W dzisiejszym niezwykle konkurencyjnym krajobrazie górniczym niezależni drobni górnicy – znani również jako górnicy solowi – nie mają praktycznie żadnych realnych szans na sukces. Prawdopodobieństwo znalezienia bloku i zarobienia wystarczającego na pokrycie kosztów energii elektrycznej i sprzętu jest niezwykle niskie, co sprawia, że wydobycie w pojedynkę niewiele różni się od zakupu losu na loterię. Nawet najpotężniejsi górnicy ASIC klasy konsumenckiej nie mogą konkurować z dużymi komercyjnymi farmami wydobywczymi, które obsługują dziesiątki tysięcy chipów w ogromnych obiektach serwerowych zlokalizowanych w pobliżu tanich źródeł energii, takich jak elektrownie wodne.
W rezultacie górnicy coraz częściej współpracują, przyłączając się do grup wydobywczych. W puli wydobywczej łączy się moc obliczeniową tysięcy uczestników, a nagrody są między nimi dzielone. Uczestnicząc w puli, górnicy zarabiają tylko część całkowitej nagrody, ale zazwyczaj otrzymują wypłaty regularnie – często codziennie – co znacznie zmniejsza niepewność.
Rozważ konkretny przykład. Załóżmy, że górnik kupuje maszynę zdolną do wytworzenia mocy mieszającej o mocy 6000 GH/s, czyli 6 TH/s. W sierpniu 2014 roku takie urządzenie mogło kosztować około 10 000 dolarów. Działa z mocą 3 kilowatów (kW), zużywa 72 kilowatogodziny energii elektrycznej dziennie i kosztuje około 7–8 dolarów dziennie za energię elektryczną. Biorąc pod uwagę ówczesne trudności sieci Bitcoin, górnik ten mógł spodziewać się znalezienia bloku poprzez wydobycie solo tylko raz na 155 dni, czyli średnio co pięć miesięcy. Jeśli górnik odniesie sukces w tym okresie, nagrodą będzie 25 bitcoinów. Przy cenie bitcoina wynoszącej około 600 dolarów nagroda ta byłaby warta 15 000 dolarów. Pokryłoby to koszty sprzętu i energii elektrycznej w tym okresie, a zysk netto wyniósłby około 3000 USD.
Jednak to, czy górnik faktycznie znajdzie blok w ciągu tych pięciu miesięcy, zależy w dużej mierze od szczęścia. Górnik może znaleźć dwa bloki i osiągnąć znaczny zysk lub może przez dziesięć miesięcy nie znaleźć żadnego bloku i ponieść stratę finansową. Co gorsza, w tym czasie trudność Bitcoina w zakresie dowodu pracy może znacznie wzrosnąć. Biorąc pod uwagę szybkie tempo udoskonalania sprzętu górniczego, górnik może mieć nie więcej niż sześć miesięcy na odzyskanie inwestycji, zanim sprzęt zostanie wyprzedzony przez nowszą, bardziej wydajną generację maszyn.
Jeśli ten sam górnik dołączy do grupy wydobywczej, zamiast czekać na możliwą dużą wypłatę raz na pięć miesięcy, górnik może zarobić około 500 do 700 dolarów tygodniowo. Ten stały dochód pomaga rozłożyć w czasie koszty energii elektrycznej i sprzętu, ograniczając potrzebę podejmowania dużego ryzyka finansowego. Po siedmiu do dziewięciu miesiącach sprzęt może nadal stać się przestarzały, a ogólne ryzyko może pozostać wysokie, ale przynajmniej dochody w tym okresie będą bardziej regularne i przewidywalne.
Pule wydobywcze koordynują wysiłki setek, a nawet tysięcy górników za pomocą dedykowanego protokołu wydobycia. Po zarejestrowaniu konta w puli każdy górnik konfiguruje swoją maszynę wydobywczą tak, aby łączyła się z serwerem puli. Podczas wydobywania urządzenie pozostaje połączone z serwerem i synchronizuje swoją pracę z pracą innych uczestników. W ten sposób górnicy w basenie dzielą między sobą pracę wydobywczą, a później dzielą się nagrodami.
