比特幣如何控制難度

『壹』 李波：正研究對比特幣監管規則，到底該如何監管比特幣

中國人民銀行的副行長在接受采訪的時候就表示，通過這一次的市場波動，將會研究比特幣的監管規則。我們都知道，比特幣的價格水漲船高，吸引了無數投資者的目光，但隨之而來的就是比特幣的暴跌。而這樣的虛擬貨幣因為沒有辦法被監管，導致其資金流向成為了一個謎題。那麼這一次，中國人民銀行在采訪的時候表示將會研究這樣的虛擬貨幣，很明顯釋放了一個信號。那麼今天我們就來探討一下比特幣的監管到底難在哪裡。

第三，如何看待這一次的采訪？

這一次的采訪不僅表達了我們將會對比特幣進行嚴格的監管，同時也表達了另外一個態度。那就是比特幣作為一個投資貨幣，在全國范圍內，甚至全世界范圍內已經被納入到強制監管范圍。同時也需要大家明白一點的事，那就是比特幣雖然是具有投資屬性的，但是它本身是不能夠替代貨幣的。

『貳』 比特幣系統是由誰在出題並調整難度第一個比特幣是如何計算出的

BTC是一種由開源系統的P2P手機軟體產生的虛擬貨幣，是一種網路虛擬貨幣。比特犬~幣不依靠特殊貸幣組織發售，它通過特殊演算法的很多測算造成，虛擬幣經濟發展應用全部P2P網路中許多連接點構成的分布式系統來確認並記錄每一個交易行為。實際上BTC是近幾年才進到投資者的視線，可以這么說BTC剛出現的時候，BTC基本上一文不值，1美金均值可以買到1309.03個BTC。在2011年，BTC與美元的兌換率，竟然從0.5美金一路漲到了13美金，上漲幅度達到2600％！

BTC是基於區塊鏈技術性衍生出來的，而區塊鏈的組成就是普通的編碼，我們可以把它理解為一個數據文件，一個不可以隨意毀壞、不能偽造、可以從網路查詢、可擺脫互聯網單獨存有、又可通過網路驗證系統其詳細水平、真假，且又可以隨意分拆的文件夾。

『叄』 比特幣挖礦原理是什麼

比特幣挖礦就是通過挖礦節點，然後比特幣挖礦機（電腦）不斷消耗自身的算力，來換取比特幣。在比特幣系統，通過自身的演算法可以動態調整全網節點的挖礦難度，保證每過大約10分鍾，就會有一個節點挖礦成功，這時比特幣系統就會獎勵此人一定數量的比特幣。挖比特幣是一個比較復雜的過程，不過挖比特幣一般會經過這幾個步驟，分別是准備工作、找到礦池、注冊礦池賬號、礦池賬號設置、下載比特幣挖礦器（軟體）、比特幣挖礦機配置；經過以上步驟就可以挖礦了。
本條內容來源於：中國法律出版社《中華人民共和國金融法典:應用版》

『肆』 比特幣機制研究

現今世界的電子支付系統已經十分發達，我們平時的各種消費基本上在支付寶和微信上都可以輕松解決。但是無論是支付寶、微信，其實本質上都依賴於一個中心化的金融系統，即使在大多數情況這個系統運行得很好，但是由於信任模型的存在，還是會存在著仲裁糾紛，有仲裁糾紛就意味著不存在 不可撤銷的交易 ，這樣對於 不可撤銷的服務 來說，一定比例的欺詐是不可避免的。在比特幣出來之前，不存在一個 不引入中心化的可信任方 就能解決在通信通道上支付的方案。
比特幣的強大之處就在於：它是一個基於密碼學原理而不是依賴於中心化機構的電子支付系統，它能夠允許任何有交易意願的雙方能直接交易而不需要一個可信任的第三方。交易在數學計算上的不可撤銷將保護 提供不可撤銷服務 的商家不被欺詐，而用來保護買家的 程序化合約機制 也比較容易實現。

