如果您刚接触数字货币，听到“比特币”一词却不清楚它到底是什么、如何运作，那么您并非个例。比特币不是实物货币，也不是银行账户里的数字，而是一套运行在互联网上的去中心化电子现金系统。它依靠区块链技术记录交易，用密码学保障安全，靠全球节点共同维护账本。以下是面向初学者的通俗原理讲解：一、比特币的本质：一套规则驱动的电子现金系统比特币不是由国家发行的法定货币，也不是某家公司运营的积分或代币。它是一套公开透明的软件协议，定义了谁可以发币、如何转账、怎样验证交易、如何防止重复支付等全部规则。这套规则一旦启动
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如果您刚接触数字货币，听到“比特币”一词却不清楚它到底是什么、如何运作，那么您并非个例。比特币不是实物货币，也不是银行账户里的数字，而是一套运行在互联网上的去中心化电子现金系统。它依靠区块链技术记录交易，用密码学保障安全，靠全球节点共同维护账本。以下是面向初学者的通俗原理讲解：
一、比特币的本质：一套规则驱动的电子现金系统
比特币不是由国家发行的法定货币，也不是某家公司运营的积分或代币。它是一套公开透明的软件协议，定义了谁可以发币、如何转账、怎样验证交易、如何防止重复支付等全部规则。这套规则一旦启动，就不再依赖任何中心机构执行——银行、政府或公司都不参与记账和仲裁。所有参与者（节点）通过运行相同软件，自动遵守同一套规则，从而形成共识。
1、比特币系统由P2P网络构成，全球任意一台联网电脑安装比特币客户端后，即可成为网络中的一个节点。
2、每个节点都保存着完整的交易历史账本（即区块链），而非只存自己相关的数据。
3、当用户A向用户B转账时，该交易广播至全网，所有节点独立验证其有效性（如签名是否正确、余额是否充足）。
4、验证通过的交易被临时存入内存池，等待被打包进新区块。
二、区块链：按时间顺序装订的分布式账本
区块链是比特币用来存储交易历史的数据结构，可理解为一本由无数人共同抄写、每页都盖有前一页指纹的活页账本。它的核心特征是去中心化、不可篡改、全程可追溯。每个区块就像账本的一页，记录一批经过验证的交易；区块之间用哈希值首尾相连，形成一条链式结构。
1、每个区块包含两大部分：区块头（80字节）和交易列表。
2、区块头中包含上一个区块的哈希值，这使得修改任一历史区块都会导致后续所有区块哈希值失效。
3、新区块生成后，通过P2P网络传播给其他节点，各节点独立校验其合法性（包括工作量证明是否达标、交易是否有效）。
4、只有获得超过半数诚实节点认可的区块，才会被追加到本地账本末端。
三、采集与工作量证明（PoW）：争夺记账权的密码学竞赛
由于没有中央机构指定谁来记账，比特币用“工作量证明”机制让节点公平竞争记账权。这个过程被称为“采集”，实质是求解一个基于SHA-256哈希算法的数学难题。谁先算出满足难度要求的随机数（nonce），谁就赢得本轮记账权，并获得新生成的比特币奖励和交易手续费。
1、矿工将待打包交易、上一区块哈希、时间戳、难度目标等信息组合成区块头数据。
2、不断变更nonce值，对区块头进行SHA-256哈希运算，直到输出结果的十六进制字符串以指定数量的0开头。
3、成功解题的矿工立即将新区块广播至全网，其他节点迅速验证其哈希值是否符合难度要求及内部交易是否合法。
4、验证通过后，该区块被接受，矿工获得当前区块奖励（2024年起为3.125 BTC）及全部交易手续费。
四、UTXO模型：比特币如何表示“余额”
比特币不采用传统银行账户的“余额”概念，而是使用未花费交易输出（UTXO）模型。每一笔比特币都源于某次交易的输出，且只能被完整花费一次。用户的“余额”其实是其所有可支配UTXO的总和。这种设计天然支持并行验证，也避免了账户状态被恶意篡改的风险。
1、当用户收到1 BTC转账，这笔资金作为一个UTXO记录在区块链上，归属其公钥哈希（即储存包地址）。
2、当该用户发起一笔0.6 BTC的付款时，需引用此前那个1 BTC的UTXO作为输入，并生成两个新输出：0.6 BTC给收款方，0.399 BTC作为找零返回给自己（剩余0.001 BTC为手续费）。
3、原始1 BTC的UTXO即被标记为“已花费”，不可再次使用；两个新输出则成为新的UTXO，等待下一次被引用。
4、所有节点在验证交易时，必须确认所引用的UTXO确实存在、未被花费、且签名能被对应公钥正确验证。
五、密码学保障：私钥、公钥与数字签名
比特币的安全根基在于非对称加密技术。每个用户拥有一对密钥：私钥绝对保密，用于生成交易签名；公钥可公开分发，用于验证签名真伪。储存包地址则是公钥经多重哈希压缩后的短编码，便于传播和识别。
1、用户创建储存包时，软件自动生成一对符合椭圆曲线加密标准（secp256k1）的密钥。
2、转账时，用户用私钥对交易内容（含输入UTXO、输出地址、金额等）生成唯一数字签名。
3、全网节点使用该用户的公钥对签名进行验证，若验证通过，则确认该交易确由私钥持有者授权。
4、即使攻击者截获交易数据，也无法从签名反推出私钥，因为椭圆曲线离散对数问题是计算不可行的。
