En el panorama minero intensamente competitivo de hoy, los mineros independientes de pequeña escala, también conocidos como mineros solitarios, prácticamente no tienen posibilidades realistas de éxito. La probabilidad de encontrar un bloque y ganar lo suficiente para cubrir los costos de electricidad y hardware es extremadamente baja, lo que hace que la minería en solitario sea poco diferente de comprar un billete de lotería. Incluso los mineros ASIC de consumo más potentes no pueden competir con las grandes granjas mineras comerciales que operan decenas de miles de chips en enormes instalaciones de servidores ubicadas cerca de fuentes de energía de bajo costo, como plantas hidroeléctricas.
Como resultado, los mineros cooperan cada vez más uniéndose a grupos de minería. En un pool de minería, se combina la potencia informática de miles de participantes y las recompensas se comparten entre ellos. Al participar en un grupo, los mineros ganan sólo una parte de la recompensa total, pero normalmente reciben pagos de forma regular (a menudo diaria), lo que reduce significativamente la incertidumbre.
Consideremos un ejemplo específico. Supongamos que un minero compra una máquina capaz de producir 6.000 GH/s de potencia de hashing, o 6 TH/s. En agosto de 2014, un dispositivo de este tipo podría costar alrededor de 10.000 dólares. Funciona a 3 kilovatios (kW), utiliza 72 kilovatios-hora de electricidad por día y cuesta aproximadamente entre 7 y 8 dólares por día en electricidad. Dada la dificultad de la red Bitcoin de esa época, este minero podía esperar encontrar un bloque mediante la minería en solitario solo una vez cada 155 días, o aproximadamente cada cinco meses en promedio. Si el minero tiene éxito durante ese período, la recompensa sería de 25 bitcoins. A un precio de bitcoin de unos 600 dólares, esa recompensa valdría 15.000 dólares. Esto cubriría el costo del hardware y la electricidad durante el período y dejaría una ganancia neta de alrededor de $3,000.
Sin embargo, si el minero realmente encuentra un bloque dentro de esos cinco meses depende en gran medida de la suerte. El minero podría encontrar dos bloques y obtener una ganancia sustancial, o podría pasar diez meses sin encontrar ningún bloque y sufrir una pérdida financiera. Para empeorar las cosas, la dificultad de la prueba de trabajo de Bitcoin puede aumentar significativamente durante ese tiempo. Dado el rápido ritmo de mejora del hardware de minería, es posible que un minero no tenga más de seis meses para recuperar la inversión antes de que el equipo sea superado por una generación de máquinas más nueva y eficiente.
Si ese mismo minero se une a un grupo de minería en lugar de esperar un posible pago grande una vez cada cinco meses, el minero podría ganar entre $500 y $700 por semana. Este ingreso estable ayuda a distribuir el costo de la electricidad y el hardware a lo largo del tiempo, lo que reduce la necesidad de asumir riesgos financieros importantes. Después de siete a nueve meses, el hardware aún puede quedar obsoleto y el riesgo general puede seguir siendo alto, pero al menos los ingresos durante ese período son más regulares y predecibles.
Los grupos de minería coordinan los esfuerzos de cientos o incluso miles de mineros a través de un protocolo de minería dedicado. Después de registrar una cuenta en el grupo, cada minero configura su máquina minera para conectarse al servidor del grupo. Durante la minería, el dispositivo permanece conectado al servidor y sincroniza su trabajo con el de otros participantes. De esta forma, los mineros del pool se dividen el trabajo minero entre ellos y luego comparten las recompensas.
Cuando un bloque se extrae con éxito, la recompensa del bloque se paga a la dirección bitcoin del grupo en lugar de a un minero individual. Una vez que la recompensa acumulada de un minero alcanza un umbral específico, el servidor del grupo envía un pago a la dirección bitcoin de ese minero a intervalos regulares. En la mayoría de los casos, el operador de la piscina cobra una tarifa porcentual por brindar este servicio.
Los mineros de un grupo comparten el trabajo de buscar bloques candidatos y reciben "acciones" en función de la cantidad de trabajo que aportan. Para calcular estas participaciones, los grupos de minería establecen un objetivo de dificultad mucho menor que la dificultad real de la red Bitcoin; por lo general, más de 1.000 veces más fácil. Cuando alguien en el grupo finalmente encuentra un bloque válido, el grupo recibe la recompensa y la distribuye entre todos los mineros participantes en proporción a la cantidad de acciones que enviaron.
Los pools de minería están abiertos a todos los mineros, ya sean grandes o pequeños, profesionales o aficionados. Algunos participantes pueden operar solo un pequeño dispositivo de minería, mientras que otros pueden administrar un garaje lleno de hardware avanzado. Algunos pueden consumir sólo unas pocas docenas de kilovatios de electricidad, mientras que otros pueden utilizar centros de datos completos que consumen megavatios de energía. El desafío, entonces, es cómo medir la contribución de cada minero de manera justa y al mismo tiempo evitar las trampas.
La solución es utilizar el propio algoritmo de prueba de trabajo de Bitcoin, pero con un umbral de dificultad más bajo. Esto permite que el grupo mida la contribución de cada minero de una manera justa y verificable. Incluso el minero más pequeño del grupo puede ganar algunas acciones con regularidad, lo que proporciona un incentivo suficiente para participar. Al reducir la dificultad necesaria para ganar una acción, el grupo puede estimar cuánto trabajo está realizando cada minero. Siempre que un minero encuentra un hash de encabezado de bloque por debajo de la dificultad objetivo del grupo, ese resultado demuestra que el minero ha completado una cantidad mensurable de trabajo computacional.
Más importante aún, este trabajo realizado para ganar acciones proporciona una forma estadísticamente significativa de estimar el progreso hacia la búsqueda de un bloque de Bitcoin válido para la red en su conjunto. Miles de mineros, cada uno de los cuales busca en rangos más pequeños de valores hash, pueden producir colectivamente un resultado que satisfaga el objetivo de dificultad completo de la red Bitcoin.
Para usar una analogía con un juego de dados, imagine que el objetivo del juego general es sacar un número menor que 4. Eso representa la dificultad total de la red. Un grupo de minería puede crear un objetivo intermedio más fácil contando cada tirada inferior a 8. Las tiradas inferiores a 8 no ganan el juego, pero sí cuentan como acciones. Debido a que este objetivo más fácil se cumple con mayor frecuencia, los jugadores ganan acciones con regularidad, aunque rara vez logran el objetivo más difícil requerido para ganar el juego.
De vez en cuando, alguien en el grupo obtendrá un resultado inferior a 4 y luego el grupo gana. Luego, la recompensa se puede distribuir de acuerdo con la cantidad de acciones que ganó cada participante. Aunque un resultado inferior a 8 no significa por sí solo que se gana el juego, proporciona una forma justa de medir la contribución de cada jugador y, en ocasiones, también producirá un resultado ganador.
De la misma manera, un grupo de minería establece su dificultad interna para que un minero individual pueda encontrar un hash de encabezado de bloque que cumpla con el objetivo del grupo con suficiente frecuencia como para ganar acciones. De vez en cuando, uno de esos intentos también alcanzará el objetivo mucho más difícil de la red Bitcoin, produciendo un bloque válido. Cuando eso sucede, todo el grupo gana.