假設網路中有A, B ,C三個人。
A付給B 1比特幣 ，B付給C 2比特幣 ，C付給A 3比特幣 。
如下圖所示：

為了刺激比特幣系統中的用戶進行記賬，記賬是有獎勵的。獎勵來源主要有兩方面：

比特幣中每一筆交易都會有手續費，手續費會給記賬者

記賬會有打包區塊的獎勵，中本聰在08年設計的方案是： 每10分鍾打一個包，每打一個包獎勵50個比特幣，每4年單次打包的獎勵數減半，即4年後每打一個包獎勵25個比特幣，再過四年後就獎勵12.5個比特幣... 這樣我們其實可以算出比特幣的總量：

要說明打包的記錄以誰為準的問題，我們需要引入一個知名的 拜占庭將軍問題 （Byzantine failures）。拜占庭將軍問題是由萊斯利·蘭伯特提出的點對點通信中的基本問題。含義是在存在消息丟失的不可靠信道上試圖通過消息傳遞的方式達到一致性是不可能的。

假設有9個互相遠離的將軍包圍了拜占庭帝國，除非有5個及以上的將軍一起攻打，拜占庭帝國才能被打下來。而這9個將軍之間是互不信任的，他們並不知道這其中是否有叛徒，那麼如何通過遠距離協商來讓他們贏取戰斗呢？

口頭協議有3個默認規則：
1.每個信息都能夠被准確接收
2.接收者知道是誰發送給他的
3.誰沒有發送消息大家都知道
4.接受者不知道轉發信息的轉發者是誰
將軍們遵循口頭規則的話，那就是下面的場景：將軍1對其他8個將軍發送了信息，然後將軍2~9將消息進行轉達（廣播），每個將軍都是消息的接受者和轉發者，這樣一輪下來，總共就會有9×8=72次發送。這樣將軍就可以根據自己手中的信息，選擇多數人的投票結果行動即可，這個時候即便有間諜，因為少數服從多數的原則，只要大部分將軍同意攻打拜占庭，自己就去行動。
這個方案有很多缺點：
1.首先是發送量大，9個將軍之間要發送72次，隨著節點數的增加，工作量呈現幾何增長。
2.再者是無法找出誰是叛徒，因為是口頭協議，接受者不知道轉發信息的轉發者是誰，每個將軍手裡的數據僅僅只是一個數量的對比：

這里我們假設有3個叛徒，在一種最極端的情況下即叛徒轉發信息時總是篡改為「不進攻」，那麼我們最壞的結果就如上圖所示。將軍1根據手裡的信息可以推出要進攻的結論，卻無法獲知將軍裡面誰是叛徒。
這樣我們就有了方案二：書面協議。

書面協議即將軍在接受到信息後可以進行簽字，並且大家都能夠識別出這個簽字是否是本人，換種說法就是如果有人篡改簽字大家可以知道。書面協議相對比口頭協議就是增加了一個認證機制，所有的消息都有記錄。一旦發現有人所給出的信息不一致，就是追查間諜。
有了書面協議，那麼將軍1手裡的信息就是這樣的：

可以很明顯得看出，在最壞的一種情況——叛徒總是轉發「不進攻」的消息之下，將軍7、8、9是團隊里的叛徒。
這個方案解決了口頭協議里歷史信息不可追溯的問題，但是在發送量方面並沒有做到任何改進。

在我們的示例中，比特幣系統里的每個用戶發起了一筆交易，都會通過自己的私鑰進行簽名，用數學公式表示就是：

所以之前的區塊就變成了這樣：

這樣每一筆交易都由交易發起者通過私鑰進行數字簽名，由於私鑰是不公開的，所以交易信息也就無法被偽造了。

如書面協議末尾所說的那樣，書面協議未能解決信息交流過多的問題。當比特幣系統中存在上千萬節點的時候，如果要互相廣播驗證，請求響應的次數那將是一個非常龐大的數字，顯然勢必會造成網路擁堵、節點處理變慢。為了解決這個問題，中本聰乾脆讓整個10分鍾出一個區塊，這個區塊由誰來打包發出呢？這里就採用了工作量證明機制(PoW)。工作量證明，說白了就是解一個數學題，誰先解出來數學題，誰就能有打包區塊的權力。換在拜占庭將軍的例子中就是，誰先做出數學題，誰就成為將軍們裡面的總司令，其他將軍聽從他發號的命令。

