比特币挖矿本质是依托SHA256算法的工作量证明共识机制，矿工依靠算力竞争区块记账权，在打包全网待确认交易、完成数据校验的同时发行新比特币，整套流程围绕密码学运算、区块打包、全网校验三大核心逻辑运转，也是比特币实现去中心化记账与代币发行的底层根基。
挖矿正式启动前，全网用户发起的转账交易会实时广播至各个节点，矿工先对每笔交易做合规核验，核查转账地址签名、UTXO余额有效性，剔除双重花费、格式异常的无效交易，合规交易统一存入内存交易池。矿工会优先选取手续费报价更高的交易归集，在所有交易最前端插入独有的Coinbase特殊交易，这笔交易是区块奖励的专属载体，用来记录挖矿收益的收款地址，也是比特币新币唯一的生成来源。随后矿工汇总区块内全部交易生成Merkle根哈希，将版本编码、上一区块哈希值、时间戳、全网难度目标、初始Nonce随机数组合成区块头，至此候选区块的数据框架搭建完毕。
真正的挖矿运算集中在区块头的哈希求解环节，比特币采用两次SHA256加密运算，把完整区块头数据代入算法生成固定256位二进制哈希字符，协议要求最终算出的哈希数值必须小于全网实时难度目标，直观表现为哈希字符串前端需要连续匹配对应数量的0。由于哈希算法具备不可逆、输入微变输出完全异变的特性，不存在任何公式捷径直接算出标准答案，矿工只能持续递增修改4字节长度的Nonce随机数，矿机每秒重复亿万次哈希试算，全网算力越高，单次试算的基数越大。一旦某台矿机或矿池率先算出合规哈希，立刻把完整新区块向全网络节点广播，其余节点快速核验工作量证明、交易清单、区块链式关联关系，校验无误后将区块接入本地区块链账本。
为维持比特币平均10分钟出一块的固定节奏，协议内置自动难度调节机制，系统每累计挖出2016个区块，约两周周期，根据此前区块实际生成时长动态调整难度目标，全网算力暴涨则提高前导零数量抬升解题难度，算力大面积退场便下调难度，以此长期稳住出块周期。区块收益分为两部分，一是区块基础奖励，遵循每21万区块奖励减半规则，当前单区块基础奖励为6.25枚BTC，二是打包交易积攒的转账手续费，随着区块奖励持续减半，手续费在矿工收益中的占比逐年提升。个体散户单独挖矿算力微薄很难挖到区块，当下市场普遍选择接入矿池，矿池拆分算力任务、收集矿工算力份额，挖到区块后按照算力贡献比例拆分全部收益。
挖矿的算力竞争是比特币防篡改、抗攻击的关键保障，想要篡改历史区块内的交易数据，需要重新算出该区块及后续所有区块的合规哈希，掌控全网过半算力才能实现恶意改账，随着全网算力体量不断增长，单点或小群体掌控半数算力的成本趋近天文数字，从底层筑牢区块链账本不可篡改的特性，这也是工作量证明挖矿机制能支撑比特币十余年稳定运行的核心原因。
