เครือข่ายบิตคอยน์
เครือข่ายบิตคอยน์ () เป็นระบบการจ่ายเงินที่ดำเนินงานโดยใช้โพรโทคอลวิทยาการเข้ารหัสลับ
คือผู้ใช้จะส่งหรือรับบิตคอยน์ ซึ่งเป็นเงินคริปโทสกุลหนึ่ง โดยแพร่สัญญาณเป็นข้อความที่ได้ลงนามแบบดิจิทัลไปยังเครือข่าย ผ่านการใช้โปรแกรมกระเป๋าเงินคริปโท (cryptocurrency wallet) 
ธุรกรรมจะบันทึกไว้ในฐานข้อมูลสาธารณะแบบกระจายและมีสำเนาซ้ำซ้อนที่เรียกว่า บล็อกเชน 
โดยเครือข่ายจะถึงความเห็นพ้องเกี่ยวกับสถานะบัญชีผ่านระบบ Proof-of-work system ซึ่งเรียกว่า ไมนิง/การขุดหาเหรียญ
บุคคลหรือกลุ่มบุคคลผู้ใช้นามแฝง ซาโตชิ นากาโมโตะ ผู้ออกแบบบิตคอยน์อ้างว่า การออกแบบและการทำให้เกิดผลได้เริ่มในปี 2007
แล้วต่อมาจึงเผยแพร่เป็นซอฟต์แวร์แบบโอเพนซอร์ซในปี 2009
เครือข่ายมีโครงสร้างไม่มากเพื่อให้สามารถแชร์ธุรกรรมได้
คือ การมีเครือข่ายสถานีอาสาแบบไร้ศูนย์ ซึ่งออกแบบให้ทำงานเฉพาะกิจ ก็เพียงพอแล้ว
ข้อความจะแพร่สัญญาณ (broadcast) ในรูปแบบพยายามดีที่สุด (best-effort delivery) โดยสถานีต่าง ๆ จะสามารถออกจากเครือข่าย แล้วกลับเข้าร่วมใหม่ตามใจชอบ
เมื่อเชื่อมกับเครือข่ายใหม่ สถานีก็จะดาวน์โหลดและพิสูจน์ยืนยันบล็อกใหม่ ๆ จากสถานีอื่น ๆ เพื่อบูรณาการก๊อปปี้บล็อกเชนของตนเอง
ความเป็นเจ้าของบิตคอยน์จะระบุได้โดยลำดับธุรกรรมที่ลงนามดิจิทัลเริ่มตั้งแต่การสร้างบิตคอยน์
เจ้าของบิตคอยน์จะโอนเงินโดยลงนามดิจิทัลเพื่อให้แก่เจ้าของคนต่อไปคล้ายกับการสลักหลังเช็ค โดยผ่านธุรกรรมของบิตคอยน์
และผู้รับจ่ายก็สามารถตรวจสอบธุรกรรมก่อน ๆ เพื่อยืนยันโซ่ความเป็นเจ้าของ
แต่ไม่เหมือนกับการสลักหลังเช็ค ธุรกรรมของบิตคอยน์จะย้อนคืนไม่ได้ ซึ่งกำจัดความเสี่ยงการฉ้อฉลโดยการขอเงินคืนจากสถาบันการเงินซึ่งเป็นคนกลาง เช่น chargeback fraud
แม้จะสามารถทำธุรกรรมต่อเหรียญ ๆ หนึ่ง แต่ก็จะทำให้จัดการได้ยากถ้าบังคับให้ทำธุรกรรมต่างหาก ๆ สำหรับบิตคอยน์แต่ละเหรียญทั้งหมดที่ต้องการโอน
ดังนั้น ธุรกรรมจึงสามารถโอนเหรียญจากธุรกรรม "ขาเข้า" หลายธุรกรรม ไปยังที่อยู่ "ขาออก" หลายที่อยู่ 
ซึ่งทำให้สามารถแตกเหรียญและรวมเหรียญได้
ธุรกรรมที่สามัญจะมีธุรกรรมขาเข้าเดียวที่มีเงินจำนวนมากกว่า หรือธุรกรรมขาเข้าหลายอันซึ่งรวบรวมจำนวนบิตคอยน์ที่น้อยกว่า และจะมีบัญชีขาออกหนึ่งหรือสองบัญชี คือ บัญชีที่จะจ่าย และถ้ามี การทอนเงินคืนไปยังบัญชีเจ้าของ
