你知道如何实现区块链难度系数

一、前言

自从比特币大火之后，挖矿就非常流行，由许多人都购买矿机挖坑。许多人说采矿很难，可是采矿不就是用计算机算出哈希吗，这正是计算机的强项啊，怎么会变得很难，迟迟算不出来呢？

二、区块链难度系数

区块链的难度系数：是设计区块链挖矿难易的关键因子，难度系数越低，挖矿越容易。难度系数越高，相应越难。例如比特币的难度系数是18。

难度系数一般是hash值的前置0的个数。

java 区块链中设计合理的难度系数

例如难度系数定为6，也就是区块的有效hash，必须前面有6个0

例如难度系数为6的有效hash为：

00000048bfdc5e67aa448686438f1350a6cc7f4477feb5562b0368a808fdef57

具体代码实现也很简单：

/**

*

* 类名：BlockService.java

* 描述：区块服务

* 时间：2018年3月12日 下午7:05:06

*

* @author cn.wenwuyi

* @version 1.0

* @param hash 区块hash

* @return boolean

*/

private boolean isValidHashDifficulty（String hash） { //定义难度系数

int dificutty = 6; //定义标志符0（当然也可以定义其他，一般是0）

char zero = ‘0’; int i; for （i = 0; i 《 hash.length（）; i++） { //获得hash字符串的i位置的字符

char ichar = hash.charAt（i）; //如果i处的值不为0则跳出

if （ichar ！= zero） { break;

}

} //判断i是否大于等于难度系数，返回即可

return i 》= dificutty;

}

Hash 的有效性跟目标值密切相关，只有小于目标值的 Hash 才是有效的，否则 Hash 无效，必须重算。由于目标值非常小，Hash 小于该值的机会极其渺茫，可能计算10亿次，才算中一次。这就是采矿如此之慢的根本原因。

区块头里面还有一个 Nonce 值，记录了 Hash 重算的次数。第 100000 个区块的 Nonce 值是274148111，即计算了 2.74 亿次，才得到了一个有效的 Hash，该区块才能加入区块链。

三、难度系数的动态调节

比特币选择10分钟来产生区块，也就是1/600 BPS （Blocks/Sec），这个是根据具体设计而制定的， 也是人为的选择。而比特币的交易处理速度最高为：7 TPS （Transactions/Sec）， 这个是整个交易验证机制、共识机制，和P2P通讯机制，以及代码实现后所达到的一个技术上限。相比而言，以太坊目前是1/20 BPS和20 TPS，维基链是1/10 BPS和1000+TPS。对于POW共识机制的公链来说，BPS是通过变更挖矿的难度系数来动态调节的。然而对于DPOS机制的公链，BPS是恒定的。

矿具有随机性，没法保证正好十分钟产出一个区块，有时一分钟就算出来了，有时几个小时可能也没结果。总体来看，随着硬件设备的提升，以及矿机的数量增长，计算速度一定会越来越快。

为了将产出速率恒定在十分钟，中本聪还设计了难度系数的外汇赠金http://www.kaifx.cn/quesTIon/kaifx/1792.html调节机制。他规定，难度系数每两周（2016个区块）调整一次。如果这两周里面，区块的平均生成速度是9分钟，就意味着比法定速度快了10%，因此接下来的难度系数就要调高10%；如果平均生成速度是11分钟，就意味着比法定速度慢了10%，因此接下来的难度系数就要调低10%。难度系数越调越高（目标值越来越小），导致了采矿越来越难。