比特币作为全球首个去中心化数字货币，其核心运行机制依赖于区块链技术与密码学算法的精密结合。从交易验证到货币发行，比特币通过一系列创新设计实现了无需第三方信任的金融体系。理解其工作原理和算法不仅能揭开数字货币的神秘面纱，更能把握区块链技术的底层逻辑。
比特币的运作基于去中心化网络，所有交易由全球节点共同验证并记录在区块链上。区块链本质上是一个公开透明的分布式账本，每个区块包含多笔交易信息，并通过哈希指针与前一个区块相连，形成不可篡改的链式结构。矿工通过计算复杂的数学难题竞争记账权，成功打包新区块的矿工将获得比特币奖励和交易手续费，这一过程被称为工作量证明（PoW）。PoW机制通过消耗算力确保网络安全，任何试图篡改历史交易的行为都需要控制全网51%以上的算力，成本极高且难以实现。
比特币的核心算法包括SHA-256哈希函数和椭圆曲线数字签名算法（ECDSA）。SHA-256用于生成交易和区块的唯一指纹，将任意长度数据转换为256位固定哈希值，具有不可逆性和抗碰撞性。ECDSA则负责交易签名与验证，用户通过私钥对交易进行数字签名，全网节点可通过公钥验证签名真实性，确保资金所有权和交易合法性。这两种算法的结合构成了比特币安全性的基石，既防止双重支付，又保护用户隐私。
挖矿是比特币网络维持运行的关键环节，矿工通过专用硬件（如ASIC矿机）不断尝试寻找符合难度目标的哈希值。全网算力提升，比特币协议每2016个区块（约两周）自动调整挖矿难度，确保平均10分钟产生一个新区块。这种动态平衡机制既控制了货币发行速度，也避免了算力垄断。比特币总量被严格限制为2100万枚，通过每四年减半的区块奖励逐步释放，模拟了黄金的稀缺性。
