比特币的原理基于一个不依赖任何中央权威的去中心化账本系统，其核心是通过区块链技术、密码学与共识机制，构建了一个公开透明且难以篡改的数字货币体系。比特币网络由全球范围内无数参与者共同维护，没有银行或政府等中心机构来控制货币的发行或交易的验证。这一设计的根本目标是创建一个点对点的电子现金系统，使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另一方，中间无需经过任何金融机构。其背后所依赖的是一系列复杂但精妙的技术组合，包括非对称加密、哈希函数和工作量证明等，这些技术共同确保了整个系统的安全、可信与稳定运行。理解比特币，首先需要理解其作为去中心化账本的基本属性。
这是其技术架构的核心。区块链本质上是一个按时间顺序首尾相连的区块构成的链条，每一个区块都包含了一定时间段内的多笔交易信息。每个新区块在生成时，都会包含前一个区块的哈希值，这种密码学链接方式使得历史记录一旦被写入就极难被修改，因为改动任何一个区块的数据，都会导致其哈希值变化，从而破坏与后续所有区块的链接，需要耗费几乎无法实现的计算量来重新计算所有后续区块，这构成了区块链不可篡改性的基石。这种链式结构确保了交易历史的完整性和可追溯性，任何人都可以查阅和验证从创世区块到最新区块的完整交易记录，但无法单方面撤销或更改任何一笔已确认的交易。
交易是如何记录到这个去中心化账本中的呢？这涉及到交易验证与区块生成的挖矿过程。当用户发起一笔比特币转账时，这笔交易会向全网广播，等待被确认。网络中的特殊节点被称为矿工，他们的任务是收集这些待确认的交易，将其打包成一个候选区块。矿工需要解决一个非常复杂的密码学难题，即寻找一个随机数，使得该区块头的哈希值满足网络当前设定的难度目标。这个过程没有捷径，需要大量的计算尝试，因此被称为工作量证明。最先找到正确随机数的矿工，就赢得了生成新区块的权利，并将该区块广播给全网。其他节点在验证区块内所有交易有效且符合规则后，便会接受该区块，将其追加到自身保存的区块链末尾。作为对耗费计算资源的回报，成功挖出新区块的矿工会获得系统新生成的比特币作为区块奖励以及交易中包含的手续费。
比特币系统的安全性建立在坚实的密码学基础之上。非对称加密技术确保了资产的所有权和转移权。每个用户都拥有一个由公钥和私钥组成的密钥对。公钥可以推导出接收比特币的地址，可以公开给任何人。而私钥则必须绝对保密，它相当于账户的控制权和签名工具。当用户要发起交易时，需要用私钥对交易信息进行数字签名，以证明自己有权动用相关资金。网络中的其他节点则可以使用对应的公钥来验证签名的有效性，从而确认交易的合法性。哈希函数在比特币中广泛应用，它能够将任意长度的数据映射为固定长度的唯一哈希值，用于保证数据的完整性，并构建了区块间的链接和区块体内的默克尔树结构，使得高效验证某笔交易是否包含在特定区块中成为可能。
比特币的设计体现了其独特之处。与法定货币由中央银行根据政策无限增发不同，比特币的总供应量在协议创立之初就被永久限定为2100万枚，具有可预测的、逐渐减缓的发行速度。这种预先设定好的、通缩性的发行机制，模仿了黄金等稀缺贵金属的开采过程，赋予比特币稀缺价值。新的比特币仅作为区块奖励被创造出来，并大约每四年一次的减半事件而逐次减半，直至最终全部发行完毕。这种设计使得比特币不受单一机构货币政策的影响，其价值支撑很大程度上来源于社区对其去中心化、抗审查、固定总量等特性的共识。