ความต่างระหว่างเงินเข้าและเงินออกในธุรกรรมหนึ่ง ๆ จะเป็นค่าธรรมเนียมของผู้ขุดหาเหรียญ ซึ่งเป็นผู้บันทึกธุรกรรม
เพื่อตั้งบริการตราเวลาแบบกระจายโดยใช้เครือข่ายเพียร์ทูเพียร์ บิตคอยน์ใช้ระบบพิสูจน์ว่าได้ทำงาน (proof-of-work system)
งานบริการเช่นนี้บ่อยครั้งเรียกว่า การขุดหาบิตคอยน์ (bitcoin mining)
ค่าแฮชที่เป็นค่าพิสูจน์จะต้องค้นพบ ไม่ใช่อะไรที่สามารถรู้ล่วงหน้าได้
เป็นงานที่ใช้พลังงานมาก
ค่าไฟฟ้าอาจเป็นค่าใช้จ่ายถึง 90% ของผู้ขุดหาเหรียญ
ศูนย์ข้อมูลในจีน ซึ่งออกแบบเพื่อขุดหาเหรียญบิตคอยน์โดยหลัก คาดว่าจะต้องใช้พลังงานไฟฟ้าถึง 135 เมกะวัตต์
การบังคับให้พิสูจน์ว่าได้ทำงานเพื่อเป็นค่าแฮชของบล็อก เป็นนวัตกรรมหลักของซาโตชิ นากาโมโตะ
กระบวนการขุดหาเหรียญจะต้องหาบล็อกที่เมื่อคำนวณค่าแฮชสองครั้งด้วย SHA-256 จะให้ตัวเลขน้อยกว่าเกณฑ์ความยากลำบากที่ตั้งไว้
แม้งานที่ต้องทำโดยเฉลี่ยจะเพิ่มขึ้นแบบผกผันกับความยากลำบากของเกณฑ์ที่ว่า (คือตัวเลขน้อยลงเท่าไร ก็ยากขึ้นเท่านั้น) ค่าสามารถยืนยันพิสูจน์ว่าถูกต้องได้โดยการคำนวณค่าแฮชสองครั้งเพียงรอบเดียว
สำหรับเครือข่ายตราเวลาของบิตคอยน์ ค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงานจะพบได้โดยเพิ่มค่า nonce ภายในบล็อก จนกระทั่งเจอค่าซึ่งทำให้ค่าแฮชของบล็อกมีบิต 0 นำหน้าตามจำนวนที่กำหนด
เมื่อได้ค่าแฮชที่ถูกต้องแล้ว บล็อกนั้นไม่สามารถเปลี่ยนได้โดยไม่คำนวณค่าแฮชใหม่
เพราะบล็อกต่อ ๆ มาก็จะต่อเป็นลูกโซ่ซึ่งแต่ละบล็อก ๆ ล้วนบันทึกค่าแฮชของบล็อกที่มาก่อนหน้า ถ้าจะเปลี่ยนบล็อก ๆ หนึ่งที่อยู่ในโซ่แล้ว ก็หมายความว่าต้องเปลี่ยนบล็อกต่อ ๆ มาแล้วคำนวณค่าแฮชของบล็อกที่เกี่ยวข้องทั้งหมด
ความเห็นพ้องของสถานีส่วนใหญ่ในระบบบิตคอยน์ จะแสดงโดยโซ่ที่ยาวสุด ซึ่งต้องใช้ความพยายามมากสุดเพื่อสร้าง
ดังนั้น ถ้าสถานีที่ซื่อสัตย์เป็นผู้ควบคุมกำลังคอมพิวเตอร์โดยมาก โซ่ที่เที่ยงตรงก็จะงอกเร็วสุด
เพื่อจะแก้ข้อมูลในบล็อกอดีต ผู้ทำการไม่ชอบจะต้องคำนวณค่าพิสูจน์ว่าได้ทำงานของบล็อกนั้น และของบล็อกต่อ ๆ มาหลังจากนั้น แล้วทำการได้มากกว่าสถานีที่ซื่อสัตย์
