10分钟出一个区块，比特币是怎么做到的？

自2008年比特币诞生以来，人们谈论最多的是它作为“数字黄金”的储值功能。

大多数比特币持有者坚信，比特币设计巧妙，总量固定，数量稀少，因此价值会上升，具有很高的收藏价值。

比特币打包记账一次大约需要10分钟，每个区块1M，所以比特币10分钟内的上限约为4000笔交易比特币每分钟交易量，也就是每秒7笔交易。

这个速度可以保证交易频率较小时的运行速度。

10分钟出一个区块，比特币是怎么做到的？

然而，从2013年开始，比特币价格不断上涨，用户规模不断扩大，比特币的交易手续费已经达到几十美元，全网仍有数十万笔交易待确认。

这样的交易速度和交易成本对于交易支付来说显然没有竞争力。

在比特币的白皮书中，明确提到比特币是一种点对点的电子现金系统，是一种电子支付系统。

现在，除了持币收藏，比特币的支付场景目前更多出现在灰黑色的暗网区域。

比特币本身的概念就是建立共识机制，改变整个社会的支付环境。

显然，如果仅仅用于收藏，就注定了比特币只能是一小部分人的狂欢，一群技术极客自娱自乐，达到中本聪理想世界的可能性非常大苗条的。

想要比特币和区块链成为真正的共识，就必须不断强化比特币的支付功能，拓展比特币的应用场景。

什么是难度目标？

难度目标是比特币系统中的一个参数，它调节挖出一个区块所需的平均时间。 它是区块头中的六个字段之一。

比特币挖矿难度（Difficulty）是衡量挖矿难度的指标。 挖矿难度越大，越难挖出区块。

目标值（Target）与挖矿难度成反比。

难度越高，目标值越小。

难度目标是通过目标值转换得到的，它是一个只有4字节的字段。

比特币系统通过调整区块头中的难度目标来控制挖出一个区块所需的平均时间。

调整难度目标就是调整目标值在整个输出空间中的比例。

比特币系统追求的平均出块时间为10分钟。 这时候就需要调整难度目标来实现。

如何调整难度目标？

比特币系统每2016个区块（约14天）自动调整一次难度目标。

对于所有高度为2016整数倍的区块，系统会自动调整难度目标。

根据比特币系统设置，难度目标增减幅度有4倍的上限。

举个例子：假设上一个难度目标调整周期的2016个区块，因为算力暴涨，只用了7天就全部挖完了。 通过难度目标调整，难度目标翻倍。

平均出块时间可以维持在10分钟左右，但如果算力飙升，只需要一天时间就可以挖完2016年的第一个区块，那么最低难度目标只能调整到原来的四分之一。

比特币的算力是不断波动的，比特币系统通过难度目标的调整将平均出块时间维持在10分钟左右。

难度目标与挖矿难度成反比，挖矿难度越大，难度目标越小。 当区块高度为2016的整数倍时，比特币系统会自动调整区块上的难度目标。

如果上一次难度目标调整周期平均出块时间超过10分钟比特币每分钟交易量，则降低挖矿难度，提高难度目标。

反之，增加挖矿难度，降低难度目标。

比特币每2016个区块（约14天）调整一次挖矿难度，与BCH每区块调整一次（约10分钟）相比有明显滞后。

比特币的扩容问题

解决方案大致可以分为两派，一派可称为“扩张派”，一派可称为“减压派”。

“扩张主义者”希望通过增加区块大小来扩大区块大小，扩大容量。

一个区块从1M到2M，再到8M，甚至到32M，对比特币链进行扩容。

这种方法直接增加了比特币网络的吞吐量。

但是，这种做法的缺点也很明显。

随着区块规模的不断扩大，需要的算力会越来越高，普通电脑和矿机会逐渐无法支撑运行压力，所以整个比特币的算力会高度集中在矿工身上。

这样一来，矿工很可能依靠自己的算力去中心化权力，这不符合区块链去中心化的核心思想。

要知道，比特币的初衷就是依靠所有节点维护用户之间的最小信任，因为这样可以保证最大可能的权力下放，从而达到最安全的交易模式。

扩大区块大小的做法与比特币的核心思想相矛盾。

因此，这种扩大区块大小的“扩张主义者”在比特币社区并未得到广泛认可，也从未形成完善的共识机制。

新的扩容共识发布后，持不同意见的双方继续各自认为正确的链条，导致比特币出现多次硬分叉。

其中最著名的就是BCH（Bitcoin Cash），它是比特币扩容到8M大区块的硬分叉产物。

总结

或许，比特币“支付时代”的序幕正在拉开。

当然，还有很多问题需要及时解决。

比特币的算力是不断波动的，比特币系统通过难度目标的调整将平均出块时间维持在10分钟左右。

难度目标与挖矿难度成反比，挖矿难度越大，难度目标越小。

当区块高度为2016的整数倍时，比特币系统会自动调整区块上的难度目标。