先从一个常见问题开始：用比特币付款时，究竟发生了什么？这八节课会跟随一笔付款，从钱包一路讲到交易被区块确认。技术术语在首次出现时解释，你可以按顺序学习，也可以从目录选择感兴趣的主题。
Bitcoin是由许多计算机组成的网络，参与者按照共同规则记录转账，不需要一个中央账户管理员。参与者彼此直接传递交易。公开的交易记录分成一个个区块，再依次连接起来，这就是区块链。BTC是网络的原生货币单位：1个比特币等于1亿聪（satoshi），因此付款不必使用一整个比特币。
钱包是一种软件或设备，管理接收付款和授权花费所需的信息。比特币本身以未花费输出的形式记在网络的交易历史中，不是存放在手机里的文件。私钥是用于授权花费的秘密信息；地址则提供可以分享给付款人的收款信息，地址不是私钥。
自己保管密钥称为自托管，意味着你也要负责保护和恢复这些密钥。使用托管账户时，服务商代你管理密钥。两种方式各有不同风险。比特币的发行量受规则限制，并不代表价格稳定，也不保证购买力或投资回报。
比特币付款并不是修改一份统一的账户余额。交易会花费此前尚未使用的交易输出，简称UTXO，再创建新的输出。钱包把能够花费的输出相加，显示为余额。一旦选中某个输出用来付款，就要把它整体花费；剩余金额通常会作为找零，转入发送者控制的新输出。
例如，一个价值10,000聪的输入，可以支付6,000聪，并创建3,800聪的找零输出。剩下的200聪就是交易手续费。这个例子用于解释金额如何分配，不是今天的手续费报价。手续费通常取决于交易大小和区块空间的需求，而不是转账金额的固定百分比。
钱包创建交易，并提供花费这些输入所需的授权，然后把交易广播到网络。节点检查后，可以将它保留在本地的内存池（mempool）中，也就是该节点收集的待确认交易。矿工可以把交易选入区块。当一个节点按自己执行的规则接受该区块，并把它接入当前采用的链时，交易获得第一次确认。后续每增加一个区块，确认数再加一。
SHA-256是一种密码学哈希函数。它把输入的字节，例如一段文字对应的字节，转换成一个256位结果，称为哈希值或摘要，通常写成64个十六进制字符。同样的输入一定得到同样的结果；即使只改一个比特，结果通常也会大幅变化，无法通过实用的捷径提前预测。
哈希不是加密。不存在一把解密密钥，能把SHA-256摘要还原成原文。哈希可以用来关联数据、检查数据是否发生变化，但不会隐藏比特币公开的交易记录，也不会自动让使用者匿名。你可以在下方实验中修改示例文字，亲自比较结果。
数字签名解决的是另一个问题：按照交易的花费条件提供授权，同时不公开私钥。其他参与者可以用相应公钥和被签名的数据检查签名。比特币使用ECDSA签名，并在Taproot中使用BIP340规定的Schnorr签名；两者都使用secp256k1椭圆曲线。哈希和签名会配合使用，但不能互相替代。
矿工先准备一个候选区块，其中包含交易。第一笔交易称为coinbase，可以分配规则允许的新发行区块补贴和交易手续费。接着构造80字节的区块头，其中包括对前一区块的引用、关联交易标识符列表的默克尔根（Merkle root），以及时间戳、目标值编码和nonce等字段。
挖矿就是反复对区块头连续执行两次SHA-256。有效的工作量证明要求：把结果当作整数时，它必须小于或等于共识规则规定的目标值。目标值越小，每次尝试成功的机会就越低。这是一轮轮试错，不是在解一个有特殊用途的隐藏方程；上一次失败，也不会让下一次更容易成功。
nonce是区块头中的32位字段，矿工改变它，就能尝试不同的区块头，也可以修改其他允许变更的数据。例如，改变coinbase中的extra nonce，会改变这笔交易的标识符，进而改变默克尔根和区块头。找到符合目标的哈希后，整个区块仍须通过其他全部验证规则。矿池协调参与者的工作，按各自规则分配收益，但不保证一定获得奖励或盈利。
全节点是一种独立检查比特币共识规则的软件。收到区块后，它不仅检查工作量证明，还要检查交易是否满足花费条件、输入是否引用可花费的输出，以及coinbase是否领取了超过允许补贴和手续费总额的金额。区块不符合规则，即使耗费了大量算力，也会被拒绝。
