Target

当前目标值：

高度: 956,480 (即将到来的区块)

000000000000000000021a420000000000000000000000000000000000000000

目标值是一个数字，候选区块的区块哈希必须小于或等于该数字，才能将该区块添加到区块链中。

它在挖矿过程中使用。

目标值每 2016 个区块（大约每两周）调整一次，以试图确保平均每 10 分钟挖掘一个区块。这在区块之间创造了一致的时间，以及新比特币的一致发行（通过区块奖励）。

为了补偿不断增加的硬件速度以及随着时间推移运行节点的不同兴趣，工作量证明的难度由针对每小时平均区块数的移动平均线决定。如果它们生成得太快，难度就会增加。

中本聪，比特币白皮书

周期¶

目标值何时调整？

目标值每 2016 个区块调整一次。

这大约是每两周一次。

区块大约每 10 分钟挖掘一次，两周内有 20,160 分钟。

历史¶

以下是比特币历史上每次目标值调整的区块高度和目标值：

• 目标值调整限制在 4 倍以内。 因此最大调整为 x0.25 或 x4。这是为了防止从一个目标值到下一个目标值发生过大的调整。
• 目标值在最初的 15 个调整周期内没有变化，因为区块的开采速度慢于每 10 分钟一个，而且目标值已经处于最大值。

调整¶

如何计算目标值？

上一次调整 当前目标值

0x

0 bytes

时间 (秒)

实际

0d

预期

0d

目标值调整周期为 2016 个区块。一个区块平均每 600 秒（10 分钟）开采一次，因此预期时间为 2016 * 600 = 1209600 秒。

比例

实际时间除以预期时间。我们将当前目标值乘以这个比例来得到新的目标值。

新目标值 (全精度)

0x

新目标值

0x

0 bytes

注意：此目标值已被稍微截断，以便存储在区块头的 bits 字段中，这是挖矿时实际使用的目标值。

0 secs

第一区块的目标值设定为：

高度: 0 (创世区块)

00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000

这个初始目标值是硬编码在每个比特币节点的源代码中的（参见 chainparams.cpp）。它也是可能的最大目标值。这很可能是中本聪对一个足够困难的目标值的一个最佳推测，该目标值将导致新区块之间的时间间隔为 10 分钟。

在每第 2016 个区块上，每个节点都会查看前 2015 个区块之间的时间，并算出它们平均开采的速度是快于还是慢于 10 分钟。

每个区块在其区块头中都包含一个时间戳。此时间戳采用 Unix 时间，即自 1970年1月1日 00:00:00 以来的秒数。

Unix 时间

Unix 时间

0d

当前

日期

0 secs

如果在此期间开采区块的速度快于每 10 分钟，则目标值将向下调整，以使下一个周期的区块更难低于目标值。

相反，如果开采区块的速度慢于每 10 分钟，则目标值将向上调整，以使下一个周期的区块不那么难低于目标值。

因此，随着矿工随时间推移加入和离开网络，每个节点都会定期重新计算目标值，以维持新区块之间 10 分钟的平均间隔。

参见页面底部的代码以获取一个具体示例。

同步¶

节点如何计算相同的目标值？

每个人都使用相同的链 data 进行相同的计算，因此他们都在链中的相同链接处得到相同的结果。

中本聪，比特币 P2P 电子现金论文

网络上的每个节点都独立运行，因此没有中央 authority 来确定当前的目标值。

然而，由于节点总是采用最长的区块链作为其区块链，它们都将计算出相同的目标值。

例如，当你第一次运行比特币时，你的节点将执行初始区块下载并在过程中计算目标值。而且因为你收到的区块与其他人相同，所以当你到达区块链顶端时，你最终会计算出相同的当前目标值。

此外，所有节点都不断更新到相同版本的区块链（因为它们总是采用最长可用区块链）。因此，随着每个新区块的开采，节点也将计算出相同的目标值。

因此，尽管节点独立计算目标值，但由于它们共享相同的区块链视图，因此它们都会计算出相同的目标值。

目的¶

为什么比特币使用目标值？

目标值调节新区块添加到区块链的速度。

这有两个好处：

1. 给区块在网络中传播的时间。¶

如果广播在实践中证明比预期的要慢，则可能必须增加区块之间的目标时间，以避免浪费资源。我们希望区块的传播时间通常远远少于生成它们所需的时间，否则节点将花费太多时间在过时的区块上工作。

