โปรโตคอลบิตคอยน์คือชุดของกฎที่ควบคุมการทำงานของบิตคอยน์ส่วนประกอบและหลักการสำคัญได้แก่: เครือข่าย แบบกระจายอำนาจแบบเพียร์ทูเพียร์ที่ไม่มีการกำกับดูแลจากส่วนกลาง; เทคโนโลยี บล็อกเชน ซึ่ง เป็นบัญชีสาธารณะที่บันทึกธุรกรรมบิตคอยน์ทั้งหมด; การขุดและการพิสูจน์การทำงานซึ่งเป็นกระบวนการสร้างบิตคอยน์ใหม่และตรวจสอบธุรกรรม; และความปลอดภัยทางด้านการเข้ารหัส

ผู้ใช้ส่ง ข้อความ ที่ลงนามด้วยการเข้ารหัสลับไปยังเครือข่ายโดยใช้ ซอฟต์แวร์ กระเป๋าเงินดิจิทัลบิตคอยน์ ข้อความเหล่านี้คือธุรกรรมที่เสนอ หรือการเปลี่ยนแปลงที่จะเกิดขึ้นในบัญชีแยกประเภท แต่ละโหนดจะมีสำเนาประวัติธุรกรรมทั้งหมดของบัญชีแยกประเภท หากธุรกรรมใดละเมิดกฎของโปรโตคอลบิตคอยน์ ธุรกรรมนั้นจะถูกละเลย เนื่องจากธุรกรรมจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อเครือข่ายทั้งหมดบรรลุฉันทามติว่าควรเกิดขึ้นเท่านั้น "ฉันทามติของเครือข่ายทั้งหมด" นี้เกิดขึ้นเมื่อแต่ละโหนดในเครือข่ายตรวจสอบผลลัพธ์ของ การดำเนินการ พิสูจน์การทำงานที่เรียกว่าการขุด การขุดจะรวมกลุ่มธุรกรรมเข้าเป็นบล็อก และสร้างรหัสแฮชที่ตรงตามกฎของโปรโตคอลบิตคอยน์ การสร้างแฮชนี้ต้องใช้พลังงาน จำนวนมาก แต่โหนดในเครือข่ายสามารถตรวจสอบความถูกต้องของแฮชได้โดยใช้พลังงานเพียงเล็กน้อย หากผู้ขุดเสนอบล็อกไปยังเครือข่าย และแฮชของบล็อกนั้นถูกต้อง บล็อกและการเปลี่ยนแปลงบัญชีแยกประเภทจะถูกเพิ่มเข้าไปในบล็อกเชน และเครือข่ายจะดำเนินการกับธุรกรรมที่ยังไม่ได้ประมวลผลต่อไป ในกรณีที่มีข้อพิพาท บล็อกที่มีลำดับยาวที่สุดจะถือว่าถูกต้อง โดยเฉลี่ยแล้วจะมีการสร้างบล็อกใหม่ทุกๆ 10 นาที

การเปลี่ยนแปลงใดๆ ในโปรโตคอลบิตคอยน์จำเป็นต้องได้รับความเห็นชอบจากผู้เข้าร่วมเครือข่าย โปรโตคอลบิตคอยน์เป็นแรงบันดาลใจให้เกิดการสร้างสกุลเงินดิจิทัลและเทคโนโลยีบล็อกเชนอื่นๆ อีกมากมาย ทำให้มันเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานในด้านสกุลเงินดิจิทัล

เทคโนโลยี บล็อกเชนเป็นบัญชีแยกประเภทดิจิทัลแบบกระจายศูนย์และปลอดภัยที่บันทึกธุรกรรมผ่านเครือข่ายคอมพิวเตอร์ ช่วยให้เกิดความโปร่งใส ไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้ และป้องกันการปลอมแปลง ทำให้การจัดการข้อมูลทำได้ยาก บล็อกเชนเป็นเทคโนโลยีพื้นฐานสำหรับสกุลเงินดิจิทัล เช่น บิตคอยน์ และมีการใช้งานนอกเหนือจากด้านการเงิน เช่น การจัดการห่วงโซ่อุปทานและสัญญาอัจฉริยะ^{[ 1 ]}