有时会同时出现两个有效区块，竞争链上的同一位置。对于符合自身规则的有效历史，节点采用累计工作量证明最多的那条链。这常被称作“最长链”，但真正比较的是累计工作量，不只是区块数量，更不是支持某一版本历史的计算机台数。
一次确认表示交易已经被纳入这条链的某个区块，之后每增加一个区块，确认数就再增加一次。累计工作量越多，替换这段历史通常越难，但链重组仍有可能发生。一笔付款应等待多少次确认，要结合金额和收款人的风险承受程度。协议以平均约十分钟产生一个区块为目标，并不保证下一个区块会在十分钟内到来。
比特币不是一家由首席执行官下令修改系统的公司。不同参与者负责不同工作：开发者提出想法、编写和测试软件，并审查代码；矿工选择候选区块进行挖矿；节点运营者决定运行什么软件、执行什么规则；用户选择钱包和服务，并决定接受哪些付款。
比特币改进提案（BIP）记录一种建议或标准。发布提案不代表激活：一份建议、一个软件版本，以及实际执行的规则，是不同阶段。变更可能需要技术审查、具体实现和参与者之间的协调。人们也可能不同意某项变更，选择不采用。
还要区分共识规则和节点本地策略。共识规则决定节点会不会把一个区块判为有效；本地策略影响它愿意转发或保留哪些未确认交易。本地策略的变化，不会自动改变比特币区块允许包含什么。知名教育者、贡献者和公司可以影响讨论，但没有谁能代表所有比特币用户。
愿意使用比特币的人，可以通过它转移价值。符合网络规则的交易，不需要由一个中央运营者逐笔批准。付款可以直接记在区块链上，也可以使用Lightning等其他系统；不同系统各有运行条件。能够接入比特币网络，与能够方便地兑换或使用本地货币，并不是同一件事。
已有一些具体例子：商家可以使用开源工具BTCPay Server接受比特币，配置后也可以支持Lightning；OpenSats接受比特币捐赠，用来支持开源工作；Bitcoin Beach介绍了萨尔瓦多的一个社区支付与教育项目。这些例子说明可能的用途，不代表比特币已经普遍被接受，也不表示某项服务适合所有读者。
使用支付服务前，应检查谁控制密钥、有哪些费用、收款人怎样取得资金，以及服务商不可用时怎么办。价格波动、本地货币兑换、隐私和适用规则也很重要。把比特币转到另一个国家，不代表收款人就能自动提取当地现金。应先理解系统，再决定是否使用。
比特币基础层把交易写入容量有限的区块。争用区块空间的需求增加，可能推高手续费和等待时间。因此，要支持更多日常付款，不只是往每个区块里塞入更多交易。其他设计可以把部分活动放到主链以外处理，只在特定结算或执行步骤中使用主链。
Lightning通过支付通道更新余额，不必把每次更新都记入比特币区块。Liquid和Rootstock等侧链有自己的区块，以及代表比特币的资产机制。Fedimint把托管职责分配给多名共同管理者。Ark类系统和基于BitVM的设计，则探索处于不同开发阶段的其他机制。都叫“第二层”，不代表这些系统提供相同的保障。
比较时可以问五个问题：谁掌握密钥？用户实际持有什么资产？交易按该系统的规则在哪里完成结算？需要多少可用流动性？服务方出问题时，用户如何取回资金？界面更快显示成功，不一定意味着比特币主链已经确认。下一节介绍若干有代表性的方案及其限制，并非所有比特币相关项目的完整清单。
修改示例消息，比较它的 SHA-256 摘要，然后尝试演示区块头中的 nonce 值。操作仅在你的浏览器内进行，不会挖出比特币，也不会发送交易。
请使用示例文字，切勿输入钱包机密。输入不会发送到服务器，也不会保存。离开本页后，工具中的输入会被清除。
—00ffff0000000000000000000000000000000000000000000000000000000000—示例使用 80 字节区块头、人为设置的低难度目标，以及代替真实交易 Merkle 根的消息摘要。它没有有效区块体，也不符合主网难度。真实节点不会将其接受为比特币区块。显示的是最后测试的 nonce 值；尝试次数不代表必然成功。
这里简化的是讲解方式，不是协议规则。例子中的金额用于说明原理，不是当前手续费报价。每节课都附有协议文档或一手资料，方便继续查阅细节。
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