โอกาสที่ผู้ทำการไม่ชอบซึ่งทำงานได้ช้ากว่า จะทำการตามโซ่ที่เที่ยงตรงได้ทัน จะลดลงอย่างเป็นเลขยกกำลังเมื่อมีบล็อกใหม่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ
เพื่อชดเชยความเร็วของฮาร์ดแวร์ที่เพิ่มขึ้นเรื่อย ๆ และความสนใจในการสร้างบล็อกที่มากน้อยต่าง ๆ กันตามเวลา ความยากในการหาค่าแฮชจะปรับทุก ๆ 2 อาทิตย์โดยคร่าว ๆ
ถ้าสร้างบล็อกได้เร็วเกินไป ก็จะทำให้ยากขึ้นโดยต้องคำนวณค่าแฮชเพิ่มขึ้นเพื่อสร้างบล็อกใหม่ (ซึ่งเป็นการสร้างหน่วยเงินใหม่ด้วย)
การขุดหาเหรียญบิตคอย์เป็นเรื่องที่ต้องแข่งขัน
มี "การแข่งขันในทางอาวุธ" คือแข่งใช้เทคโนโลยีต่าง ๆ เพื่อคำนวณแฮชในการขุดหาบิตคอยน์ รวมทั้งหน่วยประมวลผลกลางธรรมดา ๆ หน่วยประมวลผลกราฟิกส์ไฮเอนด์ซึ่งเป็นอุปกรณ์สามัญในคอมพิวเตอร์สำหรับเกมมิง เอฟพีจีเอ และวงจรรวมเฉพาะงาน (ASIC) ซึ่งแต่ละอย่างล้วนลดผลกำไรที่ได้จากเทคโนโลยีที่เฉพาะพิเศษน้อยกว่า
ASIC เฉพาะบิตคอยน์ปัจจุบันเป็นวิธีการหลักเพื่อขุดหาบิตคอยน์ และเอาชนะความเร็วของ GPU ได้อาจถึง 300 เท่า
เพราะบิตคอยน์ขุดหาได้ยากขึ้น บริษัทผลิตฮาร์ดแวร์คอมพิวเตอร์จึงขายผลิตภัณฑ์ ASIC ในชั้นสูงได้มากขึ้น
กำลังของคอมพิวเตอร์บ่อยครั้งจะแชร์กันเป็นกลุ่ม (mining pool) เพื่อลดความไม่แน่นอนของรายได้ผู้ขุดหาเหรียญ
เพราะผู้ขุดหาเหรียญแบบบุคคล บ่อยครั้งต้องรอนานเพื่อโอกาสยืนยันพิสูจน์บล็อกธุรกรรมแล้วได้รับค่าทดแทน
แต่เมื่อทำเป็นกลุ่ม ผู้ขุดเหรียญทั้งหมดจะได้ค่าทดแทนทุก ๆ ครั้งที่สมาชิกในกลุ่มได้สร้างบล็อกที่ถูกต้องขึ้น
โดยค่าทดแทนที่ได้จะขึ้นอยู่กับงานที่ผู้ขุดหาเหรียญทำในการหาค่าแฮชของบล็อกที่ว่านั้น
ศูนย์ข้อมูลบิตคอยน์มักจะไม่แสดงตัวและอยู่กระจายไปทั่วโลก แม้ก็มักจะรวมกันอยู่ในที่ไฟฟ้ามีราคาถูก
ในข่าวปี 2013 นักข่าวได้ประเมินการใช้พลังงานเพื่อขุดหาบิตคอยน์ที่ประมาณ 40.9 เมกะวัตต์ (982 เมกะวัตต์-ชั่วโมง ต่อวัน) ซึ่งบางคนเรียกว่าเป็นภัยพิบัติทางสิ่งแวดล้อม
ในปี 2014 นักข่าวอีกท่านประเมินการใช้พลังงานที่ 80.7 เมกะวัตต์
โดยปี 2015 นิตยสาร "The Economist" ประเมินว่า แม้ถ้าผู้ขุดหาเหรียญทั้งหมดใช้อุปกรณ์/สถานที่อำนวยกิจที่ทันสมัย การใช้พลังงานไฟฟ้ารวมกันจะอยู่ที่ 166.7 เมกะวัตต์ (หรือ 1.46 เทระวัตต์-ชั่วโมง ต่อปี)
