Что такое сложность майнинга Bitcoin?

Сложность майнинга Bitcoin — это число, которое показывает майнерам, насколько трудно сейчас найти валидный блок. Сеть пересчитывает её каждые 2 016 блоков, чтобы независимо от того, сколько машин подключается к сети или отключается от неё, новый блок появлялся в среднем примерно каждые 10 минут. Рост хешрейта приводит к повышению сложности, а снижение — к её уменьшению.

Target и сложность: два способа выразить одно и то же

Хеш каждого заголовка блока должен быть меньше или равен порогу, который называется target (целевое значение). Более низкий target означает меньше возможных выигрышных хешей, поэтому задача становится сложнее.

Сложность — это более удобный способ выразить тот же target. Она сравнивает текущий target с самым простым target, который допускает протокол; он определён как сложность 1. Сложность 86 трлн, уровень на блоке халвинга в апреле 2024 года, означает, что найти блок было примерно в 86 трлн раз сложнее, чем при сложности 1.

Эти показатели движутся в противоположных направлениях: когда target снижается, сложность растёт.

Как работает корректировка

Bitcoin Core проверяет время каждые 2 016 блоков. При 10 минутах на блок этот период должен занимать 20 160 минут, то есть ровно две недели. Новая сложность рассчитывается так:

Новая сложность = старая сложность × (20 160 минут ÷ фактическое время, за которое были сформированы последние 2 016 блоков)

Две детали поддерживают стабильность системы:

• Ограничение 4x. Одна корректировка может сделать майнинг максимум в четыре раза сложнее или в четыре раза легче. Даже если период занял день или два месяца, изменение ограничено.
• Каждый узел выполняет расчёт сам. Никто не объявляет новую сложность. Каждый узел вычисляет её по временным меткам блоков, которые у него уже есть, а блоки с неверной сложностью считаются недействительными.

Пример расчёта

Числа приведены для иллюстрации.

Рисунок: то, сколько времени заняли последние 2 016 блоков, определяет следующую сложность. Периоды условные; каждое изменение ограничено 4x в любую сторону.

Предположим, последние 2 016 блоков заняли 12 дней вместо 14, потому что в течение периода в сеть подключились новые машины.

• Ожидаемое время: 14 дней (20 160 минут)
• Фактическое время: 12 дней (17 280 минут)
• Отношение: 20 160 ÷ 17 280 = 1,1667

Сложность возрастает примерно на 16,7%. В следующем периоде та же совокупная хеш-мощность тратит примерно на 16,7% больше времени на блок, что возвращает среднее значение примерно к 10 минутам.

Теперь обратный случай. Если большая группа майнеров отключается и период занимает 16 дней (23 040 минут), отношение равно 20 160 ÷ 23 040 = 0,875, и сложность снижается на 12,5%.

Почему 2 016 блоков и почему задержка имеет значение

Двух недель достаточно, чтобы сгладить случайность во времени появления блоков. Блоки появляются случайно; несколько быстрых или медленных подряд мало что говорят о реальной хеш-мощности. Усреднение по 2 016 блокам даёт гораздо более надёжную оценку.

Цена этого — задержка. Если хеш-мощность резко падает в середине периода, блоки идут медленно до конца периода, и транзакции тем временем подтверждаются дольше. Сеть корректируется сама, но не мгновенно. Эта задержка — одна из причин, почему биржи и кошельки показывают время подтверждения как оценку. Наше руководство о том, почему важны подтверждения в сети, объясняет, как платформы с этим работают.

Что сложность значит для майнеров

Сложность — знаменатель в доходе каждого майнера. Ваша ожидаемая доля в наградах за блоки равна вашему хешрейту, делённому на хешрейт сети, а рост хешрейта сети и толкает сложность вверх. Если сложность растёт на 5%, а ваша установка остаётся прежней, ваш ожидаемый доход в BTC снижается примерно на 5%.

Поэтому майнеры планируют расчёты, исходя из растущей кривой сложности, а не плоской. Машина, которая сегодня приносит комфортную прибыль, может приблизиться к безубыточности по мере роста сети, даже если курс BTC останется точно таким же. Наш пример расчёта по прибыльности майнинга Bitcoin приводит конкретные цифры.

Халвинги добавляют второй удар. Когда субсидия блока уменьшается вдвое, самые неэффективные машины могут стать убыточными за одну ночь. Если их отключится достаточно много, хешрейт упадёт, и следующая корректировка снизит сложность, дав оставшимся майнерам немного большую долю. Наше руководство по халвингу Bitcoin описывает расписание.

Зачем сложность важна, если вы не майните

Для обычных пользователей сложность работает в фоновом режиме. Именно она обеспечивает появление блоков примерно каждые десять минут, а значит, и предсказуемое время подтверждения транзакций, даже когда количество майнингового оборудования сильно меняется. Это также грубый публичный показатель того, сколько работы защищает сеть: растущая сложность означает, что майнеры задействуют больше машин и электроэнергии.

Как обрабатывают сложность другие сети

Двухнедельная корректировка Bitcoin намеренно медленная. Многие более мелкие сети с доказательством работы (proof-of-work) корректируют сложность с каждым блоком, используя скользящее среднее времени последних блоков, поэтому они могут быстро реагировать, когда майнеры приходят или уходят. Это особенно важно в сетях, которые используют тот же алгоритм майнинга, что и более крупная сеть, где хешрейт может хлынуть или исчезнуть в течение нескольких часов. Быстрая корректировка поддерживает стабильное время блоков, но может вызывать резкие колебания сложности, а медленная корректировка, как у Bitcoin, оставляет блоки работающими быстрее или медленнее в течение нескольких дней после крупного изменения хешрейта. Каждый подход обменивает стабильность на отзывчивость.

Распространённые неверные толкования

«Более высокая сложность означает более медленные транзакции». В долгосрочной перспективе нет. Сложность растёт, потому что к сети присоединилось больше вычислительной мощности; после каждой корректировки блоки снова появляются примерно через десять минут.

«Сложность определяет комиссии». Нет. Комиссии определяются спросом на место в каждом блоке. Сложность влияет на издержки майнеров, а не на то, что платят пользователи.

«Падение сложности — признак проблем». Иногда, но чаще это просто отражает отключение старых машин после халвинга или сезонное изменение цен на электроэнергию, а сеть корректируется так, как и задумано.

Сложность и хешрейт на графике

Графики сложности похожи на ступени: ровная линия в течение двух недель, затем скачок вверх или вниз. Графики хешрейта выглядят зубчатыми, потому что хешрейт оценивается по сложности и времени последних блоков и зависит от везения. Оба показателя движутся согласованно на протяжении месяцев. Если вы хотите понять, откуда берётся число хешрейта, см. что такое хешрейт Bitcoin.

Полный процесс формирования блоков, который регулирует сложность, описан в нашем основном руководстве: как работает майнинг Bitcoin.

Эта статья носит образовательный характер и не является финансовой, инвестиционной, юридической или налоговой консультацией. Цифровые активы волатильны, и вы можете потерять вложенную сумму.

Более широкое представление о сети, которую защищают эти правила, см. в материале, что такое Bitcoin.

Источники

• Исходный код Bitcoin Core, pow.cpp (расчёт корректировки и ограничение в четыре раза) — Bitcoin Core, GitHub
• Исходный код Bitcoin Core, chainparams.cpp (двухнедельный целевой интервал, десятиминутный интервал между блоками) — Bitcoin Core, GitHub
• Блок 840 000 (сложность на момент халвинга 2024 года) — Blockchain.com Explorer
• Bitcoin: Одноранговая система электронных денег — Сатоси Накамото, октябрь 2008