比特币并不是由某个机构一次性发行出来的,而是在去中心化网络中,通过交易广播、节点验证、矿工打包和工作量证明竞赛逐步产生。用户发起转账后,交易会被签名并传播到网络,矿工将一批待确认交易整理成区块,寻找符合难度要求的哈希值。成功出块的矿工获得区块奖励和交易手续费,这一过程既完成了新区块的写入,也完成了新比特币的发行。2008年10月,中本聪发布比特币白皮书;2009年1月3日,创世区块诞生,比特币网络由此启动。

整个流程从一笔交易开始。持币者通过钱包发起转账,私钥负责生成数字签名,用来证明这笔交易确实得到资金控制者授权。交易并不会直接进入区块链,而是先广播给比特币节点。全节点会检查签名是否有效、输入是否真实存在、金额是否超出可花费余额,还会排除重复花费等无效操作。通过验证的交易进入内存池,等待矿工挑选。这里的余额也不是账户里存着一串数字,而是由区块链中的未花费交易输出,也就是UTXO共同构成。
矿工接下来会把多笔交易装进候选区块,并计算交易哈希形成默克尔根,再把前一区块哈希、时间戳、难度目标、随机数等内容写入区块头。矿机不断改变随机数并进行双重SHA-256哈希,直到算出低于网络目标值的结果,这就是工作量证明。它不是解一道可以直接推导答案的数学题,更像一场概率竞赛:算力越高,单位时间内尝试哈希的次数越多,找到有效结果的机会越大。矿工找到结果后,会把区块广播给其他节点。

网络中的节点不会因为某名矿工宣布成功就盲目接受区块,而是重新验证区块里的交易、区块头和工作量证明。只有符合共识规则的区块,才会被接入本地链。若短时间内出现多个候选区块,节点通常选择累计工作量最多的链,后续区块越多,早期交易被推翻的成本越高,这也是确认数重要的原因。每个新区块还会通过前一区块哈希与链条相连,修改历史区块就必须重新计算后续工作量,篡改难度因此持续上升。

矿工获得的区块奖励由区块补贴和交易手续费组成,区块补贴是新比特币进入流通的主要方式。比特币诞生初期,每个区块补贴为50枚BTC,协议规定每产生210000个区块,补贴大约每四年减半一次,直到新发行量逐渐接近零,理论总量上限约为2100万枚。与此网络每2016个区块调整一次挖矿难度,目标是让出块时间长期维持在约10分钟。由此看,比特币的产生不是简单挖出一枚硬币,而是用密码学、算力和节点共识共同维护一套公开账本,并按照预设规则释放货币供应。