比特币的工作量证明

对于比特币网络中的任何一个节点来说，如果要生成一个新的区块并将其写入区块链，就必须解决比特币网络的工作量证明难题。这个问题的3个关键要素是工作量证明功能，障碍和困难

价值。 工作量证明函数是这道题的计算方式，区块决定了这道题的输入数据，难度值决定了理解这道题需要的计算量。

比特币网络中使用的工作量证明函数就是上面提到的 SHA-256。 区块的数据结构上面已经提到了，但是区块的生成过程并没有详细描述。 块实际上是在工作量证明链接期间生成的。矿工不停地通过

准确构建区块数据，检查每次计算结果是否满足工作量，从而判断区块是否满足网络难度。 区块头是比特币工作量证明的输入数据。

难度值是矿工挖矿的重要参考指标，它决定了矿工需要经过多少次哈希运算才能产生一个合法的区块。比特币区块大约每10分钟产生一次。

，新区块的产生基本保持这个速率，难度值必须根据全网算力的变化进行调整。 简单地说，难度值设置为每 10 分钟出一个新区块的速率，与挖矿能力无关。

难度调整在每个全节点独立自动进行。每2016个区块比特币工作量证明，所有节点将根据统一公式自动调整难度值。 这个公式是基于生成最新的 2016 块所花费的时间和预期的

时长为20160分钟，即两周，按每10分钟一个区块的速度计算的总时长计算），并根据实际时长的比例相应调整（或变得更难或更容易）到预期的持续时间。也就是说，如果

如果出块速度快于 10 分钟，则难度会增加，如果慢于 10 分钟，则难度会降低。

这个公式可以总结如下：

新难度值=旧难度值*（过去2016个区块花费的时间/20160分钟）

工作证明需要有一个目标值。 比特币工作量证明的目标值（Target）计算公式如下：

目标值=最大目标值/难度值

其中，最大目标值为常数值：0x00000000FFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFFF

目标值的大小与难度值成反比。 比特币工作量证明的实现是矿工计算的区块哈希值必须小于目标值。

比特币工作量证明的过程我们也可以简单理解为，通过不断改变区块头（即尝试不同的nonce值）并将其作为输入，进行SHA-256哈希运算，找到一个特定格式的nonce。散列过程

（即需要一定数量的前导 0）。 需要的前导 0 越多，就越难。

比特币矿工为解决这个工作量证明难题所采取的步骤可以大致概括如下：

1）生成一个coinbase交易并与所有其他交易组成交易列表打包进区块，通过Merkle Tree算法生成Merkle Root Hash。

2）将Merkle Root Hash等相关字段组装成一个区块头，将区块头的80字节数据作为工作量证明的输入。

3）不断改变区块头中的随机数（即nonce的值）比特币工作量证明，对每一个改变的区块头（即SHA256（SHA 256（Block_Header））进行两次SHA-256运算，并将结果值进行转换嗨反转并匹配当前网络的

比较目标值对应的十进制字符串。 如果小于目标值，则问题成功解决，工作量证明完成。