比特币核心依靠双重SHA-256哈希算法（行业简称SHA256d）完成全网所有计算工作，不管是挖矿工作量证明、区块绑定、交易确权还是地址校验，底层运算标准完全统一，这也是比特币运行十多年始终保持账本不可篡改的核心技术底座，很多币圈新手容易混淆单次SHA-256和比特币实际采用的双哈希模式，二者在安全强度和攻击抵御层面存在本质区别。比特币选用的SHA-256原始算法由美国国家安全局设计，标准化机构公开定型发布，中本聪在构建比特币系统时并没有直接单次调用该算法，而是设定了SHA-256(SHA-256(原始数据))的嵌套运算规则，也就是对一组完整数据先做一次SHA-256压缩运算，得出256位摘要后再二次执行相同哈希流程，最终生成用于全网校验的指纹数值，双层运算结构能够规避单一哈希模式下存在的长度扩展攻击漏洞，极大提升整条区块链账本的加密安全性。
比特币所有工作量证明的计算载体是固定80字节的区块头，区块头囊括前一个区块哈希、交易默克尔根、时间戳、难度参数、随机数nonce六大核心字段，矿工全部的计算动作就是不断调整nonce数值，循环代入双重SHA-256公式生成哈希结果，只有当生成的256位十六进制哈希数值小于全网实时更新的难度目标值时，才算解开本轮密码学难题，获得区块打包记账权。难度目标会直接体现在哈希值开头连续0的数量上，全网算力上涨后系统会自动抬高门槛，增加前置0的位数，拉长矿工试算的周期，以此维持比特币平均10分钟出一个区块的节奏，整个试算过程不存在任何捷径，只能依靠硬件不断重复哈希运算，这也是为什么挖矿设备的性能指标直接标注每秒哈希次数，单位常用TH/s、EH/s来衡量单机或者全网的计算产能。普通CPU、GPU虽然可以执行SHA-256运算，但迭代效率极低，目前市场主流都是定制化ASIC矿机，芯片架构专门针对双重SHA-256的64轮压缩计算做优化，并行计算能力远超通用处理器，手动完成一轮完整哈希运算需要十几分钟，对比矿机每秒万亿次的运算量级完全没有竞争力。
除了挖矿的工作量证明计算之外，比特币整条链的基础数据确权也全部依托双重SHA-256完成，每一笔转账交易都会通过该算法生成唯一的交易ID，区块内全部交易再通过默克尔树结构层层哈希汇总，生成默克尔根填入区块头，只要区块内部任意一笔交易被篡改，默克尔根就会发生雪崩式变化，后续所有区块的哈希值都会失效，篡改行为会被全网节点瞬间识别。除此之外，比特币钱包地址的生成校验环节同样离不开这套计算规则，公钥经过哈希压缩后再结合校验码生成可正常收发资产的地址，保障地址输入错误时可以被钱包程序拦截，避免资产误转。整套计算体系的优势在于不可逆，外界无法通过最终的哈希摘要反向推导出原始区块或者交易数据，同时具备确定性，完全相同的输入数据无论在全网哪一个节点计算，得出的哈希结果完全一致，这也保证了全球上万节点可以同步账本数据，达成分布式共识。
全网算力统计数值也是基于双重SHA-256的出块效率反向推算而来，网络并不会直接统计每一台矿机的实时运算量，而是根据每2016个区块的周期内实际出块耗时和既定难度做数学换算，得出当期全网总算力水平，算力波动会直接影响难度调整结果，进而改变矿工单次解题需要完成的哈希尝试总次数。很多投资者会通过查看全网算力走势判断挖矿赛道的收益变化，本质上就是追踪这套SHA-256计算网络的整体产能变化，不同于采用内存密集型算法的山寨币种，比特币的计算逻辑纯粹依靠芯片运算能力，能耗和算力呈线性关系，行业也会通过能效比来评判矿机的盈利水平，也就是完成单位哈希计算所消耗的电量，这也是矿工筛选设备的核心参考指标。
