比特币依靠基于SHA-256算法的双重哈希运算、工作量证明机制计算生成，整个计算行为由全网矿工竞争完成，成功算出符合条件区块的矿工将获得全新发行的比特币奖励，这也是大众常说的挖矿核心逻辑。很多新手容易混淆概念，比特币并非直接通过运算数字得出，运算的目标是生成合法区块，新区块诞生的同时，协议释放新的比特币，完成货币发行。整套计算体系建立在去中心化P2P网络之上，不存在中心化服务器参与运算，所有规则提前写进比特币底层代码，全网节点共同监督执行。
具体计算对象为80字节长度的区块头，区块头包含版本号、上一区块哈希、交易集合汇总形成的默克尔根、时间戳、难度参数Bits以及随机数Nonce六大核心字段。矿工首先从交易内存池收集全网待确认转账交易，打包形成候选区块，通过默克尔树运算得到默克尔根，填充完整区块头数据。正式运算阶段会执行双重SHA-256，也就是先对区块头进行一次SHA-256哈希计算，再将输出结果二次执行相同哈希运算，最终生成256位的哈希摘要。哈希算法具备不可逆、雪崩效应特征，输入数据任意微小改动，输出哈希值会彻底变化，无法反向推导有效结果，矿工只能不断更改Nonce数值进行穷举尝试。
计算存在硬性判定标准，哈希摘要数值必须小于网络实时更新的难度目标值，只有满足该条件，区块才算合法有效。难度目标数值会自动调节，比特币网络设定每产出2016个区块调整一次难度，理论周期大约14天，最终目的稳定维持平均10分钟产出一个新区块。当全网算力持续上涨，算出合格哈希的速度加快，系统自动缩小目标数值、提升挖矿难度；全网算力下滑时，则放宽标准降低难度。这套自平衡机制保证比特币产出节奏长期稳定，也让总量2100万枚的发行计划能够按照既定周期推进，减半机制同样依托这套区块计算体系落地执行。
找到符合条件Nonce的矿工，会立刻将完整区块向全网广播，网络内所有全节点仅需要单次哈希运算，就能快速验证区块合法性，不需要重复海量穷举计算，验证通过后区块正式接入区块链链条。区块内部自带特殊的Coinbase交易，这笔交易没有对应的前置转账输入，也是新比特币唯一的诞生渠道。早期矿工依靠CPU开展哈希计算，后续逐步过渡到GPU、FPGA，如今市场主流为专用ASIC矿机，设备算力直接决定单位时间内哈希尝试次数，算力越高率先算出有效区块的概率越大，大量中小矿工选择加入矿池分摊收益波动风险。
需要区分两个容易混淆的运算场景，区块挖矿采用双重SHA-256用于工作量证明竞争，而比特币收款地址生成虽然同样使用SHA-256，但属于独立的地址加密运算，并不会产生新比特币。区块计算除了实现货币发行，同时承担交易记账功能，转账交易依托合法区块完成确认，区块环环相扣的链式结构依靠上一区块哈希字段实现绑定，一旦篡改历史区块内任意交易数据，区块哈希值随即改变，后续所有区块都会失效，这也是比特币账本难以篡改的底层基础。从创世区块至今，所有区块的哈希运算记录公开透明，任何人都可以通过区块链浏览器完整追溯每一枚比特币诞生对应的区块信息。
