Co naprawdę znaczy «trudność»
Aby dołożyć blok, koparka wielokrotnie liczy skrót nagłówka bloku, zmieniając przy tym wartość zwaną nonce, i szuka wyniku, który zmieści się poniżej liczbowego progu zwanego celem. Niższy cel oznacza, że istnieje mniej prawidłowych skrótów, więc średnio potrzeba więcej prób — i to właśnie czyni wydobycie «trudniejszym».
Trudność to jedynie czytelny dla człowieka sposób wyrażenia, jak nisko leży ten cel, mierzony względem najłatwiejszego celu, jaki protokół kiedykolwiek dopuścił (trudność 1). Trudność rzędu, powiedzmy, kilku bilionów oznacza, że obecny cel jest biliony razy mniejszy od tamtego punktu wyjścia. Węzły wyprowadzają cel wprost z trudności, więc obie wielkości to tylko dwa spojrzenia na tę samą liczbę.
Rytm 2016 bloków
Bitcoin nie dostosowuje się po każdym bloku, lecz przelicza raz na epokę liczącą 2016 bloków. Przy dziesięciu minutach na blok 2016 bloków powinno zająć dokładnie dwa tygodnie (20 160 minut) — dlatego zmianę trudności opisuje się zwykle jako mniej więcej dwutygodniową.
Ponieważ odstęp liczy się w blokach, a nie w czasie kalendarzowym, rzeczywisty dystans między dwoma dostosowaniami rozciąga się, gdy sieć kopie wolno, i kurczy, gdy kopie szybko. Każdy pełny węzeł wykonuje ten sam rachunek niezależnie i dochodzi do tej samej nowej wartości, więc nie ma nad czym głosować ani czego uzgadniać.
Rachunek stojący za każdym dostosowaniem
Na koniec epoki sieć porównuje, ile ostatnie 2016 bloków rzeczywiście trwało, z czasem, który powinny były zająć. W istocie: nowa trudność = dawna trudność × (czas oczekiwany ÷ czas rzeczywisty). Jeśli bloki przychodziły szybciej niż oczekiwano, czas rzeczywisty jest mniejszy od oczekiwanego i trudność rośnie; jeśli wolniej — maleje.
Zmiana jest ograniczona: pojedyncze dostosowanie może najwyżej czterokrotnie podnieść trudność albo obciąć ją do jednej czwartej. Ten limit zapobiega dzikim wahaniom po chwilowym zrywie lub załamaniu mocy obliczeniowej. Istnieje też stara, nieszkodliwa nieścisłość o jeden: rozpiętość czasu mierzona jest na 2015 odstępach, ale traktowana jak 2016 — dlatego średni czas bloku leży o włos powyżej dziesięciu minut.
Dlaczego dziesięć minut i dlaczego to ma znaczenie
Docelowy odstęp między blokami to kompromis. Znacznie szybsze bloki rozchodziłyby się mniej niezawodnie po ogólnoświatowej sieci, mnożąc zmarnowaną pracę i krótkotrwałe rozwidlenia; znacznie wolniejsze sprawiłyby, że potwierdzenia byłyby męcząco powolne. Dziesięć minut wybrano jako ostrożny środek, który pozwala blokowi rozejść się po świecie, zanim prawdopodobnie zostanie znaleziony następny.
To właśnie stabilność tego odstępu sprawia, że harmonogram emisji Bitcoina jest przewidywalny. Ponieważ co dwa tygodnie powstaje około 2016 bloków, halving obniżający nagrodę za blok wypada blisko zamierzonego czteroletniego taktu, a łączna podaż zbliża się do pułapu 21 milionów po możliwej do przewidzenia ścieżce.
Trudność, hashrate i pętla sprzężenia
Gdy do sieci trafiają nowe maszyny wydobywcze, bloki znajdowane są szybciej niż co dziesięć minut; kolejne dostosowanie podnosi trudność i znów je hamuje. Gdy koparki się wyłączają — z powodu kosztów energii, wycofanego sprzętu, sezonowej sytuacji w energetyce lub przepisów regionalnych — bloki zwalniają, a następne dostosowanie obniża trudność, by je przyspieszyć. System poprawia się po fakcie; nie patrzy w przód.
Warto pamiętać, że hashrate nie jest mierzony wprost: sieć nie widzi, ile maszyn pracuje. Publikowane wartości hashrate'u to szacunki wywiedzione z trudności i zaobserwowanych czasów bloków, dlatego w krótkich oknach są niespokojne i najlepiej czytać je jako trend.
Przypadki graniczne i to, czego trudność nie mówi
Ostre wstrząsy w świecie rzeczywistym pokazują mechanizm przy pracy. Gdy w połowie 2021 roku duży region wydobywczy wypadł z sieci, doszło do największego wówczas odnotowanego dostosowania w dół (około 28 %), które przywróciło normalne czasy bloków już w kolejnej epoce. Zasady dotyczące znaczników czasu i limit czterokrotności chronią ponadto przed koparkami, które chciałyby wpłynąć na przeliczenie manipulując zegarem.
Trudność mierzy wysiłek wkładany w bezpieczeństwo sieci oraz ekonomię wydobycia — nie jest sygnałem cenowym ani wskaźnikiem rynkowym. Porusza się powolnymi, skokowymi krokami i reaguje na przeszłe czasy bloków, więc niewiele mówi o popycie, płynności czy wycenie. Narzędzia takie jak BIKENZO leżą w zupełnie innej warstwie i przedstawiają szerszy kontekst rynkowy, na przykład globalny indeks płynności zestawiony z ceną Bitcoina; to kontekst makro i rynkowy, oddzielony od on-chainowej mechaniki trudności. Oba spojrzenia są przydatne i odpowiadają na różne pytania.