比特币挖矿是指通过计算机运行复杂的数学算法来验证和记录比特币交易，并获得新发行的比特币作为奖励的过程。它是比特币网络中非常重要的一部分，也是支持整个系统运行和安全性的基础。
在了解比特币挖矿之前，我们首先需要了解一些背景知识。比特币是一种虚拟货币，由匿名人士或团队在2009年创造。与传统货币不同，比特币没有中央银行或政府机构控制和监管。相反，它使用分布式账本技术（区块链）来记录所有交易，并依靠网络上众多节点进行验证。
那么什么是挖矿呢？简单地说，挖矿就是通过计算机运行复杂算法来解决数学难题，并将结果添加到区块链中。这个过程需要大量的计算能力和电力消耗。
在比特币网络中，每10分钟左右会产生一个新区块（block），包含了一系列待处理的交易信息以及其他相关数据。而参与挖矿的人们会竞争去找到一个正确答案并把自己提供给系统去验证该答案是否正确，在成功后才有权利将其加入到区块链中。
为了保证整个系统安全可靠、防止恶意攻击者篡改交易信息、遵循共识规则等目标实现，在设计时引入了工作量证明（Proof of Work）机制。这种机制要求参与挖矿者必须提供足够数量的计算能力来完成某个任务，并且必须花费大量时间和资源来寻找一个符合条件的哈希值。
具体来说，在每个新区块生成之前，网络会根据前一个区块头部信息生成一个随机数（Nonce），然后将该随机数与当前区块头部信息进行哈希操作得到一个结果。如果该结果满足预定条件，则说明找到了正确答案；否则就继续尝试下一个随机数直至找到合适答案为止。
这样做可以确保任何想要修改历史记录或添加无效交易等恶意行为都变得非常困难甚至不可能。因为即使只更改其中一个数据字段稍微地改变原始输入值也会导致完全不同且无效的输出值，并且攻击者还需要重新计算所有后续区块才能达到目标。
但同时也正因如此，导致比特币挖矿成本极高：高昂价格、大量电力消耗以及对专业设备和技术支持需求增加等问题成为限制因素之一。
另外，在最初设计时采用工作量证明方式主要出于两方面考虑：第一方面是鼓励社群参与；第二方面则在于控制货币发行速度并防范通胀风险。
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