比特币不存在实体铸造流程,全部新比特币依靠全网矿工通过工作量证明挖矿生成,每一个新区块诞生时附带发行全新比特币,这也是市场中比特币唯一的原生制造渠道,整个生产过程完全依托分布式区块链网络自动运行,无任何机构或个人能够人为增发货币。

比特币制造的第一步是收集并预处理全网待确认交易,全网所有转账交易完成广播后会统一存入内存池等待打包,矿工节点会持续抓取池内交易,优先选择手续费更高的转账以提升综合收益,单次区块最多容纳四千笔左右交易,打包时会生成区块内第一笔特殊交易Coinbase,这笔交易不依赖任何前置余额,专门用来存放本次出块产出的新比特币,也是新币正式诞生的载体。完成交易筛选后,矿工将所有交易通过哈希运算生成默克尔根,再拼接前一个区块哈希、时间戳、全网难度目标、可变动随机数Nonce,组合成仅80字节的区块头,作为后续数学运算的核心计算对象。

制造比特币最核心、消耗算力的环节是SHA256双重哈希竞赛,比特币协议要求区块头经过两次SHA256运算后的输出哈希值,数值必须小于全网实时更新的难度目标,直观表现为哈希字符串开头拥有规定数量的零,不存在任何快速求解公式,矿工只能从零开始不断递增Nonce重复运算,单次ASIC矿机每秒可完成万亿次哈希尝试,全网整体算力达到艾哈希级别。网络内置自动调节机制,每产出2016个区块,约两周时间会重新校准挖矿难度,保证平均十分钟稳定产出一个新区块,不会因算力暴涨或暴跌改变出块节奏,当任意矿工率先算出符合标准的哈希解,就代表本次区块制造完成,区块内绑定的新比特币随之生成。

算出有效哈希解的矿工会立刻将完整区块向全网所有节点广播,分布式节点会同步开展多层校验,依次验证交易签名、余额真实性、无双重支付、默克尔根匹配度、哈希数值合规性、区块链式衔接关系,全部校验通过后,所有节点将该区块追加至本地区块链末端,标记区块内交易为已确认,同时认可Coinbase交易内的新比特币归属该矿工地址。矿工拿到的新比特币存在100区块锁定周期,需要等待约16小时才能自由转账流通,当前单次出块原生新币产出为3.125枚比特币,该区块奖励遵循固定减半规则,每累计挖出21万区块,大约四年奖励直接折半,从创世区块初始50枚持续递减,全网比特币总量永久封顶2100万枚,预计本世纪中叶所有比特币制造完毕,届时矿工收益将完全依靠交易手续费支撑。
比特币制造工具历经多次更迭,2009年诞生初期仅依靠电脑CPU即可完成哈希运算,随后显卡GPU大幅提升算力效率,2013年后专用ASIC挖矿芯片成为行业主流,单一芯片针对SHA256算法深度优化,能耗与算力比远优于通用设备。为分摊算力成本、提升出块稳定性,绝大多数散户矿工选择接入矿池联合运算,矿池整合数千台矿机算力共同参与哈希竞赛,成功出块后按照各设备贡献算力比例分配新比特币,独立单机挖矿在当前超高难度下几乎没有产出可能,这也是当下比特币规模化制造的主流模式。整个生产流程全程开源透明,任何人可运行比特币全节点查看每一枚新币对应的区块高度、出块时间与矿工地址,不存在暗箱增发、后台铸造的操作空间。
