近两周平均每20分钟生成了一个区块,说明生成太慢了,需要加速一倍;

如何控制加速和变慢呢?

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。

相反,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?

1. 需要定期统计,动态加速或减慢生成速度;

2. 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;

这个匀速方案,巧妙吗?

知其然,知其所以然。

思路比结论更重要。

==全文完==

思考:

你猜,某网盘,对下载速度进行限制,是怎么做的?

创业了,欢迎围观:

41岁,一个人创业,快1个月了...

感谢大家的支持。

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原始发表:2025-06-05,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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