เพื่อลดค่าใช้จ่าย ผู้ขุดหาบิตคอยน์ได้จัดตั้งในที่ต่าง ๆ เช่น ประเทศไอซ์แลนด์ที่พลังงานความร้อนใต้พิภพมีราคาถูก และการทำความเย็นด้วยอากาศเขตอาร์กติกเป็นของฟรี
ส่วนผู้ขุดหาบิตคอยน์ชาวจีนบางคนใช้ไฟฟ้าจากพลังงานน้ำในทิเบตเพื่อลดค่าใช้จ่าย
มุมมองกว้าง ๆ ของกระบวนการขุดหาบิตคอยน์ก็คือ
โดยกฎแล้ว ธุรกรรมแรกของบล็อกเป็นธุรกรรมพิเศษที่สร้างบิตคอยน์ใหม่ซึ่งผู้สร้างบล็อกจะเป็นเจ้าของ
ซึ่งเป็นแรงจูงใจให้สถานีต่าง ๆ สนับสนุนเครือข่าย
และยังเป็นวิธีสร้างบิตคอยน์ใหม่เข้าระบบ
แต่รางวัลการขุดเหรียญจะลดลงครึ่งหนึ่งทุก ๆ 210,000 บล็อก
โดยเริ่มที่ 50 เหรียญ ลดลงเหรือ 25 เหรียญปลายปี 2012 แล้วเหลือ 12.5 เหรียญในปี 2016
กระบวนการลดรางวัลครึ่งหนึ่งนี้ ได้โปรแกรมให้เกิด 64 ครั้ง ก่อนจะยุติการสร้างเหรียญใหม่ ๆ อีกต่อไป
มีการพิจารณาถึงวิธีการใช้เครือข่ายบิตคอยน์ซึ่งเป็นระบบการจ่ายเงินโดยไม่ชอบ ไม่ว่าจะโดยความจริงหรือโดยทฤษฏี
โพรโทคอลของบิตคอยน์สามารถป้องกันการใช้โดยมิชอบที่ว่าบางอย่าง เช่น การใช้จ่ายโดยไม่ได้รับอนุญาต การใช้จ่ายเกินกว่าครั้ง (double spending) การปลอมบิตคอยน์ และการเปลี่ยนข้อมูลในบล็อกเชน
ส่วนการกระทำโดยมิชอบอื่น ๆ เช่น การขโมยกุญแจส่วนตัว (private key) ผู้ใช้ต้องระวังเอง
การใช้จ่ายโดยไม่ได้อนุญาตจะป้องกันโดยเทคนิควิทยาการเข้ารหัสลับคือกุญแจสาธารณะ-ส่วนตัว (การเข้ารหัสลับแบบกุญแจอสมมาตร)
ยกตัวอย่างเช่น 
เมื่ออะลิซโอนบิตคอยน์ให้บ๊อบ บ๊อบก็จะกลายเป็นเจ้าของใหม่ของบิตคอยน์นั้น ๆ 
อีฟผู้สังเกตเห็นธุรกรรมอาจจะต้องการขโมยใช้บิตคอยน์ที่บ๊อบพึ่งได้
แต่เธอก็จะไม่สามารถลงนามอย่างถูกต้องเพื่อสร้างธุรกรรมใหม่โดยไม่รู้กุญแจส่วนตัวของบ๊อบ
ปัญหาเฉพาะอย่างหนึ่งที่ระบบจ่ายเงินทางอินเทอร์เน็ตต้องแก้ได้ก็คือ การใช้จ่ายเกินกว่าครั้ง (double spending) ที่ผู้ใช้โอนเหรียญเดียวกันให้แก่บุคคลสองคน
ตัวอย่างก็คือ อีฟส่งบิตคอยน์ไปให้อะลิซแล้วก็ส่งเหรียญเดียวกันไปให้บ๊อบอีก
เครือข่ายบิตคอยน์ป้องกันการกระทำมิชอบเช่นนี้ได้ โดยบันทึกการโอนบิตคอยน์ทั้งหมดในบัญชีแยกประเภท (คือในบล็อกเชน) ที่ทุกคนสามารถเห็น
และยืนยันก่อนว่า บิตคอยน์ที่ต้องการโอนทั้งหมดยังไม่เคยใช้ในอดีต