首先，礦工會將區塊頭所佔用的128位元組的字元串進行兩次sha256求值，即：

這樣求得一個值Hash，將其與目標值相比對，如果符合條件，則視為工作量證明成功。
工作量證明成功的條件寫在了區塊鏈頭部的 難度數 欄位，它要求了最後進行兩次sha256運算的Hash值必須小於定下的目標值；如果不是的話，那就改變區塊頭的 隨機數 （nonce），通過一次次地重復計算檢驗，直到符合條件為止。

此外， 比特幣有自己的一套難度控制系統，使得比特幣系統要在全網不同的算力條件下，都保持10分鍾生成一個區塊的速率。這也就意味著：難度值必須根據全網算力的變化進行調整。難度調整的策略是由最新2016個區塊的花費時長與期望時長（期望時長為20160分鍾即兩周，是按每10分鍾一個區塊的產生速率計算出的總時長）比較得出的，根據實際時長與期望時長的比值，進行相應調整（或變難或變易）。也就是說，如果區塊產生的速率比10分鍾快則增加難度，比10分鍾慢則降低難度。

PoW其實在比特幣中是做了以下的三件事情。

這樣可以防止一台高性能機器同時跑上萬個節點，因為每完成一個工作都要有足夠的算力。

有經濟獎勵就會加速整個系統的去中心化，也鼓勵大家不要去作惡，要積極地按照協議本來的執行方式去執行。(所以說，無幣區塊鏈其實是不可行的，無幣區塊鏈一定導致中心化。)

也就是說，每個節點都不能以自身硬體條件去控制出快速度。現在的比特幣上平均10分鍾出一個塊，性能再好的機器也無法打破這個規則，這就能夠保證 區塊鏈是可以收斂到共同的主鏈上的 ，也就是我們所說的共識。

綜上，共識只是PoW三個作用中的一點，事實上PoW設計的作用有點至少有這么三種。

默克爾樹的概念其實很簡單，如圖所示

這樣，我們區塊的結構就大致完整了，這里分成了區塊頭和區塊體兩部分。

區塊鏈的每個節點，都保存著區塊鏈從創世到現在的每一區塊，即每一筆交易都被保存在節點上，現在已經有幾百個GB了。
每當比特幣系統中有一筆新的交易生成，就會將新交易廣播到所有的節點。每個節點都把新交易收集起來，並生成對應的默克爾根，拼接完區塊頭後，就開始調整區塊頭里的隨機數值，然後就開始算數學題

將算出的result和網路中的目標值進行比對，如果是結果是小於的話，就全網廣播答案。其他礦工收到了這個信息後，就會立馬放下手裡的運算，開始下一個區塊的計算。
舉個例子，當前A節點在挖38936個區塊，A挖礦節點一旦完成計算，立刻將這個區塊發給它的所有相鄰節點。這些節點在接收並驗證這個新區塊後，也會繼續傳播此區塊。當這個新區塊在網路中擴散時，每個節點都會將它作為第38936個區塊(前一個區塊為38935)加到自身節點的區塊鏈副本中。當挖礦節點收到並驗證了這個新區塊後，它們會放棄之前對構建這個相同高度區塊的計算，並立即開始計算區塊鏈中下一個區塊的工作。
整個流程就像下一張圖所展示的這樣：

簡單來說，雙花問題是一筆錢重復花了兩次。具體來講，雙花問題可分為兩種情況：
1.同一筆錢被多次使用；
2.一筆錢只被使用過一次，但是通過黑客攻擊或造假等方式，將這筆錢復制了一份，再次使用。
在我們生活的數字系統中，由於數據的可復制性，使得系統可能存在同一筆數字資產因不當操作被重復使用的情況，為了解決雙花問題，日常生活中是依賴於第三方的信任機構的。這類機構對數據進行中心化管理，並通過實時修改賬戶余額的方法來防止雙重支付的出現。而作為去中心化的點對點價值傳輸系統，比特幣通過UTXO、時間戳等技術的整合來解決雙花問題。

