Das Bitcoin-System basiert auf einer sogenannten Peer-to-Peer-Technik. Der Bitcoin-Client wählt sich in das Netzwerk ein und stellt hierdurch eine Verbindung zu allen anderen Teilnehmern her. Das Netzwerk, auch Blockchain, verwaltet und erzeugt die Bitcoin-Adressen zum Senden und Empfangen der Bitcoins. Je nach Client wird die Blockchain auf den heimischen Computer herunter geladen. Die Einwahl erfolgt, wenn der Client die IP-Adressen der anderen Teilnehmer hat. Diese sind normalerweise in den Clients integriert.
Wallet
Ihre notwendigen Schlüsselpaare befinden sich in der Datei wallet.dat. Das Schlüsselpaar besteht aus einem öffentlichen und privaten Schlüssel. Mit dem öffentlichen Schlüssel wird die Bitcoin-Adresse berechnet, mit welcher Sie Zahlungen empfangen können. Mit dem privaten Schlüssel erfolgt eine Autorisierung der Zahlung. In der wallet.dat sind bereits 100 vorgenerierte Schlüsselpaare vorhanden. Wenn Sie eine neue Bitcoin-Adresse anlegen (was Sie beliebig oft tun können) erfolgt die Berechnung aus diesen 100 Paaren. Ein Backup wird somit erst notwendig, wenn die 100 Schlüsselpaare verbraucht sind und 100 neue generiert werden sollen. Man sollte daher die wallet.dat nicht mit einer Brieftasche sondern eher mit einem Schlüsselbund vergleichen.
Transaktionen
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Wenn ein Benutzer einen Betrag an einen anderen Benutzer überweisen möchte, so benötigt er die Bitcoin-Adresse des Empfängers. Einmal abgesendet, kann die Transaktion nicht mehr rückgängig gemacht werden. Für einen Zahlung an den Empfänger ist keine Bestätigung notwendig. Der Empfänger muss auch nicht zum Transaktionszeitpunkt online sein. Die Transaktion wird mit dem privaten Schlüssel der Absender-Adresse signiert. Diese signierte Transaktion wird nun im Netzwerk aufgenommen und verarbeitet. Die Transaktion geht an alle bekannten Clients, welche die Signatur und Gültigkeit überprüfen.
Wenn alle Teilnehmer im Netzwerk die Transaktion bestätigt haben erfolgt die Gutschrift beim Empfänger. Währenddessen schwebt die Transaktion. Die Bestätigung der Transaktion nennt sich auch Mining. Die Clients lösen hierfür eine komplexe kryptografische Aufgabe. Die Lösung ist ein Proof of Work. Findet ein Miner einen gültigen Proof of Work erzeugt er damit einen neuen Block in der Blockchain, welcher wieder im Netzwerk aufgenommen wird. Alle Transaktionen die durch den Miner im Block aufgenommen wurden gelten für das Netzwerk als bestätigt und sind nicht mehr in der Schwebe. Die Miner erhalten als Anreiz eine festgelegte Zahl an Bitcoins sowie die Transaktionsgebühren.
Da insgesamt nur 21 Millionen Bitcoins vorgesehen sind halbiert sich ale 210000 Blöcke die Belohnung per Block. Die Transaktionsgebühren hingegen bleiben und werden zukünftig sicherstellen, dass die Transaktionen bestätigt werden.
Die Transaktionsgebühren sind freiwillig. Die Miner sind jedoch nicht dazu verpflichtet eine Transaktion ohne Gebühr in einen neuen Block aufzunehmen. Ohne Gebühr kann eine Transaktion länger dauern als bei einer hohen Transaktionsgebühr.
Blockchain
Alle bestätigten Transaktionen seit dem Jahr 2009 sind in der Blockchain enthalten, wodurch sich jeder Bitcoin zweifelsfrei nachweisen lässt. Die von jeden Miner neu erzeugten Blöcke entahlten den Hashwert des vorherigen Blocks. Hierdurch entsteht eine durchgehende Kette. Wenn theoretisch zwei Miner zur selben Zeit einen neuen gültigen Block erzeugen, wird immer nur der mit der längsten Kette verwendet. Die andere Kette wird aufgegeben.
Nach sechs aufeinanderfolgenden Blöcken ist eine Transaktion verbindlich bestätigt, da es mehr als unwahrscheinlich ist sechs aufeinander folgende Blöcke zu manipulieren. Eine solch enorme Rechenleistung kann nicht von jemand einzelnen aufgebracht werden. Da die Blockchain alle Transaktionen enthält ist sie inzwischen recht groß geworden. Sie benötigt inzwischen mehr als 8,5 GB Speicherplatz (Stand August 2013).