中本聪，比特币 P2P 电子现金论文

最好让矿工尽可能多地致力于延长相同的区块链。为此，我们需要在挖掘下一个区块之前，为新区块在网络中的传播预留时间。

If 区块的开采速度快于它们在网络中的广播速度，这将导致矿工经常在区块链中的“旧”区块之上工作（因为他们还没有机会收到最新区块）。

这将导致矿工构建多个竞争的区块链；其中只有一个会成为最长链，因此一些矿工最终将浪费能量致力于在竞争链之上进行构建，结果却因为链重组而被抛在后面。

因此，这种时间延迟（区块间隔）允许区块传播网络，以便更多矿工能够采用最长的可用链，这有助于集中网络的挖矿能力来延长相同的区块链。

2. 持续发行新比特币。¶

代币必须以某种方式最初分发，而恒定的速率似乎是最好的公式。

中本聪，比特币 P2P 电子现金论文

比特币是一种货币，因此将新比特币引入系统的固定速率有助于提供稳定性。

因此，多亏了目标值，你可以确信新比特币将以可预测的速率铸造。

位置¶

在哪里可以找到目标值？

目标值存储在每个区块的区块头的 bits 字段中。

bits 字段是目标值的紧凑表示（以节省区块头中的空间）。但你可以轻松地在 bits 表示和完整目标值之间进行转换。

目标值 Bits

当前

随机示例

高度：

目标值

0x

0 bytes

Bits0 bytes

0 secs

命令¶

bitcoin-cli getblocktemplate¶

这是获取当前目标值最简单的方法。当你请求区块模板（出于挖矿目的）时，它也将返回当前目标值。

此命令返回大量数据，因此最好对目标值进行 grep。

$ bitcoin-cli getblocktemplate '{"rules": ["segwit"]}' | grep target

"target": "000000000000000000021a420000000000000000000000000000000000000000",

bitcoin-cli getdifficulty¶

或者，要获取当前目标值，你可以询问当前的难度，然后你可以将其转换为目标值：

$ bitcoin-cli getdifficulty
133869853540305.41

难度

当前

随机示例

高度：

最大目标值

0x

目标值

0x

0 bytes

难度

0d

0 secs

从难度转换为目标值并不总是准确的。 难度是根据第一个目标值和当前目标值之间的变化计算出来的浮点数，因此它可能会失去精度并给你一个不准确的结果。

bitcoin-cli getblockheader [block hash]¶

此命令允许你找到特定区块的先前目标值。挖矿时的目标值以 bits 格式存储在每个区块头中，你可以将其转换为完整的目标值。

$ bitcoin-cli getblockheader 000000000000000002e9533a4fe03bb251b3fdb30ffaa384aad133b7fae594cf
{
  "hash": "000000000000000002e9533a4fe03bb251b3fdb30ffaa384aad133b7fae594cf",
  "confirmations": 425677,
  "height": 401184,
  "version": 4,
  "versionHex": "00000004",
  "merkleroot": "b4afa0502a55fdfa4a5cda6ea2bc546ba527d276ea9c7e848b8cd478cd9b6607",
  "time": 1457133956,
  "mediantime": 1457132303,
  "nonce": 3778923481,
  "bits": "1806f0a8",
  "difficulty": 158427203767.3917,
  "chainwork": "00000000000000000000000000000000000000000012da32364c8f47d519604d",
  "nTx": 845,
  "previousblockhash": "000000000000000003c4a4d9c62b3a7f4893afe14eef8a6a377229d23ad4b1ea",
  "nextblockhash": "00000000000000000037ab74c8db9b7a9d7de039210d8eafaeb44ba35adfb624"
}

目标值 Bits

当前

随机示例

高度：

目标值

0x

0 bytes

Bits0 bytes

0 secs

你可以使用以下单行命令获取链中最新区块的目标值：
$ bitcoin-cli getblockheader $(bitcoin-cli getblockhash $(bitcoin-cli getblockcount))