เครือข่ายต้องการโครงสร้างขั้นต่ำเพื่อแบ่งปันธุรกรรม เครือข่าย แบบกระจายศูนย์เฉพาะกิจของอาสาสมัครก็เพียงพอแล้ว ข้อความจะถูกส่งกระจายออกไปตามความพยายามที่ดีที่สุดและโหนดสามารถออกจากและเข้าร่วมเครือข่ายได้ตามต้องการ เมื่อเชื่อมต่อใหม่ โหนดจะดาวน์โหลดและตรวจสอบบล็อกใหม่จากโหนดอื่น ๆ เพื่อทำให้สำเนาบล็อกเชนในเครื่องของตนสมบูรณ์^{[ 2 ] [ 3 ]}

บิตคอยน์ใช้ระบบพิสูจน์การทำงานหรือพิสูจน์ธุรกรรมเพื่อสร้างเซิร์ฟเวอร์ประทับเวลาแบบกระจายศูนย์เป็นเครือข่ายแบบเพียร์ทูเพียร์ [ ^{3 ] งาน}นี้มักเรียกว่าการขุดบิตคอยน์ในระหว่างการขุด พลังการประมวลผลเกือบทั้งหมดของเครือข่ายบิตคอยน์จะถูกใช้เพื่อแก้ปัญหาการเข้ารหัส ซึ่งก็คือการพิสูจน์การทำงาน จุดประสงค์คือเพื่อให้แน่ใจว่าการสร้างบล็อกที่ถูกต้องนั้นต้องใช้ความพยายามในระดับหนึ่ง เพื่อที่จะป้องกันการแก้ไขบล็อกเชนในภายหลัง เช่น ในสถานการณ์การโจมตี 51% เนื่องจากความยากลำบาก นักขุดจึงรวมตัวกันเป็น " พูลการขุด " เพื่อรับเงินรางวัล แม้ว่าจะมีข้อกำหนดด้านพลังงานสูง การติดตั้งฮาร์ดแวร์ที่มีราคาแพง และการควบคุมฮาร์ดแวร์ก็ตาม อันเป็นผลมาจากการที่จีนสั่งห้ามการขุดบิตคอยน์ในปี 2021 ปัจจุบันสหรัฐอเมริกาจึงครองส่วนแบ่งพูลการขุดบิตคอยน์ที่ใหญ่ที่สุด^{[ 4 ] [ 5 ]}

การกำหนดให้ต้องมีหลักฐานการทำงาน (Proof of Work) เพื่อยอมรับบล็อกใหม่เข้าสู่บล็อกเชนนั้นเป็นนวัตกรรมสำคัญของซาโตชิ นากาโม โตะ กระบวนการขุดเกี่ยวข้องกับการระบุบล็อกที่เมื่อทำการแฮชสองครั้งด้วย SHA-256แล้วจะได้ตัวเลขที่เล็กกว่าเป้าหมายความยากที่กำหนดไว้ ในขณะที่ปริมาณงานโดยเฉลี่ยที่ต้องใช้จะเพิ่มขึ้นในสัดส่วนผกผันกับเป้าหมายความยาก แต่แฮชสามารถตรวจสอบได้เสมอโดยการดำเนินการ SHA-256 สองครั้งเพียงรอบเดียว

สำหรับเครือข่ายไทม์สแตมป์ของบิตคอยน์ การพิสูจน์การทำงานที่ถูกต้องจะเกิดขึ้นได้โดยการเพิ่มค่า nonce ไปเรื่อย ๆ จนกว่าจะพบค่าที่ทำให้แฮชของบล็อกมีจำนวนบิตศูนย์นำหน้าตามที่ต้องการ เมื่อการแฮชได้ผลลัพธ์ที่ถูกต้องแล้ว บล็อกนั้นจะไม่สามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยไม่ต้องทำซ้ำการทำงานนั้นใหม่ เนื่องจากบล็อกถัดไปจะถูกสร้างต่อจากบล็อกนั้น การเปลี่ยนแปลงบล็อกจึงต้องทำซ้ำการทำงานสำหรับแต่ละบล็อกถัดไป หากเกิดความไม่ลงรอยกันในฉันทามติอาจเกิด การแยกบล็อกเชน ขึ้นได้