ถ้าอีฟโอนบิตคอยน์ให้อะลิซเพื่อแลกเปลี่ยนกับสินค้าโดยลงนามในธุรกรรม ก็ยังเป็นไปได้ที่เธอจะสร้างธุรกรรมอีกรายการหนึ่งในเวลาเดียวกันแล้วส่งบิตคอยน์เดียวกันไปให้บ๊อบ
แต่โดยกฎ เครือข่ายจะรับธุรกรรมเดียวเท่านั้น
นี่เรียกว่า การกระทำไม่ชอบโดยการแข่ง (race attack) เนื่องจากมีการแข่งว่า ธุรกรรมรายการไหนจะได้การยอมรับก่อน
อะลิซสามารถลดความเสี่ยงการกระทำไม่ชอบเช่นนี้โดยมีข้อแม้ว่า จะไม่ส่งสินค้าให้จนกว่าการโอนบิตคอยน์ให้เธอจะปรากฏในบล็อกเชน
รูปแบบอีกอย่างหนึ่งของการกระทำไม่ชอบโดยการแข่ง (โดยตั้งชื่อว่า Finney attack ตามชื่อนักวิทยาการคอมพิวเตอร์ Hal Finney) จะต้องได้การร่วมมือจากผู้ขุดหาเหรียญ
แทนที่จะส่งคำสั่งจ่ายบ๊อบและอะลิซจากเหรียญเดียวกันทั้งสองรายการไปยังเครือข่าย 
อีฟส่งคำสั่งจ่ายอะลิซเท่านั้นไปยังเครือข่าย ในขณะที่คนขุดหาเหรียญผู้สมรู้ร่วมคิดพยามสร้างบล็อกที่สั่งจ่ายให้บ๊อบแทน
มีความเป็นไปได้ว่า ผู้สมรู้ร่วมคิดจะสร้างบล็อกสำเร็จก่อนเครือข่าย ในกรณีนี้ การจ่ายให้อะลิซจะถูกยกเลิก
เช่นเดียวกับการกระทำไม่ชอบโดยการแข่งธรรมดา อะลิซสามารถลดความเสี่ยงกรณีนี้ โดยรอให้การจ่ายปรากฏในบล็อกเชนก่อน
แต่ละบล็อกที่ต่อเข้ากับบล็อกเชน เริ่มตั้งแต่บล็อกธุรกรรมที่เป็นประเด็น จะเรียกได้ว่า เป็นการยืนยันธุรกรรมนั้น ๆ 
เพื่อความปลอดภัย ร้านค้าบริการที่ได้รับเงินเป็นบิตคอยน์ ควรจะรอการยืนยันที่ส่งกระจายไปยังเครือข่ายอย่างน้อยหนึ่งครั้ง ก่อนจะสมมุติว่าจ่ายแล้ว
และยิ่งได้การยืนยันมากขึ้นเท่าไร การใช้ระบบโดยไม่ชอบเพื่อยกเลิกธุรกรรมนั้น ๆ ในบล็อกเชน ก็จะยากขึ้นเท่านั้น ยกเว้นถ้าผู้ทำการไม่ชอบควบคุมกำลังเครือข่ายเกินกว่าครึ่ง ซึ่งเป็นกรณีที่เรียกว่าการกระทำไม่ชอบโดย 51% (51% attack)
การระบุตัวผู้ใช้ (deanonymisation) เป็นกลยุทธ์การทำเหมืองข้อมูลที่นำข้อมูลนิรนามไปเทียบกับแหล่งข้อมูลอื่น เพื่อระบุตัวของผู้ใช้ในข้อมูลนิรนาม
เป็นการกระทำนอกเหนือจากการวิเคราะห์กราฟธุรกรรม (transaction graph analysis) ซึ่งอาจแสดงการเชื่อมต่อกันระหว่างที่อยู่บิตคอยน์ต่าง ๆ ซึ่งเท่ากับกำหนดนามแฝง
ยังมีการกระทำไม่ชอบอย่างหนึ่ง
ซึ่งสามารถเชื่อมนามแฝงกับเลขที่อยู่ไอพีได้
คือ ถ้าสถานีเพียร์นั้นใช้ทอร์ (เครือข่ายนิรนาม) การกระทำไม่ชอบนั้นอาจใช้วิธีแยกสถานีเพียร์นั้นออกจากเครือข่ายทอร์ บังคับให้สถานีต้องใช้เลขที่อยู่ไอพีจริงเพื่อทำธุรกรรมต่อ ๆ มา
