In der heutigen hart umkämpften Bergbaulandschaft haben unabhängige Kleinbergleute – auch Solo-Bergleute genannt – praktisch keine realistischen Erfolgschancen. Die Wahrscheinlichkeit, einen Block zu finden und genug zu verdienen, um die Strom- und Hardwarekosten zu decken, ist äußerst gering, sodass sich das Solo-Mining kaum vom Kauf eines Lottoscheins unterscheidet. Selbst die leistungsstärksten ASIC-Miner der Verbraucherklasse können nicht mit großen kommerziellen Mining-Farmen konkurrieren, die Zehntausende Chips in riesigen Serveranlagen in der Nähe kostengünstiger Energiequellen wie Wasserkraftwerken betreiben.
Infolgedessen kooperieren Miner zunehmend, indem sie sich Mining-Pools anschließen. In einem Mining-Pool wird die Rechenleistung Tausender Teilnehmer gebündelt und die Belohnungen unter ihnen aufgeteilt. Durch die Teilnahme an einem Pool verdienen Miner nur einen Teil der Gesamtprämie, erhalten aber in der Regel regelmäßig – oft täglich – Auszahlungen, was die Unsicherheit deutlich verringert.
Betrachten Sie ein konkretes Beispiel. Angenommen, ein Miner kauft eine Maschine, die 6.000 GH/s Hashing-Leistung oder 6 TH/s produzieren kann. Im August 2014 könnte ein solches Gerät etwa 10.000 US-Dollar kosten. Es läuft mit 3 Kilowatt (kW), verbraucht 72 Kilowattstunden Strom pro Tag und kostet etwa 7 bis 8 US-Dollar pro Tag. Bei der damaligen Schwierigkeit des Bitcoin-Netzwerks konnte dieser Miner damit rechnen, durch Solo-Mining nur einmal alle 155 Tage oder im Durchschnitt etwa alle fünf Monate einen Block zu finden. Sollte der Miner in diesem Zeitraum erfolgreich sein, beträgt die Belohnung 25 Bitcoins. Bei einem Bitcoin-Preis von etwa 600 US-Dollar wäre diese Belohnung 15.000 US-Dollar wert. Dies würde die Kosten für Hardware und Strom über den Zeitraum decken und einen Nettogewinn von rund 3.000 US-Dollar ergeben.
Ob der Miner innerhalb dieser fünf Monate tatsächlich einen Block findet, hängt jedoch weitgehend vom Glück ab. Der Miner könnte zwei Blöcke finden und einen erheblichen Gewinn erzielen, oder er könnte zehn Monate lang keinen einzigen Block finden und einen finanziellen Verlust erleiden. Erschwerend kommt hinzu, dass die Proof-of-Work-Schwierigkeit von Bitcoin in dieser Zeit erheblich zunehmen könnte. Angesichts der rasanten Verbesserung der Mining-Hardware hat ein Bergmann möglicherweise nicht mehr als sechs Monate Zeit, um die Investition zurückzugewinnen, bevor die Ausrüstung von einer neueren, effizienteren Maschinengeneration überholt wird.
Wenn derselbe Miner einem Mining-Pool beitritt, anstatt alle fünf Monate auf eine mögliche große Auszahlung zu warten, könnte der Miner etwa 500 bis 700 US-Dollar pro Woche verdienen. Dieses stetige Einkommen trägt dazu bei, die Kosten für Strom und Hardware über einen längeren Zeitraum zu verteilen, wodurch die Notwendigkeit, große finanzielle Risiken einzugehen, verringert wird. Nach sieben bis neun Monaten ist die Hardware möglicherweise immer noch veraltet und das Gesamtrisiko bleibt hoch, aber zumindest sind die Einnahmen in diesem Zeitraum regelmäßiger und vorhersehbarer.
Mining-Pools koordinieren die Bemühungen von Hunderten oder sogar Tausenden von Minern über ein spezielles Mining-Protokoll. Nach der Registrierung eines Kontos beim Pool konfiguriert jeder Miner seine Mining-Maschine für die Verbindung mit dem Pool-Server. Während des Minings bleibt das Gerät mit dem Server verbunden und synchronisiert seine Arbeit mit der anderer Teilnehmer. Auf diese Weise teilen die Miner im Pool die Mining-Arbeit untereinander auf und teilen sich später die Belohnungen.