ฉันทามติส่วนใหญ่ในบิตคอยน์แสดงโดยเชนที่ยาวที่สุด ซึ่งต้องใช้ความพยายามมากที่สุดในการสร้าง หากพลังการประมวลผลส่วนใหญ่ถูกควบคุมโดยโหนดที่ซื่อสัตย์ เชนที่ซื่อสัตย์จะเติบโตเร็วที่สุดและแซงหน้าเชนคู่แข่งใดๆ ในการแก้ไขบล็อกในอดีต ผู้โจมตีจะต้องทำหลักฐานการทำงานของบล็อกนั้นและบล็อกทั้งหมดหลังจากนั้นใหม่ และจากนั้นก็ต้องแซงหน้าการทำงานของโหนดที่ซื่อสัตย์ ความน่าจะเป็นที่ผู้โจมตีที่ช้ากว่าจะตามทันจะลดลงแบบทวีคูณเมื่อมีการเพิ่มบล็อกถัดไป^{[ 3 ]}

เพื่อชดเชยความเร็วของฮาร์ดแวร์ที่เพิ่มขึ้นและความสนใจในการรันโหนดที่แตกต่างกันไปตามกาลเวลา ความยากในการค้นหาแฮชที่ถูกต้องจะถูกปรับประมาณทุกสองสัปดาห์ หากมีการสร้างบล็อกเร็วเกินไป ความยากจะเพิ่มขึ้นและต้องใช้แฮชมากขึ้นเพื่อสร้างบล็อกและสร้างบิตคอยน์ใหม่^{[ 3 ]}

นักขุด Bitcoin ในยุคแรกใช้ GPU ในการขุด เนื่องจาก ^GPUเหมาะสมกับ อัลกอริธึม การพิสูจน์การทำงานมากกว่าCPU [ ^{6 ]}

ต่อมา นักขุดสมัครเล่นได้ขุดบิตคอยน์โดยใช้ ชิป FPGAและASIC ที่มีความเฉพาะ ทาง ชิปที่เห็นในภาพนั้นล้าสมัยไปแล้วเนื่องจากความยากในการขุดที่เพิ่มขึ้น

ปัจจุบัน บริษัทขุด Bitcoin ทุ่มเทสิ่งอำนวยความสะดวกเพื่อจัดเก็บและดำเนินการฮาร์ดแวร์ขุดประสิทธิภาพสูงจำนวนมาก^{[ 7 ]}

การขุด Bitcoin เป็นกิจกรรมที่มีการแข่งขันสูงมีการสังเกตเห็น " การแข่งขันด้านอาวุธ " ผ่านเทคโนโลยีการแฮชต่างๆ ที่ใช้ในการขุด Bitcoin ได้แก่ หน่วยประมวลผลกลาง (CPU) พื้นฐาน หน่วยประมวลผลกราฟิก (GPU) ระดับสูงอาร์เรย์เกตที่ตั้งโปรแกรมได้ (FPGA) และวงจรรวมเฉพาะแอปพลิเคชัน (ASIC) ซึ่งแต่ละเทคโนโลยีจะลดผลกำไรของเทคโนโลยีที่มีความเชี่ยวชาญน้อยกว่า ปัจจุบัน ASIC เฉพาะสำหรับ Bitcoin เป็นวิธีการหลักในการขุด Bitcoin และมีความเร็วมากกว่า GPU ถึง 300 เท่า ความยากของกระบวนการขุดจะถูกปรับเป็นระยะตามกำลังการขุดที่ใช้งานอยู่บนเครือข่าย เมื่อการขุด Bitcoin ยากขึ้น บริษัทผู้ผลิตฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์จึงมียอดขายผลิตภัณฑ์ ASIC ระดับสูงเพิ่มขึ้น^{[ 8 ]}

พลังการประมวลผลมักจะถูกรวมเข้าด้วยกันหรือ " รวมกลุ่ม " เพื่อลดความผันแปรของรายได้ของนักขุด เครื่องขุดแต่ละเครื่องมักจะต้องรอเป็นเวลานานเพื่อยืนยันบล็อกของธุรกรรมและรับเงิน ในกลุ่ม นักขุดที่เข้าร่วมทั้งหมดจะได้รับเงินทุกครั้งที่เซิร์ฟเวอร์ที่เข้าร่วมแก้บล็อกได้สำเร็จ การชำระเงินนี้ขึ้นอยู่กับปริมาณงานที่นักขุดแต่ละคนได้มีส่วนร่วมในการช่วยค้นหาบล็อกนั้น และระบบการชำระเงินที่ใช้โดยกลุ่ม^{[ 9 ]}

ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของบิตคอยน์ได้รับการอธิบายไว้ในเอกสารวิชาการว่ามีความสำคัญ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเนื่องจากการใช้พลังงาน การปล่อยก๊าซเรือนกระจก และขยะอิเล็กทรอนิกส์การขุดบิตคอยน์ซึ่งเป็นกระบวนการที่สร้างบิตคอยน์ และดำเนินการธุรกรรมให้เสร็จสมบูรณ์นั้น ใช้พลังงานสูงและส่งผลให้เกิด การปล่อยก๊าซ คาร์บอน ^{[ 10 ]}จากรายงานอุตสาหกรรมการขุดดิจิทัลของเคมบริดจ์ปี 2025 ผู้ขุดที่ได้รับการสำรวจรายงานว่า 48% ของไฟฟ้าที่ใช้มาจากเชื้อเพลิงฟอสซิล และ 52% มาจากแหล่งพลังงานที่ยั่งยืน รวมถึงพลังงานหมุนเวียนและพลังงานนิวเคลียร์^{[ 11 ]}นอกจากนี้ บิตคอยน์ยังถูกขุดบนฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์ เฉพาะทาง ส่งผลให้เกิดขยะอิเล็กทรอนิกส์^{[ 12 ]}ณ ปี 2025 การศึกษาเชิงประจักษ์หลายชิ้นรายงานความสัมพันธ์ระหว่างการใช้ไฟฟ้าในการขุดบิตคอยน์ที่สูงขึ้นกับตัวชี้วัดความยั่งยืนด้านสิ่งแวดล้อมที่แย่ลง^{[ 13 ] [ 14 ] [ 15 ]}ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อมของบิตคอยน์ดึงดูดความสนใจของหน่วยงานกำกับดูแล นำไปสู่แรงจูงใจหรือข้อจำกัด ในเขตอำนาจศาลต่างๆ^{[ 16 ]}

การศึกษาในปี 2023 ในACS Sustainable Chemistry & Engineeringพบว่ามีผลประโยชน์ทางเศรษฐกิจที่อาจเกิดขึ้นจากการใช้การขุดบิตคอยน์ในการติดตั้งพลังงานหมุนเวียนที่วางแผนไว้ในสหรัฐอเมริกา^{[ 17 ]}

ตามธรรมเนียมแล้ว ธุรกรรมแรกในบล็อกจะเป็นธุรกรรมพิเศษที่สร้างบิตคอยน์ใหม่ซึ่งเป็นของผู้สร้างบล็อก นี่คือแรงจูงใจให้โหนดสนับสนุนเครือข่าย^{[ 2 ]}มันเป็นวิธีที่จะนำบิตคอยน์ใหม่เข้าสู่ระบบหมุนเวียน รางวัลสำหรับการขุดจะลดลงครึ่งหนึ่งทุกๆ 210,000 บล็อก เริ่มต้นที่ 50 บิตคอยน์ ลดลงเหลือ 25 ในปลายปี 2012 ลดลงอีกครั้งเหลือ 12.5 ในช่วงฤดูร้อนปี 2016 และเหลือ 6.25 บิตคอยน์ในปี 2020 การลดลงครึ่งหนึ่งครั้งล่าสุด ซึ่งเกิดขึ้นเมื่อวันที่ 20 เมษายน 2024 เวลา 00:09 น. UTC (ด้วยหมายเลขบล็อก 840,000) ลดรางวัลบล็อกเหลือ 3.125 บิตคอยน์^{[ 18 ]}คาดว่าจะมีการลดลงครึ่งหนึ่งครั้งต่อไปในปี 2028 เมื่อรางวัลบล็อกจะลดลงเหลือ 1.625 บิตคอยน์^{[ 19 ]}กระบวนการลดลงครึ่งหนึ่งนี้ถูกตั้งโปรแกรมให้ดำเนินต่อไปได้สูงสุด 64 ครั้งก่อนที่จะหยุดการสร้างเหรียญใหม่^{[ 20 ]}

ผู้ขุดแต่ละรายสามารถเลือกได้ว่าจะรวมหรือยกเว้นธุรกรรมใดจากบล็อก^{[ 21 ]}จำนวนธุรกรรมที่มากขึ้นในบล็อกไม่ได้หมายความว่าจะต้องใช้พลังการคำนวณมากขึ้นในการแก้ปัญหาบล็อกนั้น^{[ 21 ]}

