比特币依靠P2P分布式网络、多套密码学算法与工作量证明共识机制协同运行，整套体系没有中心服务器管控，依靠全网节点共同记账、校验交易，最终实现去中心化点对点转账，整套运行框架由签名算法、哈希算法、共识算法、默克尔树结构共同支撑。用户发起转账之后，交易信息会立刻广播至全网各个节点，暂时存入内存交易池等待打包，不存在银行这类中介机构审核转账，交易能否上链、何时确认，全部由网络协议自动执行。每一笔转账采用UTXO未花费交易输出模型记录资产变动，钱包余额并非单一数字，而是多笔历史交易碎片汇总之后的结果，这套记账模式和传统账户余额体系存在明显区别，也是很多新手容易产生理解误区的地方。
支撑资产权属验证的核心算法为secp256k1曲线下的ECDSA椭圆曲线签名算法，钱包私钥、公钥、比特币地址全部由这套算法生成。私钥作为资产控制权凭证，可以单向运算生成公钥，公钥再经过SHA‑256搭配RIPEMD‑160两次哈希压缩，生成短格式比特币收款地址，整套运算不可逆，仅凭地址无法反向推导出公钥与私钥。发起转账时，用户使用私钥对交易内容完成数字签名，全网任意节点都可以使用对应公钥校验签名真伪，以此确认转账指令由资产持有人发出，杜绝他人伪造交易，私钥一旦泄露，对应地址内资产将存在全部丢失风险。
SHA‑256双重哈希算法是比特币网络运转的另一核心，挖矿、区块绑定、交易编号生成都依赖该算法。矿工收集内存池交易之后，会把全部交易构建默克尔树，将大量交易数据压缩生成一段默克尔根，放入80字节长度的区块头，区块头同时写入上一个区块哈希值、时间戳、难度目标、随机数Nonce。矿工不断更换Nonce数值，反复对区块头执行两次SHA‑256运算，直到算出哈希结果小于当前网络难度目标，才算完成解题拿到记账权，随后新区块向全网广播，各个节点校验通过之后完成上链。网络每累计2016个区块自动调整一次挖矿难度，以此抵消算力涨跌带来的影响，长期维持大约十分钟产出一个新区块的节奏。
工作量证明PoW作为比特币专属共识机制，用来解决分布式网络当中记账权分配问题。全网所有矿工开展算力竞赛，只有率先算出合规哈希值的节点，才有资格打包区块、获得区块奖励与区块内全部交易手续费。其他节点收到新区块之后，会依次校验PoW结果、签名有效性、双重花费风险、区块大小各项协议规则，只要任意一项校验失败，区块直接被网络丢弃。最长链规则作为共识补充，全网节点默认选择累计工作量最大链条作为主链，想要篡改历史链上交易，攻击者需要掌握超过全网一半算力重构整条分叉链，巨大算力成本从经济层面约束恶意攻击行为，也是比特币长期安全运行的底层保障。普通交易者需要区分算法概念，SHA‑256属于哈希运算工具，PoW是依靠哈希运算落地的共识规则，二者不能混为一谈。
