比特币挖矿，实质上是通过工作量证明共识机制来维护区块链网络安全、验证交易并产生新比特币的系统性过程。 这一过程的核心目标并非单纯创造数字货币，而是作为比特币去中心化账本的基石，通过全球范围内分布式节点的计算竞赛，确保每一笔交易的真实性与不可篡改性，从而在无需中央权威机构的情况下建立全球信任。 挖矿是矿工利用计算设备不断尝试解决一个基于密码学哈希函数（比特币网络采用SHA-256算法）的复杂数学难题的过程。 矿工们将网络中广播出来的、尚未确认的交易收集起来，打包成一个候选区块，然后通过调整区块头中的一个名为随机数（Nonce）的字段，反复进行哈希计算。 其目标是寻找一个满足特定条件的哈希值，即计算出的结果必须小于或等于比特币网络当前设定的难度目标。 这个过程充满了随机性，类似于在全球范围内进行一场高强度的数字彩票，需要消耗巨大的计算能力（算力）和电力资源。 全网第一个找到符合难度要求哈希值的矿工，便赢得了记账权，他打包的区块将被认定为有效，并向整个网络广播。 其他节点在收到新区块后会迅速进行验证，一旦确认该区块及其包含的所有交易合法，便会将其链接到现有的区块链末尾，形成一个不可逆的永久记录。 挖矿的本质是一次集体审计和簿记行为，其技术逻辑确保了任何人都难以单独操控或回溯交易，奠定了比特币网络安全的根基。
整个挖矿过程可以系统地拆解为几个连续的步骤。首先是交易验证与收集，比特币网络中的每一笔交易在发出后都会被广播到全网，矿工节点会主动收集这些待确认的交易，并校验其有效性，例如检查发送者是否有足够的余额、数字签名是否正确，以防止双重支付等欺诈行为。 验证交易会被暂存于内存池中，等待被纳入区块。 其次是打包候选区块，矿工从内存池中选取一批交易，加上区块头信息（包含前一个区块的哈希值、时间戳、难度目标、Merkle根等），组装成一个新的数据块。 接着进入核心的计算竞赛阶段，即工作量证明，矿工不断更改区块头中的随机数（Nonce），并对整个区块头进行SHA-256哈希运算，直至产出满足当前网络难度条件的哈希值。 这个过程需要经历海量乃至数十亿次的尝试，是对算力的极致考验。 一旦有矿工幸运地找到解，便会立即向全网宣告。 最后是区块的确认与上链，其他节点收到新区块后，会独立验证其哈希值是否达标、区块内交易是否均有效，验证通过后，各节点便会将这个新区块追加到自己维护的区块链副本上，该区块中的所有交易便得到了一次确认，挖矿流程完成一个周期。
矿工作为这一过程的核心参与者，其驱动力来源于经济激励，即区块奖励。 成功挖出一个新区块的矿工将获得两部分的收入：一是系统新生成的比特币，这是比特币进入流通领域的唯一方式；二是该区块内所有交易附带的交易手续费。 最初的区块奖励高达50个比特币，但根据比特币协议内置的通货紧缩模型，大约每四年或每产生21万个区块，奖励就会减半一次，以此控制比特币的总供应量（上限为2100万枚）。 截至当前，区块奖励已经过多轮减半。 奖励递减，交易手续费在矿工收入中的占比预计将逐渐增加，以维持网络的安全运行。 这种激励设计巧妙地将维护网络安全的行为与经济效益直接挂钩，使得全球范围内有足够多的独立矿工愿意投入资源参与竞争，从而确保了比特币网络的去中心化和抗攻击能力。
时间推移和全网算力的爆炸式增长，比特币挖矿已从早期个人使用普通电脑CPU即可参与的活动，演变为一个高度专业化和资本密集的行业。 为了在激烈的算力竞争中胜出，矿工使用的硬件设备经历了从CPU、GPU、FPGA到ASIC专用集成电路的快速迭代。 现代主流的ASIC矿机是专门为执行SHA-256哈希算法而设计的，其在能效和计算速度上远超通用处理器，但同时也意味着高昂的购置成本和巨大的电力消耗。 面对日益增长的挖矿难度和波动的比特币价格，单个矿工凭借一台或少数几台矿机独立挖矿，成功出块并获得奖励的概率变得极低，收益极不稳定。 矿池模式应运而生并成为主流。 矿池将全球大量分散矿工的算力聚合起来，形成一个强大的联合算力，共同参与挖矿竞争。 当矿池成功挖出一个区块时，获得的奖励会根据各个矿工贡献算力的比例进行分配。 这种方式显著平滑了矿工的收入曲线，让小算力参与者也能获得持续、相对稳定的收益，尽管需要向矿池支付少量手续费。