ตามที่ระบุไว้ในเอกสารไวท์เปเปอร์ของ Nakamoto เป็นไปได้ที่จะตรวจสอบการชำระเงิน Bitcoin โดยไม่ต้องเรียกใช้โหนดเครือข่ายแบบเต็มรูปแบบ (การตรวจสอบการชำระเงินแบบง่าย, SPV) ผู้ใช้เพียงแค่ต้องการสำเนาส่วนหัวของบล็อกของเชนที่ยาวที่สุด ซึ่งสามารถหาได้จากการสอบถามโหนดเครือข่ายจนกว่าจะเห็นได้ชัดว่าได้รับเชนที่ยาวที่สุดแล้ว จากนั้นจึงรับ สาขา Merkle treeที่เชื่อมโยงธุรกรรมกับบล็อก การเชื่อมโยงธุรกรรมกับตำแหน่งในเชนแสดงให้เห็นว่าโหนดเครือข่ายยอมรับแล้ว และบล็อกที่เพิ่มเข้ามาหลังจากนั้นจะช่วยยืนยันเพิ่มเติม^{[ 2 ]}

มีการพิจารณาถึงการโจมตีที่อาจเกิดขึ้นได้หลายรูปแบบต่อเครือข่าย Bitcoin และการใช้งานเป็นระบบการชำระเงิน ไม่ว่าจะเป็นการโจมตีจริงหรือตามทฤษฎี โปรโตคอล Bitcoin มีคุณสมบัติหลายอย่างที่ปกป้องมันจากการโจมตีบางอย่าง เช่น การใช้จ่ายโดยไม่ได้รับอนุญาต การใช้จ่ายซ้ำซ้อน การปลอมแปลง Bitcoin และการแก้ไขบล็อกเชน การโจมตีอื่นๆ เช่น การขโมยคีย์ส่วนตัว จำเป็นต้องใช้ความระมัดระวังจากผู้ใช้^{[ 22 ] [ 23 ]}

การใช้จ่ายที่ไม่ได้รับอนุญาตจะลดลงได้ด้วยการใช้การเข้ารหัสแบบกุญแจสาธารณะและกุญแจส่วนตัวของบิตคอยน์ ตัวอย่างเช่น เมื่ออลิซส่งบิตคอยน์ให้บ็อบ บ็อบจะกลายเป็นเจ้าของบิตคอยน์คนใหม่ อีฟซึ่งกำลังสังเกตธุรกรรม อาจต้องการใช้บิตคอยน์ที่บ็อบเพิ่งได้รับ แต่เธอไม่สามารถลงนามในธุรกรรมได้หากไม่ทราบกุญแจส่วนตัวของบ็อบ^{[ 23 ]}

ปัญหาเฉพาะที่ระบบการชำระเงินทางอินเทอร์เน็ตต้องแก้ไขคือการใช้จ่ายซ้ำซ้อนซึ่งผู้ใช้จ่ายเหรียญเดียวกันให้กับผู้รับสองรายขึ้นไป ตัวอย่างของปัญหาดังกล่าวคือ หากอีฟส่งบิตคอยน์ให้อลิซ และต่อมาส่งบิตคอยน์เดียวกันนั้นให้บ็อบ เครือข่ายบิตคอยน์ป้องกันการใช้จ่ายซ้ำซ้อนโดยการบันทึกการโอนบิตคอยน์ทั้งหมดลงในบัญชีแยกประเภท (บล็อกเชน) ที่ผู้ใช้ทุกคนสามารถมองเห็นได้ และรับรองว่าบิตคอยน์ที่โอนทั้งหมดนั้นยังไม่เคยถูกใช้ไปก่อนหน้านี้^{[ 23 ] : 4}

หากอีฟเสนอจ่ายบิตคอยน์ให้อลิซเพื่อแลกกับสินค้าและลงนามในธุรกรรมที่เกี่ยวข้อง ก็ยังเป็นไปได้ที่เธอจะสร้างธุรกรรมอื่นในเวลาเดียวกันโดยส่งบิตคอยน์เดียวกันไปให้บ็อบ ตามกฎแล้ว เครือข่ายจะยอมรับเพียงธุรกรรมเดียวเท่านั้น นี่เรียกว่าการโจมตีแบบแข่งขัน (race attack ) เนื่องจากมีการแข่งขันกันระหว่างผู้รับเพื่อยอมรับธุรกรรมก่อน อลิซสามารถลดความเสี่ยงของการโจมตีแบบแข่งขันได้โดยกำหนดว่าเธอจะไม่ส่งมอบสินค้าจนกว่าการชำระเงินของอีฟให้กับอลิซจะปรากฏในบล็อกเชน^{[ 24 ]}

