In diesem hart umkämpften Umfeld haben handwerkliche Miner, die unabhängig arbeiten (auch Solo-Mining genannt), keine Chance. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie einen Block finden, um die Kosten für Strom und Hardware auszugleichen, ist so gering, dass es als Glücksspiel bezeichnet werden kann, ähnlich dem Kauf eines Lottoscheins. Selbst die schnellsten Consumer-ASICs können nicht mit kommerziellen Mining-Farmen konkurrieren, die Zehntausende Chips in riesigen Serverräumen in der Nähe von Wasserkraftwerken betreiben. Deshalb kooperieren Miner inzwischen und bilden Mining-Pools, bündeln die Rechenleistung von Tausenden Teilnehmern und teilen die Belohnungen. Durch die Teilnahme an den Pools erhalten Miner einen Bruchteil der Gesamtbelohnung, meist auf täglicher Basis, wodurch die Unsicherheit reduziert wird.
Schauen wir uns ein konkretes Beispiel an. Angenommen, ein Miner hat ein Gerät mit einer Gesamt-Rechenleistung von 6,000 GH/S bzw. 6TH/S gekauft, das im August 2014 etwa 10.000 US-Dollar wert ist. Das Gerät läuft mit 3 Kilowatt (KW), verbraucht 72 Einheiten Strom pro Tag und kostet im Durchschnitt 7 oder 8 US-Dollar pro Tag. Bei der damaligen Bitcoin-Schwierigkeit könnte dieser Miner als Solominer im Durchschnitt alle 155 Tage bzw. 5 Monate einen Block finden. Wenn dieser Miner innerhalb dieses Zeitraums einen Block findet, beträgt die Belohnung 25 Bitcoins, was bei einem Bitcoin-Preis von etwa 600 US-Dollar 15.000 US-Dollar entsprechen würde. Das würde die Kosten für Ausrüstung und Strom über den gesamten Zeitraum decken und einen Nettogewinn von etwa 3.000 US-Dollar übrig lassen. Ob jedoch innerhalb von fünf Monaten ein Block gefunden wird, hängt größtenteils vom Glück des Miners ab. Er könnte in fünf Monaten zwei Blöcke finden und einen sehr großen Gewinn erzielen. Oder er könnte zehn Monate lang keinen einzigen Block finden und finanzielle Verluste erleiden. Zu allem Überfluss könnte die Schwierigkeit des Bitcoin-Proof-of-Work-Algorithmus in dieser Zeit erheblich steigen, was bei der aktuellen Wachstumsrate der arithmetischen Schwierigkeit bedeutet, dass ein Miner höchstens sechs Monate Zeit hat, Ergebnisse zu erzielen, bevor seine Ausrüstung durch die nächste Generation effizienterer Miner ersetzt wird. Wenn dieser Miner dem Pool beitritt, statt auf einen potenziellen Glückstreffer alle fünf Monate zu warten, könnte er etwa 500–700 US-Dollar pro Woche verdienen. Das regelmäßige Einkommen aus dem Pool hilft ihm, die Kosten für Hardware und Strom im Laufe der Zeit und ohne großes Risiko zu amortisieren. Nach 7 bis 9 Monaten ist die Hardware zwar immer noch veraltet und das Risiko bleibt hoch, aber das Einkommen ist zumindest regelmäßig und verlässlich.
Mining-Pools koordinieren Hunderte von Minern über ein dediziertes Mining-Protokoll. Einzelne Miner richten ihre Mining-Geräte so ein, dass sie sich nach der Erstellung eines Pool-Kontos mit dem Pool-Server verbinden. Ihre Mining-Geräte bleiben während des Minings mit dem Pool-Server verbunden und synchronisieren ihre jeweilige Arbeit mit den anderen Minern. Auf diese Weise teilen Miner im Pool die Mining-Aufgaben und später die Belohnungen.
Die Belohnung für einen erfolgreichen Block wird an die Bitcoin-Adresse des Pools gezahlt, nicht an den einzelnen Miner. Sobald die Belohnung einen bestimmten Schwellenwert erreicht, zahlt der Pool-Server die Belohnung periodisch an die Bitcoin-Adresse des Miners aus. Typischerweise erhebt der Pool-Server einen Prozentsatz für die Bereitstellung des Pooling-Dienstes.