เป็นการกระทำไม่ชอบที่ใช้กลไกของบิตคอยน์เพื่อส่งต่อที่อยู่ของสถานีเพียร์และกลไกเพื่อป้องกันการโจมตีโดยปฏิเสธการให้บริการ
ค่าใช้จ่ายเพื่อทำกรรมโดยไม่ชอบเช่นนี้สำหรับเครือข่ายบิตคอยน์ทั้งหมดจะไม่เกิน €1,500 (ประมาณ 57,939 บาท) ต่อเดือน
ผู้ขุดเหรียญสามารถเลือกว่า ธุรกรรมไหนจะรวมเข้าหรือเว้นออกจากบล็อกที่ตนสร้าง
จำนวนธุรกรรมที่มากกว่าภายในบล็อกไม่ได้หมายความว่า จะต้องใช้กำลังมากกว่าเพื่อคำนวณค่าแฮชของบล็อก
เมื่อได้รับธุรกรรมรายการใหม่ สถานีจะต้องพิสูจน์ความถูกต้อง โดยเฉพาะก็คือ ตรวจสอบว่า เงินเพื่อใช้ในธุรกรรมยังไม่เคยได้ใช้
เพื่อจะเช็ค สถานีจะต้องเข้าถึงบล็อกเชนได้
ผู้ใช้ที่ไม่เชื่อเพียร์ในเครือข่าย จะต้องเก็บก๊อปปี้ของบล็อกเชนทั้งหมด เพื่อให้ยืนยันพิสูจน์ข้อมูลขาเข้าได้
ดังที่กล่าวไว้ในเอกสารของนากาโมโตะ การยืนยันการโอนบิตคอยน์เป็นไปได้โดยไม่ต้องเป็นสถานีเครือข่ายแบบสมบูรณ์ (เป็นวิธีการยืนยันที่เขาเรียกว่า Simplified Payment Verification, SPV)
ผู้ใช้เพียงต้องมีก๊อปปี้ส่วนหัวของบล็อกที่อยู่ในโซ่ยาวสุด ซึ่งหาได้โดยสอบถามสถานีในเครือข่ายจนกระทั่งชัดเจนว่า นี่เป็นโซ่ยาวสุด
แล้วจึงขอรับเอาต้นไม้แฮชที่เชื่อมกับธุรกรรมของบล็อกที่ต้องการ
การอยู่ในบล็อกของธุรกรรมแสดงว่า สถานีเครือข่ายได้ยอมรับมันแล้ว และบล็อกที่ต่อมา ๆ ภายหลังก็เป็นการยืนยันธุรกรรมที่ยิ่งขึ้น ๆ
แม้การบันทึกไฟล์ดิจิทัลอะไรก็ได้ในบล็อกเชนจะทำได้ แต่ขนาดธุรกรรมยิ่งใหญ่เท่าไร ค่าธรรมเนียมก็อาจจะมากขึ้นเท่านั้น
มีรายการต่าง ๆ ที่ได้รวมฝากไว้กับบล็อกเชน รวมทั้ง
การใช้บิตคอยน์โดยอาชญากรได้ดึงดูดความสนใจจากองค์การควบคุมการเงินของรัฐ รัฐสภา เจ้าหน้าที่บังคับกฎหมาย และสื่อ
เช่น
สำนักสื่อข่าวหลายแห่งได้อ้างว่า บิตคอยน์เป็นที่นิยมก็เพราะสามารถใช้ซื้อสินค้าผิดกฎหมาย
ในปี 2014 นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยเคนทักกีพบ "หลักฐานที่ชัดเจนว่า นักเลงสร้างโปรแกรมคอมพิวเตอร์และอาชญากรรม เป็นตัวขับความสนใจในบิตคอยน์ แต่ไม่พบหรือพบน้อยซึ่งแรงบันดาลใจทางการเมืองหรือการลงทุน"