การโจมตีแบบ race attack ชนิดหนึ่ง (ซึ่งถูกเรียกว่า Finney attack โดยอ้างอิงถึง Hal Finney) จำเป็นต้องมีผู้ขุดร่วมด้วย แทนที่จะส่งคำขอชำระเงินทั้งสอง (เพื่อจ่ายให้ Bob และ Alice ด้วยเหรียญเดียวกัน) ไปยังเครือข่าย Eve จะส่งคำขอชำระเงินของ Alice ไปยังเครือข่ายเท่านั้น ในขณะที่ผู้สมรู้ร่วมคิดพยายามขุดบล็อกที่รวมการชำระเงินให้กับ Bob แทนที่จะเป็น Alice มีความเป็นไปได้ที่ผู้ขุดที่ทุจริตจะประสบความสำเร็จก่อนเครือข่าย ในกรณีนี้การชำระเงินให้กับ Alice จะถูกปฏิเสธ เช่นเดียวกับการโจมตีแบบ race attack ทั่วไป Alice สามารถลดความเสี่ยงของการโจมตีแบบ Finney ได้โดยการรอให้การชำระเงินถูกรวมอยู่ในบล็อกเชน^{[ 25 ]}

แต่ละบล็อกที่ถูกเพิ่มเข้าไปในบล็อกเชน โดยเริ่มจากบล็อกที่มีธุรกรรมที่กำหนด จะเรียกว่าการยืนยันธุรกรรมนั้น ตามหลักการแล้ว ผู้ค้าและผู้ให้บริการที่รับชำระเงินด้วยบิตคอยน์ควรจะรอการยืนยันอย่างน้อยสองสามรายการเพื่อกระจายไปทั่วเครือข่ายก่อนที่จะสรุปว่าการชำระเงินเสร็จสมบูรณ์ ยิ่งผู้ค้ารอการยืนยันมากเท่าไหร่ ก็ยิ่งยากขึ้นสำหรับผู้โจมตีที่จะย้อนกลับธุรกรรมได้สำเร็จ เว้นแต่ว่าผู้โจมตีจะควบคุมพลังของเครือข่ายมากกว่าครึ่งหนึ่ง ซึ่งในกรณีนี้เรียกว่าการโจมตี 51% หรือการโจมตีส่วนใหญ่^{[ 26 ]} แม้ว่าจะยากขึ้นสำหรับผู้โจมตีที่มีขนาดเล็กกว่า แต่ก็อาจมีแรงจูงใจทางการเงินที่ทำให้การโจมตีแก้ไขประวัติมีกำไร^{[ 27 ]}

หลักการเข้ารหัสลับที่ใช้โดย Bitcoin เป็นแบบก่อนควอนตัม ดังนั้นจึงมีความเสี่ยงต่อการโจมตีจากฝ่ายตรงข้ามที่มีคอมพิวเตอร์ควอนตัมอเนกประสงค์ที่เกี่ยวข้องกับการเข้ารหัสลับ^{[ 28 ]}

โปรโตคอล Bitcoin ใช้อัลกอริทึมลายเซ็นดิจิทัลเส้นโค้งวงรี (ECDSA) เพื่อลงนามและตรวจสอบธุรกรรม ECDSA มีความเสี่ยงต่อการโจมตีจากคอมพิวเตอร์ควอนตัมเนื่องจากการพึ่งพาความปลอดภัยของปัญหาลอการิทึมแบบไม่ต่อเนื่อง^{[ 29 ]}โปรโตคอล Bitcoin อนุญาตให้ผู้ส่งส่ง Bitcoin ไปยังแฮชของคีย์สาธารณะของผู้รับ แฮชจะปกปิดคีย์สาธารณะของผู้รับและจึงทนต่อควอนตัมได้ตราบใดที่ยังไม่ได้ใช้จ่าย อย่างไรก็ตาม เพื่อให้ผู้รับสามารถทำธุรกรรมกับ Bitcoin ที่ได้รับ ผู้รับจะต้องประกาศคีย์สาธารณะของตน การประกาศนี้อาจทำให้ผู้โจมตีที่ใช้ควอนตัมสามารถดึงคีย์ส่วนตัวจากคีย์สาธารณะและขโมย Bitcoin ได้