Wenn ein Block erfolgreich geschürft wurde, wird die Blockbelohnung an die Bitcoin-Adresse des Pools und nicht an einen einzelnen Miner ausgezahlt. Sobald die angesammelte Belohnung eines Miners einen bestimmten Schwellenwert erreicht, sendet der Poolserver in regelmäßigen Abständen eine Auszahlung an die Bitcoin-Adresse dieses Miners. In den meisten Fällen erhebt der Poolbetreiber für die Bereitstellung dieser Dienstleistung eine prozentuale Gebühr.
Miner in einem Pool teilen sich die Arbeit bei der Suche nach Kandidatenblöcken und erhalten „Anteile“ basierend auf der Menge an Arbeit, die sie beitragen. Um diese Anteile zu berechnen, legen Mining-Pools ein viel niedrigeres Schwierigkeitsziel fest als der tatsächliche Schwierigkeitsgrad des Bitcoin-Netzwerks – normalerweise mehr als 1.000 Mal einfacher. Wenn jemand im Pool schließlich einen gültigen Block findet, erhält der Pool die Belohnung und verteilt sie an alle teilnehmenden Miner im Verhältnis zur Anzahl der von ihnen eingereichten Aktien.
Mining-Pools stehen allen Minern offen, egal ob groß oder klein, Profi oder Amateur. Einige Teilnehmer betreiben möglicherweise nur ein einziges kleines Mining-Gerät, während andere möglicherweise eine Garage voller fortschrittlicher Hardware betreiben. Einige verbrauchen möglicherweise nur ein paar Dutzend Kilowatt Strom, während andere möglicherweise ganze Rechenzentren nutzen, die Megawatt Strom verbrauchen. Die Herausforderung besteht also darin, den Beitrag jedes einzelnen Miners fair zu messen und gleichzeitig Betrug zu verhindern.
Die Lösung besteht darin, den Proof-of-Work-Algorithmus von Bitcoin selbst zu verwenden, jedoch mit einer niedrigeren Schwierigkeitsschwelle. Dadurch kann der Pool den Beitrag jedes Bergmanns auf faire und überprüfbare Weise messen. Selbst der kleinste Miner im Pool kann regelmäßig einige Anteile verdienen, was einen ausreichenden Anreiz zur Teilnahme darstellt. Durch die Verringerung der Schwierigkeit, die erforderlich ist, um einen Anteil zu verdienen, kann der Pool abschätzen, wie viel Arbeit jeder Miner leistet. Immer wenn ein Miner einen Block-Header-Hash unterhalb der Zielschwierigkeit des Pools findet, beweist dieses Ergebnis, dass der Miner eine messbare Menge an Rechenarbeit geleistet hat.
Noch wichtiger ist, dass diese Arbeit zum Sammeln von Aktien eine statistisch aussagekräftige Möglichkeit bietet, den Fortschritt bei der Suche nach einem gültigen Bitcoin-Block für das Netzwerk als Ganzes abzuschätzen. Tausende von Minern, die jeweils kleinere Bereiche von Hash-Werten durchsuchen, können gemeinsam ein Ergebnis erzielen, das das gesamte Schwierigkeitsziel des Bitcoin-Netzwerks erfüllt.
Um eine Würfelspiel-Analogie zu verwenden, stellen Sie sich vor, dass das Ziel des Gesamtspiels darin besteht, eine Zahl kleiner als 4 zu würfeln. Das entspricht der vollen Netzwerkschwierigkeit. Ein Mining-Pool kann ein einfacheres Zwischenziel schaffen, indem er jeden Wurf unter 8 zählt. Würfe unter 8 gewinnen das Spiel nicht, zählen aber als Anteile. Da dieses einfachere Ziel häufiger erreicht wird, verdienen die Spieler regelmäßig Aktien, auch wenn sie das schwierigere Ziel, das für den Gewinn des Spiels selbst erforderlich ist, selten erreichen.
Gelegentlich würfelt jemand im Pool weniger als 4 und dann gewinnt der Pool. Die Belohnung kann dann entsprechend der Anzahl der von jedem Teilnehmer verdienten Aktien verteilt werden. Obwohl ein Würfeln von weniger als 8 nicht automatisch das Spiel gewinnt, bietet es eine faire Möglichkeit, den Beitrag jedes Spielers zu messen, und führt manchmal auch zu einem gewinnenden Ergebnis.
Auf die gleiche Weise legt ein Mining-Pool seinen internen Schwierigkeitsgrad so fest, dass ein einzelner Miner häufig genug einen Block-Header-Hash finden kann, der dem Ziel des Pools entspricht, um Anteile zu verdienen. Von Zeit zu Zeit wird einer dieser Versuche auch das viel schwierigere Ziel des Bitcoin-Netzwerks erreichen und einen gültigen Block erzeugen. Wenn das passiert, gewinnt der gesamte Pool.