В сегодняшней высококонкурентной горнодобывающей среде независимые мелкие майнеры, также известные как майнеры-одиночки, практически не имеют реальных шансов на успех. Вероятность найти блок и заработать достаточно, чтобы покрыть затраты на электричество и оборудование, чрезвычайно низка, поэтому соло-майнинг мало чем отличается от покупки лотерейного билета. Даже самые мощные ASIC-майнеры потребительского уровня не могут конкурировать с крупными коммерческими майнинговыми фермами, которые используют десятки тысяч чипов на огромных серверных объектах, расположенных рядом с недорогими источниками энергии, такими как гидроэлектростанции.
В результате майнеры все чаще сотрудничают, присоединяясь к майнинговым пулам. В пуле для майнинга объединяются вычислительные мощности тысяч участников, а вознаграждение распределяется между ними. Участвуя в пуле, майнеры зарабатывают лишь часть общего вознаграждения, но обычно они получают выплаты на регулярной — часто ежедневной — основе, что значительно снижает неопределенность.
Рассмотрим конкретный пример. Предположим, майнер покупает машину, способную производить хэш-мощность 6000 GH/s или 6 TH/s. В августе 2014 года такое устройство могло стоить около 10 000 долларов. Он работает на 3 киловаттах (кВт), потребляет 72 киловатт-часа электроэнергии в день и стоит примерно от 7 до 8 долларов в день. При сложности сети Биткойн того времени этот майнер мог рассчитывать на то, что найдет блок при индивидуальном майнинге только один раз каждые 155 дней или в среднем примерно каждые пять месяцев. Если майнер добьется успеха в течение этого периода, награда составит 25 биткойнов. При цене биткойнов около 600 долларов это вознаграждение будет стоить 15 000 долларов. Это покроет затраты на оборудование и электроэнергию за этот период и оставит чистую прибыль в размере около 3000 долларов США.
Однако то, найдет ли майнер блок за эти пять месяцев, во многом зависит от удачи. Майнер может найти два блока и получить существенную прибыль или может прожить десять месяцев, не найдя ни одного блока вообще, и понести финансовые потери. Что еще хуже, сложность доказательства работы Биткойна за это время может значительно возрасти. Учитывая быстрые темпы совершенствования оборудования для майнинга, у майнера может быть не более шести месяцев, чтобы окупить вложения, прежде чем оборудование будет заменено новым, более эффективным поколением машин.
Если тот же самый майнер присоединяется к майнинг-пулу вместо того, чтобы ждать возможной крупной выплаты раз в пять месяцев, майнер может зарабатывать от 500 до 700 долларов в неделю. Этот стабильный доход помогает распределять затраты на электроэнергию и оборудование с течением времени, уменьшая необходимость брать на себя серьезные финансовые риски. Через семь-девять месяцев оборудование все равно может устареть, а общий риск может остаться высоким, но, по крайней мере, доход в этот период будет более регулярным и предсказуемым.
Пулы для майнинга координируют усилия сотен или даже тысяч майнеров посредством специального протокола майнинга. После регистрации учетной записи в пуле каждый майнер настраивает свою майнинг-машину для подключения к серверу пула. Во время майнинга устройство остается подключенным к серверу и синхронизирует свою работу с работой других участников. Таким образом, майнеры в пуле делят работу по добыче между собой, а затем делят вознаграждение.
Когда блок успешно добыт, вознаграждение за блок выплачивается на биткойн-адрес пула, а не отдельному майнеру. Как только накопленное вознаграждение майнера достигает определенного порога, сервер пула через регулярные промежутки времени отправляет выплату на биткойн-адрес этого майнера. В большинстве случаев оператор пула взимает процентную плату за предоставление данной услуги.
Майнеры в пуле делят работу по поиску блоков-кандидатов и получают «доли» в зависимости от объема работы, которую они вложили. Для расчета этих долей майнинговые пулы устанавливают гораздо более низкую целевую сложность, чем фактическая сложность сети Биткойн — обычно более чем в 1000 раз проще. Когда кто-то в пуле в конечном итоге находит действительный блок, пул получает вознаграждение и распределяет его между всеми участвующими майнерами пропорционально количеству отправленных ими долей.
Пулы для майнинга открыты для всех майнеров, больших и малых, профессиональных и любительских. Некоторые участники могут использовать только одно небольшое устройство для майнинга, в то время как другие могут иметь гараж, полный современного оборудования. Некоторые могут потреблять всего несколько десятков киловатт электроэнергии, в то время как другие могут использовать целые центры обработки данных, потребляющие мегаватты энергии. Таким образом, задача состоит в том, как справедливо оценить вклад каждого майнера, одновременно предотвращая мошенничество.
Решение состоит в том, чтобы использовать сам алгоритм доказательства работы Биткойна, но с более низким порогом сложности. Это позволяет пулу объективно и поддающимся проверке оценивать вклад каждого майнера. Даже самый маленький майнер в пуле может регулярно зарабатывать некоторое количество акций, что обеспечивает достаточный стимул для участия. Снижая сложность, необходимую для получения доли, пул может оценить, сколько работы выполняет каждый майнер. Всякий раз, когда майнер обнаруживает, что хеш заголовка блока ниже целевой сложности пула, этот результат доказывает, что майнер выполнил измеримый объем вычислительной работы.
Что еще более важно, эта работа, выполняемая для получения акций, обеспечивает статистически значимый способ оценить прогресс в поиске действительного блока Биткойн для сети в целом. Тысячи майнеров, каждый из которых выполняет поиск в меньших диапазонах значений хеш-функции, могут коллективно выдать результат, который полностью удовлетворяет целевому показателю сложности сети Биткойн.
Если использовать аналогию с игрой в кости, представьте, что цель всей игры — выбросить число меньше 4. Это соответствует полной сложности сети. Пул для майнинга может создать более легкую промежуточную цель, подсчитывая каждый бросок ниже 8. Броски ниже 8 не приносят выигрыша в игре, но они считаются долями. Поскольку эта более простая цель достигается чаще, игроки регулярно зарабатывают акции, даже если они редко достигают более сложной цели, необходимой для победы в самой игре.
Иногда у кого-то в пуле выпадает число меньше 4, и тогда пул выигрывает. Затем вознаграждение можно распределить в соответствии с количеством долей, заработанных каждым участником. Хотя результат ниже 8 сам по себе не означает выигрыша в игре, он дает справедливый способ оценить вклад каждого игрока и иногда также дает выигрышный результат.
Точно так же пул майнинга устанавливает свою внутреннюю сложность так, чтобы отдельный майнер мог достаточно часто находить хэш заголовка блока, соответствующий цели пула, чтобы зарабатывать акции. Время от времени одна из этих попыток также достигает гораздо более сложной цели сети Биткойн, создавая действительный блок. Когда это происходит, выигрывает весь пул.