代码¶

这里有一些用于计算目标值调整的 Ruby 示例代码。

此代码使用区块 401,184 和 403,199 的时间戳，计算出区块 403,200 的新目标值。

# 403,200 - NEW TARGET
# 403,199              | last block
#                      |
#                      |
#                      |
# 401,184 - NEW TARGET | first block (target = 0x000000000000000006f0a8000000000000000000000000000000000000000000)

# 1. Get the timestamps for the first and last block in the target adjustment period
first = 1457133956 # block 401,184
last  = 1458291885 # block 403,199

# 2. Work out the ratio of the actual time against the expected time
actual = last - first     # 1157929 (number of seconds between first and last block)
expected = 2016 * 10 * 60 # 1209600 (number of seconds expected between 2016 blocks)
ratio = actual.to_f / expected.to_f

# 3. Limit the adjustment by a factor of 4 (to prevent massive changes from one target to the next)
ratio = 0.25 if ratio < 0.25
ratio = 4 if ratio > 4

# 4. Multiply the current target by this ratio to get the new target
current_target = 0x000000000000000006f0a8000000000000000000000000000000000000000000
new_target = (current_target * ratio)

# 5. Don't let the target go above the maximum target
max_target = 0x00000000ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000
new_target = max_target if new_target > max_target

# 5. Truncate the target, because the official target is the truncated "bits" format stored in the block header
# This code is a bit rough, because it's working with strings when I should really be working with actual bytes.
new_target = new_target.to_i.to_s(16) # convert from decimal to hexadecimal
new_target = new_target.size % 2 != 0 ? '0' + new_target : new_target # make sure it's an even number of characters (i.e. bytes)
truncated = new_target.scan(/../).each_with_index.map { |byte, i| byte = i >= 3 ? "00" : byte }.join # set all bytes apart from first 3 to zeros
# e.g. 6a4c316c01f354000000000000000000000000000000000 <- full precision
# e.g. 6a4c3000000000000000000000000000000000000000000 <- official target

# 6. Display the full target (with leading zeros)
target = truncated.rjust(64, '0')
puts target
# 000000000000000006a4c3000000000000000000000000000000000000000000

• 你可以使用 bitcoin-cli getblockheader [block hash] 获取区块的时间戳。
• 你可以使用 bitcoin-cli getblockhash [height] 获取特定高度区块的区块哈希。

差一错误 (Off-by-one error)。 目标值调整实际上是使用 2015 个区块的时间（例如 403199 - 401184 = 2015）来计算的，而不是像你预期的那样使用 2016 个区块。这是代码中的一个实现错误，至今仍然存在。

官方目标值。 挖矿时矿工需要低于的实际目标值是存储在 bits 字段中的截断目标值。因此，它实际上不是你在目标值调整计算后获得的全精度目标值。

常见问题¶

为什么区块之间间隔 10 分钟？¶

除了中本聪之外，我想没有人确切地知道为什么选择 10 分钟。

我的猜测是，这看起来足够长，可以让区块在网络中传播（以最大程度地减少链重组），并且足够短，以免为新交易在区块链上被开采等待太久。

而且 10 是一个不错的整数。

是什么导致区块被开采的速度快于或慢于每 10 分钟？¶

首先，挖矿是不可预测的，所以你永远不知道矿工何时会发现下一个区块哈希低于当前目标值的区块。

其次（最重要的一点），矿工可以随时加入和离开网络，这会影响区块的开采速度。例如，加入网络的矿工越多，进行的哈希运算就越多，新区块在 10 分钟内被开采出来的可能性就越大。

资源¶

• pow.cpp – 函数 CalculateNextWorkRequired() 调整目标值。
• chainparams.cpp – 初始（和最大）目标值由 consensus.powLimit 设置。
• https://en.bitcoin.it/wiki/Target
• How is the target in Bitcoin set? Who does this? (bitcoin.stackexchange.com)
• Why not retarget on every block?
• Why was the target block time chosen to be 10 minutes?
• Gaming the "off-by-one" bug (difficulty re-target based on 2015 instead of 2016 block time span)?

致谢¶

• 感谢 David Harding 指出你可以使用 bitcoin-cli getblocktemplate 直接从 bitcoind 获取目标值。