Bitcoin je decentralizovaná kryptoměna. Klasické měny mají nějakou centrální autoritu, která za ně ručí, obvykle je to centrální banka daného státu. Bitcoin ale v roce přišel se způsobem, jak vytvořit důvěru jinak. Bez autority, jen na základě matematiky.
Toto ověřování funguje v rámci sítě počítačů. Ty spolu komunikují přes internet přímo, a žádný z účastníků nemá nad ostatními navrch. Transakce, které na protokolu bitcoin probíhají, se zapisují na takzvaný blockchain. To je decentralizovaná databáze, ke které se přidávají informace o všech proběhlých transakcích od začátku existence bitcoinu.
Díky tomu je možné ověřit, zda má daný uživatel na své adrese ty bitcoiny, které chce utratit. Jakmile je transakce ověřena, zapíše se do blockchainu. Kryptograficky je zajištěno, že tuto informaci následně není možné nijak měnit nebo smazat. A právě tuto neměnnost zajišťují svými výpočty tzv. těžaři.
Všichni účastníci sítě mají k dispozici stejnou databázi, a mohou tak ověřit, že transakce skutečně proběhly. Pokud by se vyskytla nesrovnalost, například pokud by se někdo pokusil propašovat jinou verzi databáze, dojde k „hlasování“ a falešná databáze bude přehlasována většinou. A právě zde se dostáváme k jádru výpočetní náročnosti.
Těžaři jsou uživatelé, jejichž specializované počítače každých cca deset minut aktualizují databázi transakcí (blockchain) o nové transakce. Protože všichni účastníci jsou si rovni a není mezi nimi žádná autorita, mohl by někdo vytvořit miliony falešných účastníků, tím ostatní „přehlasovat“, protlačit falešnou databázi a na úkor ostatních se obohatit. Bitcoin se tomuto útoku brání tím, že požaduje proof of work, tedy důkaz provedené práce.
Počítače všech těžařů řeší složité výpočty. Prakticky hledají řetězec, který vede k vyřešení hlavolamu a zároveň zašifruje provedené transakce. Řešení přitom nelze spočítat jinak než zkoušet velké množství možností a doufat, že se strefí. A v tom spočívá energetická náročnost těžby: velké množství počítačů dělá paralelně podobné výpočty. Tyto výpočty nejsou potřebné k fungování transakcí, ale slouží k zabezpečení bitcoinu před oním „přehlasováním“. Za svou účast na těchto výpočtech je každých deset minut těžař, který našel výsledek, odměněn předem určeným zlomkem nově vytvořeného bitcoinu. Tím dochází ke vzniku nových mincí a zároveň je zajištěna motivace těžit a ověřovat.