นักวิจัยที่มหาวิทยาลัยคาร์เนกีเมลลอนได้ประเมินว่า ในปี 2012 4.5%-9% ของธุรกรรมของบิตคอยน์ในศูนย์แลกเปลี่ยนทั่วโลก เป็นไปเพื่อการซื้อสินค้าในตลาดมืด (dark web) แห่งเดียวคือ Silk Road
สื่อลามกอนาจารเด็ก
บริการฆาตกรรม
และอาวุธ
ก็กล่าวด้วยว่า มีขายในเว็บไซต์ตลาดมืดที่สามารถจ่ายด้วยบิตคอยน์
เนื่องจากตลาดดำเนินการอย่างนิรนามและไม่มีกฎหมายควบคุม จึงรู้ได้ยากว่า บริการเหล่านี้ทำให้จริง ๆ หรือว่าเป็นเพียงการฉ้อฉลหลอกลวงเอาบิตคอยน์
เจ้าหน้าที่ได้ปิดตลาดมืดเช่นนี้มาหลายแห่งแล้ว
เช่น เจ้าหน้าที่สหรัฐได้ปิดตลาด Silk Road ในเดือนตุลาคม 2013
ซึ่งลดมูลค่าของบิตคอยน์อย่างชั่วคราว
แต่ก็เกิดตลาดใหม่ ๆ ขึ้นทดแทนต่อมา และโดยต้นปี 2014 บรรษัทแพร่ภาพกระจายเสียงออสเตรเลีย (ABC) ได้รายงานว่า การปิดตลาด Silk Road มีผลน้อยมากต่อจำนวนคนออสเตรเลียที่ขายยาเสพติดออนไลน์ และจริง ๆ ได้เพิ่มจำนวนขึ้นด้วยซ้ำ
ในต้นปี 2014 เจ้าหน้าที่ชาวดัตช์ได้ปิดตลาด Utopia ซึ่งขายสินค้าผิดกฎหมายออน์ไลน์ และยึดบิตคอยน์ได้ 900 เหรียญ
ในปลายปี 2014 การทำงานร่วมกันระหว่างเจ้าหน้าที่ยุโรปและสหรัฐได้ปิดเว็บไซต์ตลาดมืด 400 แห่งรวมทั้งตลาดขายสินค้าผิดกฎหมาย Silk Road 2.0
ซึ่งได้พิพากษาลงโทษในหลายคดีแล้ว
ในเดือนธันวาคม 2014 นักธุรกิจและผู้สนับสนุนบิตคอยน์ Charlie Shrem ถูกตัดสินจำคุก 2 ปีเพราะอำนวยการส่งเงินหนึ่งล้านเหรียญสหรัฐ (ประมาณ 36 ล้านบาท) โดยอ้อมให้แก่เว็บไซต์ขายยาเสพติดในตลาด Silk Road
และในเดือนกุมภาพันธ์ 2015 เจ้าของตลาด (คือนาย Ross Ulbricht) ก็ถูกตัดสินจำคุกตลอดชีวิต
เว็บไซต์ตลาดมืดบางแห่งยังขโมยบิตคอยน์จากลูกค้า
ชุมชนบิตคอยน์เรียกไซท์หนึ่งคือ Sheep Marketplace ว่าเป็นการฉ้อฉลหลอกลวงเมื่อมันยุติการให้ถอนบิตคอยน์แล้วหลังจากนั้นปิดตลาดโดยอ้างว่าบิตคอยน์ถูกขโมย
ในอีกกรณีหนึ่ง บัญชีบิตคอยน์ที่ให้คนกลางถือไว้เพื่ออำนวยการซื้อขายสินค้า (escrow account) ของอีกตลาดหนึ่งถูกแฮ็กเมื่อต้นปี 2014
ตามมูลนิธิเฝ้าดูอินเทอร์เน็ต (Internet Watch Foundation, IWF) ซึ่งเป็นองค์กรการกุศลในสหราชอาณาจักร มีการใช้บิตคอยน์เพื่อซื้อสื่อลามกอนาจารเด็ก และมีเว็บไซต์เช่นนี้เกือบ 200 แห่งที่รับมันแทนเงิน
