比特币的一项主要创新就是使用工作量证明来构建分布式共识。PoW提供了一个客观的尺度，通过这个尺度，比特币网络的参与者可以达成共识，而无须相信网络上的任何人。它跟PoS机制不同，PoS依赖于对共识的主观解释。
PoW中的W（work）涉及到寻找哈希输出，该输出具有最小前导零数。（哈希输入有一些限制，例如格式化、时间戳等。）
比特币PoW机制使用的加密哈希函数称为SHA256。加密哈希函数的一个重要特征是它们是单向的。这意味着仅通过哈希输出来推演哈希输入是不可行的。它们是单向的原因很大程度上是因为哈希输出的随机性。
这证明是非常关键的，因为如果哈希功能不能产生足够的随机（“伪随机”）输出，那么，就可以从所需的输出开始，也就是：具有特定数量的前导零的字符串，并从那里向后开始工作。这将使得“证明”最好情况下是不可靠，最坏情况下是无用。
简单来说，典型PoW的机制所做的是（a）它提出一个问题，该问题的解存在于非常巨大的范围内，（b）没有捷径，且（c）找到解的唯一方法是使用暴力计算和随机搜索这个巨大的范围。就像在巨大的干草堆中寻找针一样。
由此，哈希函数的随机性决定了证明（proof）有多强。
哈希（提供）→随机性（支持）→工作证明
“…好的谜题给予每个矿工赢得下一道谜题的机会，而机会与他们贡献的哈希算力总量成比例。想象一下，随机投掷飞镖，而标靶大小跟矿工持有的算力相对应。”——Arvind Narayanan
没有正式的证据表明，随机性是PoW的强制性要求。但是，从经验上看，这似乎是正确的。还有一个简单观察，就是说任何问题，如果它的解是非随机的，往往需要花费努力去验证，而首先计算解的所耗费努力也一样多。任何这样的机制都会导致扩展性受限制（请记住，比特币很难扩展）。它会不成比例地偏好最快的矿工——而稍微慢一些的矿工可能一无所得。
基于随机性的PoW的另一个好处是它在挖矿方面是开放的，任何人都可以成为矿工，来去自由。如果他们在一个区块找到后立即加入，或者五分钟之后加入，都没有关系，他们获得下一个区块奖励的机会不会发生变化。
哈希怎么样？它是获得随机性的唯一方法吗？可能不是。除了哈希之外，还有其他方法来模拟随机搜索过程，例如整数分解或离散对数。
因此，哈希很可能不是实现随机性的唯一手段，而随机性是创建数字PoW的必要前提。
PoW方案分两大类：
计算限制：随机搜索受制于处理器速度
内存限制：随机搜索受制于内存访问
关于一个PoW类别是否真的比其他的更好还有待观察，（我个人认为内存限制更糟糕，但潜在机制是一样的：在一个巨大规模的范围内，进行概率和随机的搜索，任何解可以被廉价验证。）
总言之，只要人类存在，我们就会因为随机性和不确定性而挣扎。在20世纪，现代计算和蒙特卡罗模拟发明出来，这第一次使得我们可以把随机性为我所用。在比特币中使用随机性标志着另外一个漫长旅途的里程碑。简言之，工作量证明中的“证明”是由随机性所支持的。如果没有随机性或者真正良好的伪随机性，工作量证明将无效。
如果比特币能够成为未来的货币，它将代表我们迄今为止最重要和最大规模的随机性的应用。
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