Po pomyślnym wydobyciu bloku nagroda za blok jest wypłacana na adres bitcoin puli, a nie na pojedynczego górnika. Gdy skumulowana nagroda górnika osiągnie określony próg, serwer puli wysyła wypłatę na adres bitcoin tego górnika w regularnych odstępach czasu. W większości przypadków operator basenu pobiera opłatę procentową za świadczenie tej usługi.
Górnicy w puli dzielą się pracą związaną z wyszukiwaniem potencjalnych bloków i otrzymują „udziały” w zależności od ilości włożonej pracy. Aby obliczyć te udziały, pule wydobywcze ustalają znacznie niższy poziom trudności niż rzeczywista trudność sieci Bitcoin – zazwyczaj ponad 1000 razy łatwiej. Kiedy ktoś w puli w końcu znajdzie prawidłowy blok, pula otrzymuje nagrodę i rozdziela ją pomiędzy wszystkich uczestniczących górników proporcjonalnie do liczby przesłanych udziałów.
Baseny wydobywcze są otwarte dla wszystkich górników, dużych i małych, zawodowych i amatorskich. Niektórzy uczestnicy mogą obsługiwać tylko jedno małe urządzenie wydobywcze, podczas gdy inni mogą prowadzić garaż pełen zaawansowanego sprzętu. Niektóre mogą zużywać zaledwie kilkadziesiąt kilowatów energii elektrycznej, inne zaś mogą wykorzystywać całe centra danych, pobierając megawaty mocy. Wyzwanie polega zatem na tym, jak sprawiedliwie zmierzyć wkład każdego górnika, jednocześnie zapobiegając oszustwom.
Rozwiązaniem jest użycie samego algorytmu proof-of-work Bitcoina, ale z niższym progiem trudności. Dzięki temu grupa może zmierzyć wkład każdego górnika w uczciwy i możliwy do sprawdzenia sposób. Nawet najmniejszy górnik w puli może regularnie zarobić trochę akcji, co stanowi wystarczającą zachętę do udziału. Obniżając poziom trudności wymagany do zdobycia części, grupa może oszacować, ile pracy wykonuje każdy górnik. Ilekroć górnik znajdzie skrót nagłówka bloku poniżej docelowej trudności puli, wynik ten dowodzi, że górnik wykonał mierzalną ilość pracy obliczeniowej.
Co ważniejsze, praca wykonana w celu zdobycia udziałów zapewnia statystycznie znaczący sposób oszacowania postępu w kierunku znalezienia prawidłowego bloku Bitcoin dla sieci jako całości. Tysiące górników, każdy przeszukujący mniejsze zakresy wartości skrótu, może wspólnie wygenerować wynik spełniający pełny docelowy poziom trudności sieci Bitcoin.
Używając analogii do gry w kości, wyobraźmy sobie, że celem całej gry jest wyrzucenie liczby mniejszej niż 4. Oznacza to pełny poziom trudności sieci. Pula wydobywcza może stworzyć łatwiejszy cel pośredni, licząc każdy rzut niższy niż 8. Wyniki niższe niż 8 nie wygrywają gry, ale liczą się jako udziały. Ponieważ ten łatwiejszy cel jest osiągany częściej, gracze regularnie zdobywają udziały, mimo że rzadko osiągają trudniejszy cel wymagany do wygrania samej gry.
Czasami ktoś w puli wyrzuci wynik niższy niż 4 i wtedy pula wygrywa. Nagrodę można następnie rozdzielić zgodnie z liczbą akcji zdobytych przez każdego uczestnika. Chociaż wyrzucenie wartości niższej niż 8 samo w sobie nie oznacza wygranej, zapewnia uczciwy sposób pomiaru wkładu każdego gracza i czasami daje również zwycięski wynik.
W ten sam sposób pula wydobywcza ustala swój wewnętrzny poziom trudności w taki sposób, aby pojedynczy górnik mógł znaleźć skrót nagłówka bloku spełniający cel puli wystarczająco często, aby zarobić udziały. Od czasu do czasu jedna z tych prób spełni również znacznie trudniejszy cel sieci Bitcoin, tworząc prawidłowy blok. Kiedy tak się stanie, wygrywa cała pula.