按照中本聪的设想，比特币是要构建一个“完全通过点对点技术实现，在线支付可以由一方直接发起，无需任何金融机构支付给另一方”的电子货币体系。在中本聪看来，利用密码学的知识可以有效替代第三方机构提供的信任，从而实现这样一个想法。
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比特币作为一种数字货币，本质上是一串数字签名。这样，货币的最后一个拥有者把货币传给下一个人，签上一次交易的哈希值和下一个拥有者的公钥，把这些加到货币的末尾，然后收款人通过验证证明链的拥有者。
对于数字货币来说，一个棘手的问题就是所谓的“双花”。所谓“双花”，就是同一笔数字资产被重复消费，换句话说，同一笔钱被花了两次或多次。从根本上说，这个问题的出现是由数字货币的本质决定的。由于数字货币是一串字符，袁的博客容易被多次复制、发送和使用，进而在支付或转移数字资产时出现“双花”或“多花”现象。要保证一个数字货币的成功，必须有效解决“双花”问题。
中本聪对“双花”问题的解决方案是对交易数据进行哈希处理、盖章并广播结果。具体来说，它通过Merkel树将所有的交易转换成哈希值，然后将这个值、时间戳、最后一个块值等参数打包成成本块值。通过按时间顺序排列这些块，就形成了区块链。这样，所有交易的内容和时间都可以有效地提交给全网进行核查和监督。
需要指出的是，比特币使用的是分布式网络，每个节点观察到的交易时间可能不一样，因为可能存在时滞。如果各个节点的记录不统一，就无法从根本上解决“双花”问题。为了解决这个问题，需要确定哪些节点的记录是标准的。
因此，中本聪引入了所谓的工作量证明机制，即上文提到的PoW机制。具体来说，就是每个块的数据生成后，在后面加上一串随机数，然后通过哈希转换变成一个哈希值。每个争夺记账权的节点都需要通过穷举试错，使这个哈希值的前几位为零。率先完成这项任务的人将获得记账权。当交易被超过50%的节点验证时，交易的状态将被写入区块链。这里需要说明的是，之所以通过这种机制分配记账权，主要是为了让记账权的竞争者付出一定的成本，从而增加攻击系统的成本，遏制恶意攻击。
由于通过PoW机制争夺记账权需要很大的成本，为了保证参与者的积极性，系统会随机分配一定的比特币给成功参与验证记账的节点作为回报。这个过程就是上面说的“挖矿”，也就是比特币新币的发行过程。比特币系统对比特币的总量设置了上限，挖出比特币的概率会逐渐降低。
通过以上设计，比特币建立了不需要第三方机构提供信用担保的点对点支付货币体系，可以有效解决所谓的“双花”问题。此外，由于货币总量有上限，也能有效抑制人们担心的通货膨胀问题。
