比特币的核心原理,是用密码学、点对点网络和工作量证明,建立一套不依赖银行或单一管理机构的数字账本系统。它并不是某台服务器里存放的一串电子硬币,而是由全球节点共同维护的交易记录。钱包也不真正保存比特币,钱包掌握的是私钥,私钥能够生成数字签名,证明持有人有权花费对应的链上资产。只要网络中的多数参与者认可同一套规则,交易就能在没有中心清算机构的情况下完成。

一笔转账的底层结构,和账户余额模型并不完全相同。比特币采用UTXO,也就是未花费交易输出模型。钱包显示的余额,本质上是多个尚未被使用的输出之和。用户发起付款时,钱包会选择若干UTXO作为输入,写入收款地址、金额和找零地址,再用私钥完成签名。节点收到交易后,会检查签名是否有效、输入是否真实存在、同一笔UTXO是否已经被花过。输入金额高于支付金额的部分,通常会返回新的找零输出;差额则成为矿工费。

交易通过点对点网络传播后,不会立刻成为最终记录。矿工会从待确认交易中挑选内容,组成区块,并不断调整区块头中的随机数,计算哈希值,直到结果低于网络规定的目标,这就是工作量证明。哈希具有高度随机性,修改区块里的任何交易都会改变相关哈希,并进一步影响后续区块,因此想篡改历史记录,就必须重新完成后面所有区块的计算。网络大约每2016个区块重新调整一次难度,目标是让这一周期接近两周。

当矿工找到符合条件的区块后,会把区块广播给其他节点。节点不会因为谁算出来就无条件接受,而是独立验证区块、交易、区块奖励和工作量证明,再按照累计工作量最大的有效链继续运行。偶尔有两个矿工几乎同时出块,网络会短暂出现分叉,后续区块通常会让其中一条链胜出,另一条成为过时区块。交易被写入区块后,每增加一个新区块,就多一层确认,回滚成本也随之上升;零确认交易仍存在双花风险,高价值支付往往会等待多次确认。
比特币的发行机制也嵌入了协议之中,矿工通过区块补贴和交易费获得激励,发行总量设定为2100万枚,最小单位可细分到1聪,即0.00000001枚BTC。区块补贴会按照既定规则逐步减少,未来网络对矿工的激励将更多依赖交易费。正是这套私钥授权、节点验证、矿工竞争、区块链接和经济激励组合,让比特币同时具备公开可查、难以逆转和无中心发行等特征。但它并不等于绝对安全,私钥丢失无法找回,交易发错通常不能撤销,价格也不由协议保证,技术上的去中心化与资产管理风险需要分开看待。