Există două tipuri de obiecte care se întâmplă în cadrul rețelei Bitcoin: tranzacțiile – operațiuni care combină, divid și remit bani – și blocurile care înregistrează tranzacțiile aprobate. Tranzacțiile și blocurile sunt adresate de o funcție hash a informațiilor obiective. Fiecare monedă poate fi gândită ca un lanț de semnături digitale, fiind deținută de o adresă Bitcoin Specifică, care constă în funcția criptografică hash SHA-1 de 160 biți al cheii publice din perechea ECDSA.
Adițional, Bitcoin folosește un sistem de dovadă de muncă bazat pe protocolul Hashcash al lui Adam Back. Hashcash a fost propus inițial ca un mecanism pentru a combate spam-ul pe e-mail, al cărui succes era dependent de trimiterea unor număr enorm de mail-uri folosind un timp foarte mic și o foarte mică putere a procesorului. Sub protocolul HashCash, un e-mail era trimis doar dacă o „ștampilă aprobată” ar fi fost adăugată antetului mail-ului. Pentru a genera ștampila, cel care trimitea mail-ul alegea în mod inițial un număr aleatoriu și îl computeriza cu hash-ul SHA-1 de 160 de biți al antetului.
Un antet este valid doar dacă primii 20 de biți ai hash-ului sunt toți zero. Altfel, cel care trimite ar trebui să-l incrementeze și să încerce din nou. Probvabilitatea găsirii unui antet acceptabil este una în 2 la puterea 20, și poate se poate ajunge la acest lucru prin brută forță cu metoda trial-and-error. Enigma acestei idei a fost faptul că spammerii de mail-uri nu ar investi niciodată în alocarea de timp și putere a procesorului necesare pentru a genera aceste anteturi hash. Cu toate că este dificil din punct de vedere al calculului pentru cel care trimite să genereze un antet decent, este foarte ușor pentru cel care primește mail-ul să verifice validitatea ștampilei.
Idea din spatele schemei Hashcash a fost aplicată protocolului dovadă de muncă Bitcoin, care implementează marcaje de timp distribuite oferind un registru complet cu fiecare tranzacție Bitcoin făcută vreodată. Tranzacțiile valide sunt adăugate blocurilor, care includ de asemenea un marcaj de timp. Blocurile tranzacțiilor ce sunt concepute dintr-un lanț hash, vine cu blocuri care conține fiecare hash-ul precedentului bloc. Un bloc este adăugat la lanțul existent odată ce dovada de muncă este soluționată, lucru care implică incrementarea blocului până când valoarea hash-ului rezultat are numărul necesar de zero biți. Asemenea Hashcash-ului, cantitatea medie de muncă necesară este exponențială în numărul de zero biți necesar și poate fi verificat prin executarea unui singur hash.
Pe scurt, mecanismul lanțului de blocuri previne dubla cheltuire. Lanțul de blocuri, echivalent cu un registru public al tuturor tranzacțiilor din trecut, este distribuit tuturor utilizatorilor din rețeaua peer-to-peer Bitcoin. Fiecare nouă tranzacție este verificată împotriva lanțului de blocuri pentru a asigura că monedele cheltuite anterior nu sunt reutilizate. Odată ce tranzacția a fost validată pentru o dublă cheltuire, este adăugată lanțului de blocuri existent al tranzacțiilor aprobate. Rețeaua peer-to-peer acționează în mod esențial ca o parte terță de încredere, asigurând faptul că nicio dublă cheltuire nu poate avea loc. În conjunctură cu acest lucru, sistemul dovezii de muncă previne utilizatorii răutăcioși de la modificarea blocurilor tranzacțiilor care au fost deja adăugate lanțului de blocuri.
Protocolul Bitcoin stimulează o istorie a tranzacțiilor corectă ce este reprezentată de cel mai lung lanț de blocuri din rețea, acesta fiind lanțul cu cea mai mare putere de procesare și dovadă de muncă deja investite. Cu toate acestea, utilizatorii muncesc pentru a extinde cel mai mare lanţ de blocuri existent în momentul de față, care este conectat la blocul genesis. Alte ramuri mai scurte sunt blocuri invalide și ignorate de către rețea.
Acest lucru are două implicări importante. Prima – datorită faptului că un bloc conține hash-ul criptografic al predecesorului, lanțul de blocuri hash-uit conține doar conexiuni precedente. Odată ce puterea procesorului a fost „cheltuită” pe soluţionarea dovezii de muncă a unui bloc, acel bloc nu poate fi modificat fără a reface dovada de muncă a tuturor blocurilor descendente. A doua – acest lucru oferă tranzacțiilor Bitcoin proprietatea atractivă de a fi ireversibile. Comercianții care se bazează pe ecommerce-ul electronic sunt sensibili la fraude cu carduri de credit. De fapt, cu posibilitatea de reversibilitate, nevoia de a avea încredere în părți terțe dispare. Comercianții trebuie să fie conștienți de clienții lor și să le ceară mai multe informații.
Structura lanțului de blocuri a modelat stimulentele economice ale rețelei. Noi tranzacții sunt sunt realizate simultan între toți utilizatorii, grupate în noi blocuri. Primul utilizator care soluționează dovada de muncă a blocului, face ca blocul să se alăture lanțului de blocuri și ca beneficiu, cel care soluționează primește o cantitate fixă de Bitcoini. Aceasta este singura modalitate prin care Bitcoinii pot fi minați și adăugați la baza monetară curentă.
Putem observa faptul că moneda definită aici este atât divizibilă cât și fungibilă. Acest lucru înseamnă că o tranzacție conține mai multe intrări și două ieșiri. Dacă valoarea ieșirilor depășește valoarea intrărilor combinată, diferența este plătita ca taxă a tranzacției.
Mai mult de atât, puzzle-ul dovezii de muncă este controlat de un algoritm adaptat, care ia în considerare activitatea recentă a istoriei. Cu cât este dedicată mai multă putere computerizată pentru procesul de minare, algoritmul va face ca procesul de minare să fie foarte dificil, astfel că este asigurată un bonus pentru minare la fiecare 10 minute, nu mai devreme, nici mai târziu.