นอกจากนี้ ความปลอดภัยของการพิสูจน์การทำงานอาจมีความเสี่ยงต่อคอมพิวเตอร์ควอนตัมอเนกประสงค์ที่มีความลึกและความเสถียรเพียงพอที่จะทำการแฮชได้อัลกอริทึมของ Groverสามารถนำไปใช้กับการพิสูจน์การทำงานแบบแฮชของโปรโตคอล Bitcoin เพื่อลดเวลาที่ใช้ในการค้นหา nonce ที่ถูกต้องลงเป็นกำลังสอง หากมีคอมพิวเตอร์ควอนตัมดังกล่าวที่สามารถดำเนินการอัลกอริทึมของ Grover บนบล็อกเชนแบบพิสูจน์การทำงานที่ใช้แฮชได้ ผู้โจมตีก็มีแนวโน้มที่จะสามารถทำการโจมตี 51% ได้เนื่องจากความเร็วที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก^{[ 30 ]}

ความสามารถในการปรับขนาดของ Bitcoinหมายถึงความสามารถของ เครือข่าย Bitcoinในการจัดการข้อมูลธุรกรรมจำนวนมากบนแพลตฟอร์ม^{[ 31 ]}บันทึก (ที่รู้จักกันในชื่อบล็อก ) ในบล็อกเชน ของ Bitcoin มีขนาดและความถี่จำกัดเพื่อจัดลำดับความสำคัญด้านความปลอดภัยและการกระจายอำนาจโดยการรักษาต้นทุนในการทำงานของโหนด Bitcoin ให้เหมาะสม^{[ 32 ] [ 33 ]}ด้วยเวลาสร้างบล็อกโดยเฉลี่ย 10 นาทีและขนาดบล็อกสูงสุดประมาณ 1 เมกะไบต์ เลเยอร์พื้นฐานจะประมวลผลธุรกรรมประมาณ 3.3 ถึง 7 รายการต่อวินาที^{[ 34 ] : บทที่ 2 [ 32 ]}

ส่งผลให้มีการนำโซลูชัน Layer 2 หลายอย่างมาใช้เครือข่าย Lightning Networkช่วยให้การชำระเงินรวดเร็วและมีค่าธรรมเนียมต่ำ โดยจะทำการชำระบัญชีบนเลเยอร์พื้นฐานของ Bitcoin เครือข่าย Liquid Networkเป็นไซด์เชนที่สร้างขึ้นบน Bitcoin ซึ่งประมวลผลบล็อกทุกนาทีแทนที่จะเป็นทุก 10 นาที^{[ 35 ] [ 36 ]}

การเปิดเผยตัวตนเป็นกลยุทธ์ในการทำเหมืองข้อมูลซึ่งข้อมูลนิรนามจะถูกอ้างอิงข้ามกับแหล่งข้อมูลอื่น ๆ เพื่อระบุแหล่งข้อมูลนิรนามนั้นอีกครั้ง พร้อมกับการวิเคราะห์กราฟธุรกรรมซึ่งอาจเปิดเผยการเชื่อมต่อระหว่างที่อยู่บิตคอยน์ (นามแฝง) ^{[ 22 ] [ 37 ]}มีการโจมตีที่เป็นไปได้^{[ 38 ]}ซึ่งเชื่อมโยงนามแฝงของผู้ใช้กับที่อยู่ IP ของเขา หากผู้ใช้งานใช้Torการโจมตีจะรวมถึงวิธีการแยกผู้ใช้งานออกจากเครือข่าย Tor บังคับให้พวกเขาใช้ที่อยู่ IP จริงสำหรับการทำธุรกรรมใด ๆ ต่อไป ค่าใช้จ่ายของการโจมตีเครือข่ายบิตคอยน์ทั้งหมดคาดว่าจะต่ำกว่า 1,500 ยูโรต่อเดือน ณ ปี 2014 ^{[ 38 ]}

• รายชื่อโปรโตคอลเครือข่าย