UTXO的英文全稱是 unspent transaction outputs ，意為 未使用的交易輸出 。UTXO是一種有別於傳統記賬方式的新的記賬模型。
銀行里傳統的記賬方式是基於賬戶的，主要是記錄某個用戶的賬戶余額。而UTXO的交易方式，是基於交易本身的，甚至沒有賬戶的概念。在UTXO的記賬機制里，除了貨幣發行外，所有的資金來源都必須來自於前面某一個或幾個交易。任何一筆的交易總量必須等於交易輸出總量。UTXO的記賬機制使得比特幣網路中的每一筆轉賬，都能夠追溯到它前面一筆交易。
比特幣的挖礦節點獲得新區塊的挖礦獎勵，比如 12.5 個比特幣，這時，它的錢包地址得到的就是一個 UTXO，即這個新區塊的幣基交易（也稱創幣交易）的輸出。幣基交易是一個特殊的交易，它沒有輸入，只有輸出。
當甲要把一筆比特幣轉給乙時，這個過程是把甲的錢包地址中之前的一個 UTXO，用私鑰進行簽名，發送到乙的地址。這個過程是一個新的交易，而乙得到的是一個新的 UTXO。
這就是為什麼有人說在這個世界上根本沒有比特幣，只有 UTXO，你的地址中的比特幣是指沒花掉的交易輸出。
以Alice向Bob進行轉賬的過程舉例的話：

UTXO 與我們熟悉的賬戶概念的差別很大。我們日常接觸最多的是賬戶，比如，我在銀行開設一個賬戶，賬戶里的余額就是我的錢。
但在比特幣網路中沒有賬戶的概念，你可以有多個錢包地址，每個錢包地址中都有著多個 UTXO，你的錢是所有這些地址中的 UTXO 加起來的總和。
中本聰發明比特幣的目標是創建一個點對點的電子現金，UTXO 的設計正可以看成是借鑒了現金的思路：我們可能在這個口袋裡裝點現金，在那個櫃子角落裡放點現金，在這種情況下不存在一個賬戶，你放在各處的現金加起來就是你所有的錢。
採用 UTXO 設計還有一個技術上的理由，這種特別的數據結構可以讓雙重花費更容易驗證。對比一下：

『伍』 如何控制比特幣的挖礦難度如何控制每挖一個塊的獎勵的比特幣的數量

不可能控制挖礦難度，o2o自動生成的，改變不了的

『陸』 比特幣挖礦的難度和算力

難度是對挖礦困難程度的度量，即指：計算符合給定目標的一個HASH值的困難程度。

difficulty = difficulty_1_target / current_target

difficulty_1_target 的長度為256bit， 前32位為0， 後面全部為1 ，一般顯示為HASH值：， difficulty_1_target 表示btc網路最初的目標HASH。 current_target 是當前塊的目標HASH，先經過壓縮然後存儲在區塊中，區塊的HASH值必須小於給定的目標HASH, 區塊才成立。

例如：如果區塊中存儲的壓縮目標HASH為 0x1b0404cb , 那麼未經壓縮的十六進制HASH為

所以，目標HASH為0x1b0404cb時， 難度為：

比特幣的挖礦的過程其實是通過隨機的hash碰撞，找到一個解 nonce ，使得 塊hash 小於 目標HASH 值。 而一個礦機每秒鍾能做多少次hash碰撞， 就是其「算力」的代表， 單位寫成 hash/s 或者 H/s

算力單位：

比特幣系統的難度是動態調整的， 每挖 2016 個塊便會做出一次調整， 調整的依據是前面2016個塊的出塊時間， 如果前一個周期平均出塊時間小於10分鍾，便會加大難度， 大於10分鍾，則減小難度，目的是為了保證系統穩定的每過 10分鍾 產出一個塊，所以難度調整的時間大概是2周（2016 * 10 分鍾）

全網算力是btc網路中參與競爭挖礦的所有礦機的算力總和。當前難度周期全網算力會影響下一個周期的難度調整， 如果全網算力增加，挖礦難度增大，單台礦機固定時間的產出就會減少。目前全網算力大概是24.42EH/s， 一台螞蟻S9礦機的算力大概是14TH/s

那麼， 已知當前全網算力，下一個周期難度將如何調整呢？

根據公式：

因為出塊時間要穩定在10分鍾， 也就是600s:

