1. 基本概念

難度調整方法:

difficulty_new = difficulty * ( 2016 ActualTimespan / 2016 targetTimespan )新的難度目標值 = 舊的難度目標值 * 生成最近2016個區塊所花費的實際時間 / 系統期望生成2016個區塊的時間

難度的調整是在每個完整節點中獨立自動發生的。每2016個區塊，所有節點都會按統一的公式自動調整難度，這個公式是由最新2016個區塊的花費時長與期望時長（期望時長為20160分鐘即兩周，是按每10分鐘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分鐘快則增加難度，比10分鐘慢則降低難度。

2. 難度調整周期

比特幣系統是以2016個區塊為一個周期自動進行難度調整的，2016是這樣算出來的：比特幣規定2個星期，即14天，進行一次難度調整，平均每10分鐘生成一個區塊，按此計算，即2016個區塊調整一次。看下params.DifficultyAdjustmentInterval()方法：

int64_t DifficultyAdjustmentInterval() const{ return nPowTargetTimespan / nPowTargetSpacing; } nPowTargetTimespan 即 系統期望生成2016個區塊的時間 。

chainparams.cpp里面的參數：

// two weeks, 20160min consensus.nPowTargetTimespan = 14 * 24 * 60 * 60; consensus.nPowTargetSpacing = 10 * 60;//每10分鐘一個區塊 consensus.fPowAllowMinDifficultyBlocks = false; consensus.fPowNoRetargeting = false; consensus.nRuleChangeActivationThreshold = 1916; // 95% of 2016 consensus.nMinerConfirmationWindow = 2016;// nPowTargetTimespan / nPowTargetSpacing

3. 計算難度目標

nBits代表著工作量證明的難度目標值，這個值是由系統計算生成的
pblock->nBits = GetNextWorkRequired(pindexPrev, pblock, chainparams.GetConsensus());

unsigned int GetNextWorkRequired(const CBlockIndex* pindexLast, const CBlockHeader *pblock, const Consensus::Params& params) {assert(pindexLast != nullptr);unsigned int nProofOfWorkLimit = UintToArith256(params.powLimit).GetCompact();// Only change once per difficulty adjustment interval//如果新區塊不需要進行難度調整，即新區塊的高度不能被2016整除，則用父區塊的難度目標即可if ((pindexLast->nHeight+1) % params.DifficultyAdjustmentInterval() != 0){if (params.fPowAllowMinDifficultyBlocks){// Special difficulty rule for testnet:// If the new block's timestamp is more than 2* 10 minutes// then allow mining of a min-difficulty block.if (pblock->GetBlockTime() > pindexLast->GetBlockTime() + params.nPowTargetSpacing*2)return nProofOfWorkLimit;else{// Return the last non-special-min-difficulty-rules-blockconst CBlockIndex* pindex = pindexLast;while (pindex->pprev && pindex->nHeight % params.DifficultyAdjustmentInterval() != 0 &&pindex->nBits == nProofOfWorkLimit)pindex = pindex->pprev;return pindex->nBits;}}return pindexLast->nBits;}// Go back by what we want to be 14 days worth of blocks//到了這里說明新區塊恰好需要進行難度調整，//即新區塊的高度能被2016整除，則進行一次難度調整，計算新的難度目標int nHeightFirst = pindexLast->nHeight - (params.DifficultyAdjustmentInterval()-1);assert(nHeightFirst >= 0);const CBlockIndex* pindexFirst = pindexLast->GetAncestor(nHeightFirst);assert(pindexFirst);return CalculateNextWorkRequired(pindexLast, pindexFirst->GetBlockTime(), params); }

4. 計算新的難度目標

unsigned int CalculateNextWorkRequired(const CBlockIndex* pindexLast, int64_t nFirstBlockTime, const Consensus::Params& params) {if (params.fPowNoRetargeting)return pindexLast->nBits;// Limit adjustment step// 計算生成最近的2016個區塊實際花費了多少時間int64_t nActualTimespan = pindexLast->GetBlockTime() - nFirstBlockTime;//這里需要限制調整的步長，即把實際花費的時間限制在0.5周和8周之間if (nActualTimespan < params.nPowTargetTimespan/4)//params.nPowTargetTimespan是2周，即20160分鐘nActualTimespan = params.nPowTargetTimespan/4;if (nActualTimespan > params.nPowTargetTimespan*4)nActualTimespan = params.nPowTargetTimespan*4;// Retargetconst arith_uint256 bnPowLimit = UintToArith256(params.powLimit);arith_uint256 bnNew;bnNew.SetCompact(pindexLast->nBits);//舊的難度目標值bnNew *= nActualTimespan;bnNew /= params.nPowTargetTimespan;if (bnNew > bnPowLimit)bnNew = bnPowLimit;return bnNew.GetCompact(); }

總結

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