في مشهد التعدين شديد التنافسية اليوم، ليس لدى عمال المناجم المستقلين على نطاق صغير - المعروفين أيضًا باسم عمال المناجم المنفردين - أي فرصة واقعية للنجاح. إن احتمال العثور على كتلة وكسب ما يكفي لتغطية تكاليف الكهرباء والأجهزة منخفض للغاية، مما يجعل التعدين الفردي مختلفًا قليلاً عن شراء تذكرة يانصيب. حتى أقوى عمال المناجم ASIC من الدرجة الاستهلاكية لا يمكنهم التنافس مع مزارع التعدين التجارية الكبيرة التي تشغل عشرات الآلاف من الرقائق في منشآت خوادم ضخمة تقع بالقرب من مصادر الطاقة منخفضة التكلفة مثل محطات الطاقة الكهرومائية.
ونتيجة لذلك، يتعاون عمال المناجم بشكل متزايد من خلال الانضمام إلى مجمعات التعدين. في مجمع التعدين، يتم دمج قوة الحوسبة لآلاف المشاركين، ويتم تقاسم المكافآت فيما بينهم. من خلال المشاركة في المجمع، يكسب القائمون بالتعدين جزءًا فقط من إجمالي المكافأة، لكنهم عادةً ما يتلقون دفعات على أساس منتظم - يوميًا في كثير من الأحيان - مما يقلل بشكل كبير من عدم اليقين.
النظر في مثال محدد. لنفترض أن عامل منجم يشتري آلة قادرة على إنتاج 6,000 غيغابايت/ثانية من قوة التجزئة، أو 6 تيراهيرتز/ثانية. في أغسطس 2014، قد يكلف هذا الجهاز حوالي 10000 دولار. يعمل بقدرة 3 كيلووات، ويستخدم 72 كيلووات/ساعة من الكهرباء يوميًا، ويكلف ما يقرب من 7 إلى 8 دولارات يوميًا من الكهرباء. في ظل صعوبة شبكة البيتكوين في ذلك الوقت، كان من الممكن أن يتوقع عامل التعدين هذا العثور على كتلة من خلال التعدين الفردي مرة واحدة فقط كل 155 يومًا، أو كل خمسة أشهر تقريبًا في المتوسط. إذا نجح المُعدن خلال تلك الفترة، فستكون المكافأة 25 بيتكوين. وبسعر بيتكوين يبلغ حوالي 600 دولار، ستكون هذه المكافأة بقيمة 15000 دولار. وهذا من شأنه أن يغطي تكلفة الأجهزة والكهرباء خلال هذه الفترة ويترك ربحًا صافيًا يبلغ حوالي 3000 دولار.
ومع ذلك، فإن ما إذا كان القائم بالتعدين قد عثر بالفعل على كتلة خلال تلك الأشهر الخمسة يعتمد إلى حد كبير على الحظ. قد يعثر عامل التعدين على كتلتين ويحقق ربحًا كبيرًا، أو قد يمر عشرة أشهر دون العثور على أي كتلة على الإطلاق ويعاني من خسارة مالية. ومما زاد الطين بلة، أن صعوبة إثبات العمل الخاصة بالبيتكوين قد تزيد بشكل كبير خلال تلك الفترة. ونظرًا للوتيرة السريعة للتحسن في أجهزة التعدين، قد لا يكون لدى عامل التعدين أكثر من ستة أشهر لاسترداد الاستثمار قبل أن يتم تجاوز المعدات من قبل جيل أحدث وأكثر كفاءة من الآلات.
إذا انضم عامل التعدين نفسه إلى مجمع تعدين بدلاً من انتظار دفع تعويضات كبيرة محتملة مرة واحدة كل خمسة أشهر، فقد يكسب عامل التعدين حوالي 500 إلى 700 دولار في الأسبوع. ويساعد هذا الدخل الثابت على توزيع تكلفة الكهرباء والأجهزة بمرور الوقت، مما يقلل الحاجة إلى تحمل مخاطر مالية كبيرة. وبعد سبعة إلى تسعة أشهر، قد تظل الأجهزة قديمة وقد تظل المخاطر الإجمالية مرتفعة، ولكن على الأقل يكون الدخل خلال تلك الفترة أكثر انتظامًا وقابلية للتنبؤ به.
تقوم مجمعات التعدين بتنسيق جهود المئات أو حتى الآلاف من عمال المناجم من خلال بروتوكول تعدين مخصص. بعد تسجيل حساب في المجمع، يقوم كل عامل تعدين بتكوين جهاز التعدين الخاص به للاتصال بخادم المجمع. أثناء التعدين، يظل الجهاز متصلاً بالخادم ويقوم بمزامنة عمله مع عمل المشاركين الآخرين. بهذه الطريقة، يقوم عمال المناجم في المجمع بتقسيم أعمال التعدين فيما بينهم ثم يتقاسمون المكافآت لاحقًا.