那麼，在3.46e+12的難度下， 一台算力為14TH/s的礦機平均要花多長時間才能出一個塊呢？

根據公式：

有：

結果大概是12270天

『柒』 比特幣到2140年可達到2100萬個，全網每十分鍾產生一個block，block含有的一定數額的比

補充一下，由於比特幣客戶端的源代碼中包含一個自動調節計算難度的代碼，能夠控制每10分鍾生成1個block，所以不會出現提前挖完的情況

『捌』 比特幣原理

比特幣實際上就是一大堆復雜演算法生成的特解，特解就是指方程組所得到無限個解中的一組。用俗話解釋就是相當於人民幣的序列號，只要你知道這個序列號，你就擁有這張人民幣。

而挖礦的過程就是通過龐大的計算量不斷的去尋求這個方程組的特解，這個方程組被設計成了只有2100萬個特解，所以比特幣的上限就是2100萬。

目前主流的演算法一個是BTC，一個是LTC。

BTC演算法為純數字運算，所以只需要定製一顆運算晶元，就可以實現挖礦操作。

LTC演算法則是需要消耗一定內存，機器工作時，除定製一顆運算晶元，還需要配置一定數量的內存設備。目前世面上的挖礦機價格高低層次不齊，這就決定挖礦機在挖礦時的效率。

