从挖矿难度调整算法 谈比特币的进化之路

说明：本文整理自江卓尔2018年11月29日的微博头条，以下为正文。

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，我用一张图来解释：

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，把所有没升级为“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。

我喜欢说：

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：

1、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。

2、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。

3、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。

一个公司在变化的市场环境中，在公司刚成立时，就定好了所有的战略目标，战术手段，发展路径，规章制度，然后躺赢到世界第一？这可能吗？

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，我在《比特币的进化之路》一文提到过，邓公总结得很好，改革开放三条经验——“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

1、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。

2、0.1版的比特币，是一个不管从代码，还是实现上，都相当粗糙的版本。

3、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，是更优秀的进化。

4、外界环境永远在变，内部必须主动进化，才能达到最高的效率，最快的发展战胜那些被动的，“尽量不改” 的币，成为世界货币。

5、邓公改革开放三条经验——“猫论”、“摸论”、“不争论” 是大智慧。

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编译者/作者：知矿大学

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