عندما يتم تعدين كتلة بنجاح، يتم دفع مكافأة الكتلة إلى عنوان البيتكوين الخاص بالمجمع وليس إلى عامل تعدين فردي. بمجرد أن تصل المكافأة المتراكمة لعامل التعدين إلى حد محدد، يرسل خادم المجمع دفع تعويضات إلى عنوان البيتكوين الخاص بهذا المعدن على فترات منتظمة. في معظم الحالات، يتقاضى مشغل المسبح نسبة مئوية من الرسوم مقابل تقديم هذه الخدمة.
يتشارك القائمون بالتعدين في المجموعة عمل البحث عن الكتل المرشحة ويتلقون "حصصًا" بناءً على مقدار العمل الذي يساهمون به. ولحساب هذه المشاركات، تحدد مجمعات التعدين هدف صعوبة أقل بكثير من مستوى الصعوبة الفعلي لشبكة البيتكوين - وعادةً ما يكون أسهل بأكثر من 1000 مرة. عندما يعثر أحد الأشخاص في المجمع في النهاية على كتلة صالحة، يتلقى المجمع المكافأة ويوزعها على جميع القائمين بالتعدين المشاركين بما يتناسب مع عدد الأسهم التي قدموها.
مجمعات التعدين مفتوحة لجميع عمال المناجم، سواء كانوا كبارًا أو صغارًا، محترفين أو هواة. قد يقوم بعض المشاركين بتشغيل جهاز تعدين صغير واحد فقط، بينما قد يقوم آخرون بتشغيل مرآب مليء بالأجهزة المتقدمة. قد يستهلك البعض بضع عشرات من الكيلووات فقط من الكهرباء، بينما قد يستخدم البعض الآخر مراكز بيانات كاملة تسحب ميجاوات من الطاقة. التحدي إذن هو كيفية قياس مساهمة كل عامل منجم بشكل عادل مع منع الغش أيضًا.
الحل هو استخدام خوارزمية إثبات العمل الخاصة بالبيتكوين نفسها، ولكن مع حد صعوبة أقل. يتيح ذلك للمجمع قياس مساهمة كل عامل تعدين بطريقة عادلة ويمكن التحقق منها. حتى أصغر عامل تعدين في المجموعة يمكنه كسب بعض الأسهم بشكل منتظم، مما يوفر حافزًا كافيًا للمشاركة. من خلال تقليل الصعوبة المطلوبة لكسب حصة، يمكن للمجمع تقدير مقدار العمل الذي يؤديه كل عامل تعدين. عندما يجد عامل التعدين تجزئة رأس الكتلة أقل من مستوى الصعوبة المستهدف للمجمع، تثبت هذه النتيجة أن عامل التعدين قد أكمل قدرًا قابلاً للقياس من العمل الحسابي.
والأهم من ذلك، أن هذا العمل الذي يتم إجراؤه لكسب الأسهم يوفر طريقة ذات معنى إحصائيًا لتقدير التقدم نحو العثور على كتلة بيتكوين صالحة للشبكة ككل. يمكن للآلاف من القائمين بالتعدين، الذين يبحث كل منهم في نطاقات أصغر من قيم التجزئة، أن ينتجوا بشكل جماعي نتيجة تلبي هدف الصعوبة الكامل لشبكة Bitcoin.
لاستخدام تشبيه لعبة النرد، تخيل أن الهدف من اللعبة الشاملة هو الحصول على رقم أقل من 4. وهذا يمثل صعوبة الشبكة الكاملة. يمكن لمجمع التعدين إنشاء هدف وسيط أسهل عن طريق حساب كل لفة أقل من 8. اللفات الأقل من 8 لا تفوز باللعبة، ولكنها تُحسب كمشاركات. نظرًا لأنه يتم تحقيق هذا الهدف الأسهل في كثير من الأحيان، يكسب اللاعبون حصصًا بانتظام على الرغم من أنهم نادرًا ما يحققون الهدف الأصعب المطلوب للفوز باللعبة نفسها.
في بعض الأحيان، سوف يتدحرج شخص ما في حمام السباحة إلى أقل من 4، ثم يفوز البلياردو. يمكن بعد ذلك توزيع المكافأة وفقًا لعدد الأسهم التي حصل عليها كل مشارك. على الرغم من أن التدحرج لأقل من 8 لا يؤدي في حد ذاته إلى الفوز باللعبة، إلا أنه يوفر طريقة عادلة لقياس مساهمة كل لاعب وسيؤدي أيضًا في بعض الأحيان إلى نتيجة فائزة.
بنفس الطريقة، يحدد مجمع التعدين مستوى الصعوبة الداخلي الخاص به بحيث يتمكن عامل التعدين الفردي من العثور على تجزئة رأس الكتلة التي تلبي هدف المجمع بشكل متكرر بما يكفي لكسب الأسهم. من وقت لآخر، ستحقق إحدى هذه المحاولات أيضًا هدف شبكة Bitcoin الأكثر صعوبة، مما يؤدي إلى إنتاج كتلة صالحة. عندما يحدث ذلك، يفوز المجمع بأكمله.