比特币挖矿（Bitcoin Mining）是通过计算复杂的数学问题（称为“哈希运算”）来验证并记录比特币交易的过程，同时矿工（参与挖矿的个体或组织）可以获得新生成的比特币作为奖励。挖矿不仅是获得比特币的方式，也是确保整个比特币网络安全和去中心化运作的重要机制。
比特币挖矿的基本原理
比特币是一种去中心化的数字货币，没有中央机构或银行负责处理交易，为了验证交易、打包数据并将其记录在区块链上，比特币网络依赖一种称为“工作量证明”（Proof of Work, PoW）的共识机制。挖矿就是执行这个工作量证明的过程。
1. 交易打包：比特币网络中的所有交易都会被广播给所有节点（即运行比特币软件的计算机）。矿工的任务是将这些交易打包成一个“区块”。
2. 寻找哈希值（Nonce）：矿工需要通过大量的计算，找到一个特定的哈希值（即随机数），这个哈希值需要满足特定的条件，如以一定数量的零开头。这一过程需要消耗大量的计算资源和电力，称为“工作量证明”。
3. 验证和新增区块：当一个矿工成功找到合适的哈希值（Nonce），这个区块就会被认为是有效的，并广播到整个网络。其他节点会验证这个区块的有效性。一旦通过验证，这个区块就会被添加到区块链中。
4. 获得奖励：成功挖出一个区块的矿工将获得比特币奖励，称为“区块奖励”，当前（2024年），每个新生成的区块奖励6.25个比特币。此外，矿工还会获得该区块中所有交易的交易费。
比特币挖矿的技术细节
输入数据包括前一个区块的哈希值、新区块中的交易数据、时间戳和随机数（Nonce）。
矿工通过反复尝试不同的随机数，计算出一个满足条件的哈希值。这个过程需要强大的计算能力。
比特币网络每隔2016个区块（大约每两周）会自动调整挖矿难度，确保平均每10分钟生成一个新块。随着更多矿工加入网络，挖矿难度也会相应提高。
挖矿的设备与成本
早期比特币挖矿可以使用普通电脑的CPU和GPU来进行，但随着网络难度的增加，现在主流的挖矿方式是使用专用集成电路（ASIC）矿机。ASIC矿机专为比特币挖矿设计，具有极高的计算能力，但也消耗大量电力。
挖矿的主要成高性能的ASIC矿机价格较高，挖矿需要大量电力，电费是持续性的主要成本。矿机在长时间运行时会产生大量热量，需要良好的散热系统。
比特币挖矿因高能耗而备受争议，大量矿机运行需要大量电力，一些矿场集中在电费较低的地区，如冰岛、俄罗斯西伯利亚以及中国西南的水电资源丰富地区。近年来，越来越多的矿场开始使用可再生能源，减少对环境的影响。