Miner, die an einem Mining-Pool teilnehmen, teilen die Arbeitslast bei der Suche nach Kandidatenblöcken und erhalten "Anteile" basierend auf ihrem Beitrag zum Mining. Die Pools setzen ein geringes Difficulty-Ziel für das Erlangen von "Anteilen", typischerweise mehr als 1000-mal weniger schwierig als das Bitcoin-Netzwerk. Wenn jemand im Pool einen Block erfolgreich mined, erhält der Pool die Belohnung und teilt sie anteilig an alle Miner entsprechend der Anzahl der von ihnen beigetragenen "Anteile".
Mining-Pools stehen jedem Miner offen, groß oder klein, professionell oder Amateur. Einige Teilnehmer im Mining-Pool haben nur eine kleine Mining-Maschine, während andere eine Garage voller High-End-Mining-Hardware besitzen. Einige verbrauchen nur wenige Dutzend Kilowatt Strom zum Mining, während andere ein Rechenzentrum betreiben, das Megawatt verbraucht. Wie kann ein Mining-Pool den Beitrag jedes Einzelnen so messen, dass die Belohnungen fair verteilt werden und Betrug vermieden wird? Die Antwort ist, den Bitcoin-Proof-of-Work-Algorithmus zu verwenden, um den Beitrag jedes Miners zu messen, wobei jedoch eine geringere Schwierigkeit gesetzt wird. Dadurch erhalten auch die kleinsten Miner im Pool oft einen Anteil an der Belohnung, was einen ausreichenden Anreiz darstellt, zum Pool beizutragen. Durch das Setzen einer niedrigen Schwierigkeit für das Erlangen eines Anteils kann der Pool die geleistete Arbeit jedes Miners messen. Immer wenn ein Miner einen Block-Header-Hash findet, der kleiner ist als die Pool-Schwierigkeit, beweist er damit, dass er die für das Ergebnis erforderliche Hash-Berechnung abgeschlossen hat. Wichtiger noch ermöglicht diese Arbeit zur Erzielung von Anteil-Beiträgen eine statistisch messbare Methode, um das Ziel-Hash des Bitcoin-Netzwerks als Ganzes zu erreichen. Tausende Miner, die kleinere Intervalle von Hash-Werten versuchen, können schließlich Ergebnisse finden, die den Anforderungen des Bitcoin-Netzwerks entsprechen.
Kehren wir zur Würfelspiel-Analogie zurück. Wenn das Ziel der Würfelspieler darin besteht, Würfelergebnisse zu erzielen, die alle kleiner als 4 sind (gesamtnetzwerkliche Schwierigkeit), kann ein Mining-Pool ein leichteres Ziel setzen, indem er zählt, wie oft die Spieler im Pool Ergebnisse kleiner als 8 werfen. Wenn die Spieler im Pool Ergebnisse kleiner als 8 werfen (das Pool-Anteil-Ziel), erhalten sie Anteile, gewinnen aber das Spiel nicht, weil sie das Spielziel (weniger als ) nicht erreichen. Die Spieler im Pool werden jedoch häufiger das einfachere Pool-Anteil-Ziel erreichen und regelmäßig ihre Anteile verdienen, auch wenn sie nicht das härtere Ziel des Spiels erreicht haben.
Hin und wieder kann ein Mitglied des Pools ein Ergebnis kleiner als 4 würfeln und der Pool gewinnt. Der Erlös kann dann auf der Grundlage der von den Spielern im Pool erzielten Anteile verteilt werden. Auch wenn ein Ziel von 8 oder weniger das Spiel nicht gewinnt, ist es eine faire Methode, die Anzahl der geworfenen Punkte der Spieler zu messen, und es wird gelegentlich ein Ergebnis kleiner als 4 hervorbringen.
Ähnlich wird ein Pool die Pool-Schwierigkeit so festlegen, dass ein einzelner Miner häufig genug einen Block-Header-Hash finden kann, der der Pool-Schwierigkeit entspricht, um einen Anteil zu gewinnen. Von Zeit zu Zeit wird ein Versuch einen Block-Header-Hash erzeugen, der dem Ziel des Bitcoin-Netzwerks entspricht, einen gültigen Block ergibt, und dann gewinnt der Pool als Ganzes.