要理解比特币的原理，其核心在于它是一种基于去中心化网络的数字货币，其背后的核心技术是区块链，这套精巧的设计融合了密码学、点对点网络和共识机制，成功构建了一个不依赖任何中央机构的货币体系。与由特定机构发行的传统货币不同，比特币的发行和所有交易记录都依靠一个由全球无数计算机节点共同维护的公开账本，这个账本就是区块链，它确保了整个系统的透明与安全。任何人想要参与这个网络，都可以在本地创建自己的账户，而无需经过任何审批，这体现了其彻底的去中心化特征。
比特币主要运用了密码学中的哈希函数和数字签名两大功能。哈希函数具有抗碰撞性和隐蔽性，确保了数据的唯一性和不可篡改。数字签名则基于非对称加密技术，每个用户拥有一对公钥和私钥，公钥可以公开用于接收比特币，私钥则必须严格保密，用于对发起的交易进行签名。当你想要转账比特币给他人时，你需要使用自己的私钥为这笔交易生成一个数字签名，网络中的其他参与者则可以用你的公钥来验证这个签名的有效性，从而确认这笔交易确实由你本人发起，有效防止了他人冒名顶替。
比特币的所有交易并非孤立存在，而是被按时间顺序打包记录在称为区块的数据结构里。每个区块由区块头和区块体两部分组成。区块体包含了该时间段内发生的一系列交易信息，这些交易通过一种叫做默克尔树的数据结构进行归纳，最终生成一个唯一的根哈希值记录在区块头中。而区块头则包含了本区块的元数据，其中最关键的是前一个区块的哈希值，正是这个父哈希将区块一个接一个地串联起来，形成了区块链。这种设计使得任何试图修改某个历史区块中交易的行为，都会导致该区块及其之后所有区块的哈希值发生连锁改变，在去中心化的网络中这几乎不可能实现，从而赋予了区块链不可篡改的特性。
新区块是如何被添加到链上的呢？这个过程就是众所周知的挖矿。挖矿的实质是工作量证明共识机制。网络中的矿工节点会收集广播出来的交易，并竞争解决一个复杂的数学难题，即不断调整区块头中的一个叫做随机数的参数，使得整个区块头的哈希值满足一个特定条件。由于哈希函数的特性，寻找这个随机数没有捷径，只能依靠计算机进行海量的计算尝试。第一个成功找到合格随机数的矿工，就获得了将这个新区块广播给全网的权力，并获得系统新产生的一定数量的比特币作为奖励。这个机制不仅以去中心化的方式决定了记账权归属，也以此方式发行了新比特币，同时巨大的计算投入也保障了网络的安全，因为攻击者需要掌控全网绝大部分算力才能篡改历史记录。
