比特币如何保持平均10分钟出一个块？

难度目标是调节比特币系统中挖掘块所用平均时间的参数，是块头的六个字段之一。

比特币挖掘难度(Difficulty)，是挖掘难度的度量，挖掘难度越大，挖出区块就越困难。目标值(Target)与挖掘难度成反比。难度越高，目标值越小。难度目标是通过转换获得目标值，这是一个只有4个字节的字段(为了便于理解，本文将难度目标等同于目标值)。比特币系统通过调整块头的难度目标来控制块挖掘所需的平均时间。

目标值是一个长度为256比特的字符串。换句话说，目标值2^256个可能的值。调整难度目标是调整目标值在整个输出空间中的比例。

比如挖掘就像射击，射出的子弹都会落在一个大目标上。难度目标是在这个大目标上圈出一个范围。范围越小，被射中的难度越大。调整难度目标就是调整这个圈在整个目标中的比例。

随着挖掘计算能力的增加，单位时间的射击次数越多，目标范围被射中所需的时间越短。相反，随着挖掘计算能力的降低，目标范围被击中所需的时间越长。比特币系统追求的平均分块时间为10分钟，需要调整难度目标才能实现。

每隔2016区块(约14天)，比特币系统就会自动调整一个难度目标。当所有区块高度为2016年整数倍时，系统会自动调整难度目标。如果最后一个难度目标调整周期(即之前的2016个区块)平均分块时间大于10分钟，说明挖掘难度偏高，需要降低挖掘难度，增加难度目标(准确地说是目标值)；相反，前一个难度目标调整周期平均分块时间小于10分钟，说明挖掘难度较低，需要降低难度目标。

比特币系统的设定，难度目标的上调和下调范围有四倍的限制。例如，假设上一个难度目标调整周期中的2016块，由于计算能力飙升，只需7天就全部挖出来。通过难度目标的调整，难度目标可以减少一倍，平均分块时间可以维持在10分钟左右。但如果计算能力飙升，前2016块全部挖出只需要一天，那么难度目标最小只能调整到原来的四分之一。
比特币的计算能力持续波动。比特币系统通过调整难度目标，使平均分块时间保持在10分钟左右。难度目标与挖掘难度成反比。挖掘难度越大，难度目标越小。当块的高度是2016年的整数倍时，比特币系统会自动调整块上的难度目标。如果在最后一个难度目标调整周期中，平均分块时间超过10分钟，则会降低挖掘难度，增加难度目标；相反，会增加挖掘难度，降低难度目标。难度目标的上下调整范围有4倍的限制。

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