按照中本聪的比特币白皮书，比特币是一种完全通过点对点技术实现的电子现金系统，它使得在线支付能够直接由一方发起并支付给另外一方，中间不需要通过任何的金融机构。
通俗的来讲，比特币并不是真正的币，而是一种虚拟的加密数字货币，是电脑里一串虚拟的数字，这种数字货币不由某个国家发行，而由比特币软件通过一定的机制发行，这种货币可以点对点交易，不需要权威机构的认可，而由整个比特币运行的节点鉴证（即共识），人人可查可验证交易是否合法。
在详解比特币之前，先了解几个名词：。
私钥（SK）：256位的随机数，个人秘钥，不可泄露，一定要保管好。
公钥（PK）：512位，由私钥经过特定的函数生成，可以公布。
公钥哈希值：公钥（PK）经过哈希运算后的值，257位。
哈希函数：密码学中的一种数学函数，比特币采用的是SHA-256函数。
比特币如何实现去中心化和分布式共识呢？首先，比特币的发行不由中央权威机构决定，而是由算法决定，即矿工挖矿成功的奖励。其次，比特币的交易记录人人可查，且不可篡改。又如何保障呢？比特币采用了密码学的哈希函数，哈希函数有三大特点，即碰撞阻力（collision-resistance），隐秘性（hiding）和谜题友好（puzzle-friendliness）。碰撞阻力保证了交易记录不可篡改，隐秘性保证了交易信息的安全，谜题友好保证了挖矿的难度和可行性。
比特币交易及区块链。比特币所有的交易都包含在区块链中，都有据可查，没有凭空产生的币，所有的币都可追溯其根源。2009年1月中本聪挖到了比特币的第一个区块，即创世区块。比特币最小单位为聪，1聪=0.000 000 01 BTC.
比特币交易及区块链图解
比特币的区块大小为1M，其中包括（1）上一个区块的哈希值，用于追溯前一个区块；（2）本区块的梅克尔数哈希值，包含本区块的所有交易和币基交易（给矿工的奖励）；（3）随机数（32位），用于计算本区块的哈希值；（4）本区块的哈希值，需要满足一定的难度要求；（5）版本号，目前区块所用的版本，以前计算哈希值只是更改随机数，最新研究可以更改版本号计算本区块哈希值，目前还在研究阶段；（6）时间戳，记录本区块产生的时间。
比特币的交易以梅克尔树的形式存在区块链中，并且交易经过哈希运算，保证交易的安全和不可篡改。具体到某个交易，在比特币的底层，是以脚本运行的。如A to B的比特币交易脚本如下，这笔交易存在于某区块：
ScriptSig: //输入
sig(A's SK, Mes)
A's PK
ScriptPubkey://输出
OP_DUP
OP_HASH160
455yrfa…(hash(B's PK))
OP_EQUALVERIFY
OP_CHECKSIG
B to C的交易脚本如下，这笔交易存在于另一个区块中：
ScriptSig: //输入
sig(B's SK, Mes)
B's PK
ScriptPubkey://输出
OP_DUP
OP_HASH160
454sdf34…(hash(C's PK))
OP_EQUALVERIFY
OP_CHECKSIG
现解析B to C的交易过程：B把自己公钥地址（B's PK）里的比特币要转给C，而B's PK里的比特币是由之前A转给B的，B转给C的过程，实际是用B to C的输入去验证A to B的输出，如果验证通过，则B公钥地址里的比特币现在属于C的公钥地址，即属于C所有。具体堆栈执行过程如下
比特币交易堆栈执行过程
（1） 首先把B对C交易信息的签名入栈，这个签名由B的私钥和这笔交易信息经过哈希运算而生成。
（2） 再把B的公钥入栈
（3） 复制B的公钥
（4） 对顶端B的公钥进行二次哈希运算，第一次用SHA-256函数，第二次用椭圆曲线函数RIPEMD160
（5） 检验上一步B公钥的二次哈希运算结果是否与A to B的输出中B公钥的哈希值一致。
（6） 如果一致移除这俩值，进行下一步
（7） 用椭圆曲线函数验证堆栈顶端俩项返回值是否为真，如果为真交易成功，如果验证为否，则交易失败。具体如何验证，采用的函数，是怎么实现验证的？可以图中链接文献。
注意B公钥地址里的比特币所有节点都可以看到，但是只有用B的私钥才可以用掉这些比特币，
比特币区块大小为1M，每个交易大小约250字节，所以每个块最多容纳4000个交易。平均大约每10分钟产生一个区块，所以比特币网络每秒只能处理7比交易。
在比特币交易中，没有找零这么一说，如A有10比特币，需要支付给B的地址8比特币，不像传统的法币，给B钱10，B找给A钱2，而是A向B的公钥地址支付8比特币，然后再向自己的另一个公钥地址支付2比特币。
全节点和轻量节点。全节点即完全有效的节点，这些节点需要存储完整的共识区块链，需要永久在线，全节点担任着广播交易和验证交易的使命。全节点必须维护未被消费掉的比特币的完整列表（即UTXO, Unspended Transaction Outputs）（上边例子里B to C的交易过程就是验证A to B的输出，当交易完成后，A to B的输出就不在UTXO里了，B to C的输出加入UTXO）,这个列表最好放在内存而非硬盘中，这样在收到一个交易信息时，节点才能快速查看、运行脚本、验证签名是否有效。比特币现有区块链需要200多G的存储空间。
轻量节点即简单付款验证客户端（SPV, Simple Payment Verification）。在比特币系统中大部分节点是轻量节点，这些节点不存储整个比特币区块链，之存储他们所关心的、需要进行核验的部分交易。轻量节点只验证那些和他们相关的交易，所以他们必须依赖全节点去验证网络上的其他所有交易。轻量节点只需要几十M的存储空间。