L'aggiustamento della difficoltà di Bitcoin

Per aggiungere un blocco, un miner calcola ripetutamente l'hash dell'intestazione del blocco variando un valore chiamato nonce, alla ricerca di un risultato che finisca sotto una soglia numerica detta target. Un target più basso significa che esistono meno hash validi, quindi in media servono più tentativi: è esattamente ciò che rende il mining «più difficile».

La difficoltà è soltanto un modo leggibile da una persona per esprimere quanto è basso quel target, misurato rispetto al target più facile che il protocollo abbia mai consentito (difficoltà 1). Una difficoltà di, poniamo, diverse migliaia di miliardi significa che il target attuale è migliaia di miliardi di volte più piccolo di quel punto di partenza. I nodi ricavano il target direttamente dalla difficoltà: i due valori sono solo due viste dello stesso numero.

Bitcoin non si aggiusta dopo ogni blocco: ricalcola una volta per epoca di 2.016 blocchi. A dieci minuti per blocco, 2.016 blocchi dovrebbero richiedere esattamente due settimane (20.160 minuti), ed è per questo che il cambio di difficoltà viene spesso descritto come quindicinale.

Poiché l'intervallo si conta in blocchi e non in tempo di calendario, la distanza reale tra due aggiustamenti si allunga quando la rete mina lentamente e si accorcia quando mina in fretta. Ogni nodo completo esegue lo stesso calcolo per conto proprio e arriva allo stesso valore nuovo: non c'è nulla da votare né da coordinare.

Alla fine di un'epoca la rete confronta quanto sono durati davvero gli ultimi 2.016 blocchi con quanto avrebbero dovuto durare. In sostanza: nuova difficoltà = vecchia difficoltà × (tempo previsto ÷ tempo effettivo). Se i blocchi sono arrivati più in fretta del previsto, il tempo effettivo è minore di quello previsto e la difficoltà sale; se sono arrivati più lentamente, scende.

La variazione è limitata: un singolo aggiustamento può al massimo quadruplicare la difficoltà o ridurla a un quarto. Questo limite evita oscillazioni violente dopo una spinta o un crollo passeggero della potenza di calcolo. Esiste inoltre una vecchia imprecisione di uno, del tutto innocua: l'arco di tempo viene misurato su 2.015 intervalli ma trattato come 2.016, e per questo il tempo medio tra i blocchi resta un soffio sopra i dieci minuti.

Un intervallo obiettivo tra blocchi è un compromesso. Blocchi molto più rapidi si propagherebbero in modo meno affidabile su una rete mondiale, aumentando il lavoro sprecato e le biforcazioni effimere; blocchi molto più lenti renderebbero le conferme sfibranti. Dieci minuti sono stati scelti come via di mezzo prudente, che lascia a un blocco il tempo di diffondersi in tutto il mondo prima che il successivo venga probabilmente trovato.

È la stabilità di quell'intervallo a rendere prevedibile il calendario di emissione di Bitcoin. Poiché ogni due settimane vengono minati circa 2.016 blocchi, l'halving che riduce la ricompensa di blocco cade vicino alla cadenza prevista di quattro anni, e l'offerta totale si avvicina al suo tetto di 21 milioni lungo un percorso calcolabile.

Quando entrano in funzione nuove macchine da mining, i blocchi vengono trovati in meno di dieci minuti; l'aggiustamento successivo alza la difficoltà e li rallenta di nuovo. Quando i miner spengono — per costi dell'energia, hardware dismesso, variazioni stagionali della corrente o regole regionali —, i blocchi rallentano e l'aggiustamento seguente abbassa la difficoltà per accelerarli. Il sistema si corregge a posteriori; non guarda avanti.

Vale la pena ricordare che l'hashrate non viene misurato direttamente: la rete non può vedere quante macchine stanno lavorando. Le cifre pubblicate sull'hashrate sono stime dedotte dalla difficoltà e dai tempi di blocco osservati, ed è per questo che su finestre brevi sono rumorose e vanno lette come tendenza.

Gli scossoni bruschi del mondo reale mostrano il meccanismo all'opera. Quando a metà 2021 una grande regione mineraria è uscita dalla rete, questa ha vissuto il più grande aggiustamento al ribasso mai registrato (circa il 28 %), che ha ripristinato tempi di blocco normali già nell'epoca successiva. Le regole sui marcatori temporali e il limite del quadruplo proteggono anche da miner che volessero manipolare l'orologio per influenzare il ricalcolo.

La difficoltà misura lo sforzo di sicurezza della rete e l'economia del mining: non è un segnale di prezzo né un indicatore di mercato. Si muove a gradini lenti e discreti e reagisce a tempi di blocco passati, quindi dice poco su domanda, liquidità o valutazione. Strumenti come BIKENZO stanno su un piano del tutto diverso e rappresentano un contesto di mercato più ampio, per esempio un indice globale di liquidità messo a confronto con il prezzo di Bitcoin; è contesto macro e di mercato, separato dalla meccanica on-chain della difficoltà. Sono due lenti utili e rispondono a domande diverse.