Dans le paysage minier extrêmement compétitif d’aujourd’hui, les mineurs indépendants à petite échelle – également appelés mineurs solo – n’ont pratiquement aucune chance réaliste de succès. La probabilité de trouver un bloc et de gagner suffisamment pour couvrir les coûts d’électricité et de matériel est extrêmement faible, ce qui rend le minage en solo peu différent de l’achat d’un billet de loterie. Même les mineurs d'ASIC grand public les plus puissants ne peuvent pas rivaliser avec les grandes fermes minières commerciales qui exploitent des dizaines de milliers de puces dans d'immenses installations de serveurs situées à proximité de sources d'énergie à faible coût telles que des centrales hydroélectriques.
En conséquence, les mineurs coopèrent de plus en plus en rejoignant des pools miniers. Dans un pool minier, la puissance de calcul de milliers de participants est combinée et les récompenses sont partagées entre eux. En participant à un pool, les mineurs ne gagnent qu’une partie de la récompense totale, mais ils reçoivent généralement des paiements sur une base régulière, souvent quotidienne, ce qui réduit considérablement l’incertitude.
Prenons un exemple spécifique. Supposons qu’un mineur achète une machine capable de produire 6 000 GH/s de puissance de hachage, soit 6 TH/s. En août 2014, un tel appareil pourrait coûter environ 10 000 dollars. Il fonctionne à 3 kilowatts (kW), consomme 72 kilowattheures d'électricité par jour et coûte environ 7 à 8 dollars par jour en électricité. Compte tenu de la difficulté du réseau Bitcoin de l’époque, ce mineur pouvait s’attendre à trouver un bloc grâce au minage en solo seulement une fois tous les 155 jours, soit environ tous les cinq mois en moyenne. Si le mineur réussit pendant cette période, la récompense serait de 25 bitcoins. À un prix Bitcoin d’environ 600 dollars, cette récompense vaudrait 15 000 dollars. Cela couvrirait le coût du matériel et de l'électricité sur la période et laisserait un bénéfice net d'environ 3 000 $.
Cependant, le fait que le mineur trouve réellement un bloc au cours de ces cinq mois dépend en grande partie de la chance. Le mineur pourrait trouver deux blocs et réaliser un profit substantiel, ou passer dix mois sans trouver aucun bloc et subir une perte financière. Pour aggraver les choses, la difficulté de preuve de travail de Bitcoin pourrait augmenter considérablement pendant cette période. Compte tenu du rythme rapide d’amélioration du matériel minier, un mineur ne disposera peut-être pas de plus de six mois pour récupérer son investissement avant que l’équipement ne soit dépassé par une génération de machines plus récente et plus efficace.
Si ce même mineur rejoint un pool minier au lieu d’attendre un éventuel paiement important une fois tous les cinq mois, il pourrait gagner entre 500 et 700 dollars par semaine. Ce revenu stable permet de répartir le coût de l’électricité et du matériel dans le temps, réduisant ainsi le besoin de prendre des risques financiers majeurs. Après sept à neuf mois, le matériel peut encore devenir obsolète et le risque global peut rester élevé, mais au moins les revenus pendant cette période sont plus réguliers et prévisibles.
Les pools miniers coordonnent les efforts de centaines, voire de milliers de mineurs via un protocole minier dédié. Après avoir enregistré un compte auprès du pool, chaque mineur configure sa machine de minage pour se connecter au serveur du pool. Pendant le minage, l'appareil reste connecté au serveur et synchronise son travail avec celui des autres participants. De cette manière, les mineurs du pool se partagent le travail minier entre eux et partagent ensuite les récompenses.
Lorsqu’un bloc est extrait avec succès, la récompense du bloc est versée à l’adresse Bitcoin du pool plutôt qu’à un mineur individuel. Une fois que la récompense accumulée par un mineur atteint un seuil spécifié, le serveur du pool envoie un paiement à l’adresse bitcoin de ce mineur à intervalles réguliers. Dans la plupart des cas, l’exploitant de la piscine facture un pourcentage pour la fourniture de ce service.
Les mineurs d’un pool partagent le travail de recherche de blocs candidats et reçoivent des « actions » en fonction de la quantité de travail qu’ils apportent. Pour calculer ces parts, les pools de minage fixent un objectif de difficulté bien inférieur à la difficulté réelle du réseau Bitcoin, généralement plus de 1 000 fois plus facile. Lorsqu'un membre du pool trouve finalement un bloc valide, le pool reçoit la récompense et la distribue à tous les mineurs participants proportionnellement au nombre d'actions qu'ils ont soumises.
Les pools miniers sont ouverts à tous les mineurs, petits ou grands, professionnels ou amateurs. Certains participants peuvent exploiter un seul petit appareil minier, tandis que d’autres peuvent gérer un garage rempli de matériel avancé. Certains peuvent consommer seulement quelques dizaines de kilowatts d’électricité, tandis que d’autres peuvent utiliser des centres de données entiers consommant des mégawatts d’énergie. Le défi est donc de savoir comment mesurer équitablement la contribution de chaque mineur tout en empêchant la tricherie.
La solution consiste à utiliser l’algorithme de preuve de travail de Bitcoin lui-même, mais avec un seuil de difficulté inférieur. Cela permet au pool de mesurer la contribution de chaque mineur de manière juste et vérifiable. Même le plus petit mineur du pool peut régulièrement gagner des actions, ce qui constitue une incitation suffisante à participer. En réduisant la difficulté requise pour gagner une part, le pool peut estimer la quantité de travail effectué par chaque mineur. Chaque fois qu’un mineur trouve un hachage d’en-tête de bloc inférieur à la difficulté cible du pool, ce résultat prouve que le mineur a effectué une quantité mesurable de travail de calcul.
Plus important encore, ce travail effectué pour gagner des actions fournit un moyen statistiquement significatif d’estimer les progrès vers la recherche d’un bloc Bitcoin valide pour le réseau dans son ensemble. Des milliers de mineurs, chacun recherchant dans des plages plus petites de valeurs de hachage, peuvent collectivement produire un résultat qui satisfait l’objectif de difficulté complet du réseau Bitcoin.
Pour utiliser une analogie avec un jeu de dés, imaginez que le but du jeu global est de lancer un nombre inférieur à 4. Cela représente toute la difficulté du réseau. Un pool minier peut créer une cible intermédiaire plus facile en comptant chaque lancer inférieur à 8. Les lancers inférieurs à 8 ne gagnent pas la partie, mais ils comptent comme des actions. Parce que cet objectif plus simple est atteint plus souvent, les joueurs gagnent régulièrement des actions même s’ils atteignent rarement l’objectif plus difficile requis pour gagner la partie elle-même.
Parfois, quelqu'un dans le pool obtient un résultat inférieur à 4, puis le pool gagne. La récompense peut ensuite être distribuée en fonction du nombre d'actions gagnées par chaque participant. Même si un résultat inférieur à 8 ne permet pas en soi de gagner la partie, cela constitue un moyen équitable de mesurer la contribution de chaque joueur et produira parfois également un résultat gagnant.
De la même manière, un pool minier définit sa difficulté interne de manière à ce qu’un mineur individuel puisse trouver un hachage d’en-tête de bloc répondant suffisamment fréquemment à l’objectif du pool pour gagner des actions. De temps en temps, l’une de ces tentatives atteindra également l’objectif beaucoup plus difficile du réseau Bitcoin, produisant un bloc valide. Lorsque cela se produit, c’est l’ensemble du pool qui gagne.