挖矿是争取把下一个区块加入 Bitcoin 历史记录的竞争。矿工把交易组装成区块，通过计算寻找其他人容易验证的结果。区块被接受后，矿工可以获得新发行的比特币和其中交易的手续费。但矿工不能因此制定规则：网络上的其他计算机会独立检查提案，拒绝无效区块。
挖矿并不是把藏在计算机里的硬币挖出来，而是争取提出下一个有效区块：一批接在既有历史之后的交易。矿工为自己的提案寻找难以获得的计算结果，成功后再把整个区块发送给其他人。接收方检查计算和交易，按相同规则判断能否接受。新比特币是这项工作的部分报酬，但发行货币并不是挖矿的唯一作用。对付款者而言，关键是交易从等待状态，变成可验证历史中的记录。 [1] [2]
发送付款后，交易首先在节点之间传播。节点是参与 Bitcoin 网络的计算机；它的 mempool 是本地保存的未确认交易集合。并不存在一个由某方替所有人管理的统一队列。矿工从现有交易中组装候选区块，考虑手续费和有限空间。如果一笔交易花费另一笔尚未确认交易的输出，前一笔交易就必须先出现在同一区块中。getblocktemplate 命令提供构建区块所需的信息，包括这些依赖关系。区块重量上限和签名检查成本上限也会限制交易选择。 [1]
区块的第一笔交易叫 Coinbase Transaction。它与同名交易所的账户无关，而是矿工领取规则允许奖励的特殊交易。奖励包括区块补贴，即新创建的比特币，以及区块内其他交易的手续费。手续费是交易输入总额与输出总额的差额，因此只是在转移已有比特币。矿工如果多领，节点会拒绝整个区块。即使奖励金额正确，也不能立即花费：Coinbase Transaction 的输出最早只能在高度比原区块高 100 的区块中使用。 [2]
可以把它想成一次抽奖：没人预先知道中奖结果，但结果公布后，人人都能迅速检查。矿工计算 hash，也就是数据的数字指纹，它也可以看成一个大整数。Bitcoin 区块的这个数值必须小于或等于称为 target 的门槛，这就是 Proof of Work 的要求。具体做法是，对保存区块主要汇总信息的 80 字节区块头，连续使用两次 SHA-256 哈希函数。矿工并不是逐笔破解付款，而是更改用于计算的数据，尝试新结果是否满足条件。 [3]
ASIC 是为特定计算任务设计的芯片；Bitcoin 挖矿 ASIC 不断对 80 字节区块头的不同版本计算双重 SHA-256。矿工改变的字段之一是 nonce，它是区块头中的一个四字节数字，但取值范围有限。遍历完后，可以修改 Coinbase Transaction 内称为 extra nonce 的额外数据。这会改变交易的汇总指纹 Merkle Root，进而改变区块头，产生更多可尝试的版本。失败一次并不意味着下一次更接近必胜。十分钟也不是对某台矿机的承诺，而是整个网络追求的平均间隔。 [3]
矿工有动力构建有效区块，因为被拒绝的提案不会带来可用奖励。但矿工的检查不能替代其他人的检查。Full Node 是独立验证 Bitcoin 规则的计算机，它检查交易、奖励和 Proof of Work。例如，一个区块如果创建了超出规则允许数量的比特币，即使矿工投入大量算力，Full Node 仍会拒绝它。运行自己的节点，意味着用户不必仅凭矿工声称区块正确就相信它。 [2] [4]
独立矿工可能等待很久才获得一次成功。Mining Pool 让参与者共同分配工作和收入。为了估算设备的贡献，运营者也接受满足较容易内部门槛的结果，这种结果叫 share。绝大多数 share 不足以满足 Bitcoin 网络的要求，只有一部分也满足更严格的网络条件。参与者的付款取决于所选结算模式、约定条款和矿池费用。加入矿池并不赋予矿工更改 Bitcoin 规则的权力。运营者也不一定拥有连接的矿机，找到区块的占比本身无法证明设备所有权。 [3]
计算成功后，完整区块还必须传到其他节点。两位矿工可能几乎同时找到不同的有效区块，都接在同一个前驱区块之后。网络的一部分于是暂时知道一条分支，另一部分知道另一条。节点跟随累计工作量最大的有效分支，也就是各区块所计工作量总和最大的分支。下一个区块可能使选择偏向其中一方。被放弃分支上的区块本身可能有效，但其奖励不会进入当前有效历史。因此，矿工既要迅速传播结果，也要在收到新的链顶后停止处理过时提案。 [4]
Hashrate 表示每秒进行的哈希尝试次数。矿工在全网算力中的占比，有助于估计成功频率，但不保证固定收入。收入也不是利润：还要扣除电力、冷却、设备、维护和矿池费用，停机可能进一步削弱结果。单位同样重要：TH/s 衡量计算性能，瓦特衡量消耗的电功率。高性能矿机在电价昂贵时仍可能亏损，一次幸运发现也不能证明长期盈利能力。 [3]
在自己的节点上，可以把 getblocktemplate 提供的提案，与实际找到区块的区块头、Coinbase Transaction 和普通交易进行比较。getblocktemplate 等命令属于节点的技术接口，并不是需要把钱交给它的服务。submitblock 把完成的区块提交给节点检查，但本地接受不保证区块永久留在全网历史中。查看矿池数据时，应区分三件事：提交的 share、被接受的 Bitcoin 区块，以及实际收到的付款。结合运营成本，才能判断挖矿的经济结果。 [5]
要获得更完整的理解，请将本词条与以下词条结合阅读： Proof of Work, Difficulty Adjustment, Block Subsidy, Transaction Fees, Mempool. 反向关联还来自： Proof of Work, Difficulty Adjustment, Block Subsidy, Halving.