แต่บิตคอยน์ก็ไม่ใช่วิธีเดียวเพื่อซื้อสื่อลามกอนาจารเด็กออนไลน์ หัวหน้าของหน่วยอาชญากรรมไซเบอร์ของยูโรโพล (Europol) ได้กล่าวไว้ว่า "ทั้ง Ukash และ Paysafecard (ซึ่งเป็นระบบจ่ายเงินที่ไม่ใช่เงินคริปโท) ต่างก็ได้ใช้เพื่อจ่ายค่าสิ่งเหล่านี้"
แต่รายการของ IWF ก็มีเว็บไซต์ประมาณ 30 แห่งที่รับแต่บิตคอยน์เท่านั้น
บางแห่งก็ได้ปิดลงแล้ว เช่น เว็บไซต์ที่ได้เงินลงทุนแบบ crowdfunding ที่มุ่งสร้างสื่อลามกอนาจารเด็กใหม่ ๆ
นอกจากนั้น มีการเติมไฮเปอร์ลิงก์ที่ชี้เว็บไซต์สื่อลามกอนาจารเด็กใส่บล็อกเชน โดยเป็นข้อมูลตามอำเภอใจที่สามารถใส่ได้เมื่อทำธุรกรรม
บิตคอยน์อาจใช้ฟอกเงินได้ไม่ดี เพราะธุรกรรมทั้งหมดเป็นข้อมูลสาธารณะ
แต่เจ้าหน้าที่ต่าง ๆ รวมทั้งองค์การควบคุมธนาคารยุโรป (European Banking Authority)
สำนักงานสอบสวนกลางสหรัฐ
และคณะทำงานเฉพาะกิจทางการเงิน (Financial Action Task Force) ของจี7
ล้วนแสดงความเป็นห่วงว่า บิตคอยน์อาจใช้เพื่อฟอกเงิน
ในต้นปี 2014 ผู้ปฏิบัติการคนหนึ่งของตลาดแลกเปลี่ยนบิตคอยน์ในสหรัฐ คือ Charlie Shrem ถูกจับในข้อหาการฟอกเงิน
ต่อมาจึงถูกตัดสินจำคุก 2 ปีเนื่องจาก "ช่วยสนับสนุนธุรกิจส่งเงินที่ไม่ได้อนุญาต"
เจ้าของตลาดแลกเปลี่ยนเงินคริปโท BTC-e คือ นาย Alexander Vinnik ถูกจับกุมในกรีซเมื่อวันที่ 25 กรกฎาคม 2017 ในข้อหาฟอกเงิน 4,000 ล้านเหรียญสหรัฐ (ประมาณ 141,488 ล้านบาท) ตามกฎหมายต่อต้านการฟอกเงิน (AML) ของสหรัฐ
ส่วนรายงานของกระทรวงการคลัง (สหราชอาณาจักร)และของกระทรวงมหาดไทยอังกฤษที่ตั้งชื่อว่า "การประเมินความเสี่ยงแห่งชาติ (สหราชอาณาจักร) ในเรื่องการฟอกเงินและการให้ทุนแก่ผู้ก่อการร้าย (UK national risk assessment of money laundering and terrorist financing)" ปี 2015 ได้พบว่า
ในบรรดาวิธี 12 อย่างที่ตรวจสอบในรายงาน บิตคอยน์มีโอกาสเสี่ยงต่ำสุดเพื่อใช้ฟอกเงิน โดยวิธีการฟอกเงินสามัญที่สุดก็คือผ่านธนาคาร
ในการฉ้อฉลแบบพอนซีโดยใช้บิตคอยน์ บริษัท Bitcoin Savings and Trust สัญญาให้ดอกเบี้ย 7% ต่อผู้ลงทุน แล้วได้บิตคอยน์ 700,000 เหรียญในระหว่างปี 2011-2012
ในเดือนกรกฎาคม 2013 คณะกรรมการควบคุมหลักทรัพย์สหรัฐ คือ SEC ได้ฟ้องคดีบริษัทและผู้ก่อตั้ง "ในข้อหาฉ้อโกงผู้ลงทุนในการฉ้อฉลแบบพอนซีโดยใช้บิตคอยน์"
ในเดือนกันยายน 2014 ศาลได้ปรับบริษัทและเจ้าของ 40 ล้านเหรียญสหรัฐ (ประมาณ 1,300 ล้านบาท)