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『玖』 比特幣漲跌受什麼控制

影響比特幣價格因素＃7：政府監管
有些人希望看到比特幣受到更多監管，因為當政府對比特幣進行監管時，它會宣稱比特幣是合法的或非法的。如果它是合法的，管理比特幣的法律可以幫助人們衡量其可用性和壽命。
另一方面，我們有人害怕政府監管，因為分散貨幣的整體觀點是保持分散，以便沒有人可以控制它。政府控制著該國流通的法定貨幣數量。他們可以賺更多錢，但不能直接減少流通中的金額。錢包地址存儲比特幣和錢包可能會被意外刪除，或者他們可能被忘記密碼鎖定，但只會有2100萬比特幣鑄造。這允許比特幣的價值隨著時間的推移而增加，而不是減少它。
現在想像一下，政府宣布只允許他們開采加密貨幣，只有他們的貨幣在他們的國家是合法的。那麼，現在我們遇到了與加密貨幣發明之前相同的情況。政府把所有的錢都拿下來，他們可以隨意開始和停止采礦。也許他們甚至會改變代碼，以便在資金不足時進行更多的貨幣挖掘。唯一不同的是交易貨幣的形式。加密貨幣監管可能帶來許多可怕的事情，而且有些人非常害怕新規。
推動比特幣監管的人會購買更多的比特幣，推高比特幣的價值，但那些害怕政府監管的人可能會在NYDFS BitLicense等新聞發揮作用時開始恐慌性拋售。這使得政府監管的影響比特幣價格因素是的價格穩定，你可以以兩種不同的方式解釋了這一消息。
影響比特幣價格因素＃6：比特幣接受程度
沒有人使用比特幣作為貨幣，比特幣不會作為貨幣用於任何目的。當人們用比特幣支付費用時，他們正在增加其可信度並向全世界展示有人想用比特幣來支付費用。公司如戴爾，新蛋，和Dish網路中的許多人已經採取了比特幣的力量通知，並允許客戶用它來購買他們的產品和服務。Xapo提供了一張新的信用卡，允許您將比特幣用於接受普通借記卡的商店。
盡管購物者對價格沒有任何直接影響，但它們確實有助於將比特幣作為一種可行的貨幣在全球范圍內傳播。因此，比特幣購物的影響比特幣價格因素沒有短期影響，但它們提供了更大的市場。
影響比特幣價格因素＃5：采礦
礦工越多，只要沒有人擁有51％或更多的網路，網路就越安全。當一個實體擁有網路中至少51％的采礦電力時，可能會發生51％的攻擊。
打個比方：一個人用10,000比特幣購買豪宅。出售買方豪宅的房地產經紀人收到資金並將契約轉移到買方的名下，從而完成交易。買家現在有豪宅，房地產經紀人從銷售中獲得10,000比特幣，對吧？好吧，買方擁有比特幣網路哈希率的51％，他們希望在保留房子的同時退還他們的錢。買方在交易發生之前就分配了分塊鏈，並使用51％的網路哈希來競爭分叉的官方部分，使新分支比原始分支更長。在這樣做時，整個網路現在將新分支視為合法分支，並將包含10,000 BTC事務的原始分支視為非法分支。這意味著買家現在有他的10，0 00 BTC回來了。這被稱為51％的攻擊。
影響比特幣價格因素為51％的攻擊可能性是潛在的恐慌性拋售。
由於幾個原因，一般采礦的影響比特幣價格因素略有下降。一些礦工將他們的比特幣保存為他們的買入並持有投資策略的一部分，而其他人則兌現了法定貨幣。礦工們也有很高的電費來運行他們的設備，因此礦工們為了支付電費而經常賣掉一大筆利潤用於法定。
影響比特幣價格因素＃4：媒體輿論
媒體確實在比特幣的價格中發揮了作用
在絕大多數人閱讀新聞時，絕大多數人都會根據這一消息採取行動。例如，如果新聞談到GHash .io有51％的網路哈希值; 有些人可能會對GHash .io 發起DDoS攻擊。在山前，中國新聞交易相當有利可圖。Gox崩潰。人們會瘋狂地出售恐慌，所以每個知道最新消息的人都知道中國人民銀行會在比特幣上投球，然後就會成為謠言，他們會賣掉他們的藏品，並在市場開始再次看漲之後買回來。
該新聞的影響比特幣價格因素是它提供的文章，人們將根據其內容買入或賣出比特幣，相應地發送其價值更高或更低。
影響比特幣價格因素＃3：大型企業傾銷貨幣
並非每個地方都接受比特幣; 並非每個員工都希望接受比特幣的工資，並不是每個政府系統都會接受比特幣等稅收。在世界趕上之前，仍然需要以法定貨幣支付一些東西，因此企業通常會出售大部分比特幣來支付業務費用。正如所謂的「傾銷」，將使比特幣的價值處於低迷狀態。根據公司的銷售量以及當時有多少公司在銷售比特幣，這可能會模仿「恐慌性銷售」，從而導致比特幣價格崩潰。
傾向於法定貨幣的大型企業的影響比特幣價格因素是比特幣價值的下降。
影響比特幣價格因素＃2：大額交易
正如您在上面所看到的，管理因素為何如此運作的共同點是因為買賣其他貨幣的比特幣。當交易者在交易所賣出比特幣時，價格非常低，價格通常不會改變，或者變化很小。如果交易者是大量持幣者，即擁有大量比特幣大約1,000 BTC的人，比特幣的價格將因其大量銷售而顯著下降。一般來說，大量持幣者交易者的訂單不會以單一價格進行填充，這就是價格下跌的原因。有人可能以600美元的價格購買1個BTC; 另一個可能以598美元的價格購買20 BTC; 在中間可能會出現更多不同價值的交易，然後賣家以500美元的價格向買家出售0.1 BTC。比特幣的新買價是多少？也許是499美元。
對於在交易所有人賣比特幣Bitcoin的價格因素是總是一個在比特幣的價值下降。
影響比特幣價格因素＃1：交易所交易量和頻率
當然，影響比特幣價值的首要因素是有多少人願意支付比特幣的費用。當您在交易所下訂單以購買比特幣時，您可以決定比特幣對您的價值。願意購買比特幣的人越多，增加比特幣整體價值的機會就越大。賣家首先賣出最高出價，所以無論誰是目前最高出價者，都是決定比特幣價值的人。
有人在交易所購買比特幣的影響比特幣價格因素是總是一個在比特幣的價值上升
股價的一個計算公式
股票的漲跌幅是以當日交易的收盤價（或現價）與上一個交易日的收盤價相比較計算出來的。
漲跌幅度計算方法：當日收盤價（或現價）減去上一個交易日的收盤價的差額再除以上一個交易日的收盤價。
漲跌幅度計算公式：漲跌幅度=(現價-昨收價)/昨收價*100% (計算值正為漲,負為跌)。
目前滬深兩市交易規則為：通常股票的每個交易日漲跌幅最高限制是 -10%、ST股為 -5%、另外新股上市首日 -44%，其他特殊規定的漲跌幅另計