在当今竞争激烈的采矿业环境中，独立的小规模矿工（也称为单独矿工）几乎没有现实的成功机会。找到一个区块并赚到足够的钱来支付电力和硬件成本的概率极低，这使得单独挖矿与购买彩票没有什么不同。即使是最强大的消费级 ASIC 矿机也无法与大型商业矿场竞争，这些矿场在位于水力发电厂等低成本能源来源附近的大型服务器设施中运行着数万个芯片。
因此，矿工越来越多地通过加入矿池进行合作。在矿池中，汇集了数千名参与者的算力，并在他们之间共享奖励。通过参与矿池，矿工只能获得总奖励的一部分，但他们通常会定期（通常是每天）收到付款，这大大减少了不确定性。
考虑一个具体的例子。假设一名矿工购买了一台能够产生 6,000 GH/s 哈希能力（即 6 TH/s）的机器。 2014 年 8 月，这样的设备可能售价约为 10,000 美元。它的运行功率为 3 千瓦 (kW)，每天用电 72 千瓦时，每天电费约为 7 至 8 美元。在当时的比特币网络难度下，该矿工预计每 155 天（或者平均大约每五个月）才能通过单独挖矿找到一个区块。如果矿工在此期间成功，奖励将是 25 个比特币。以比特币价格约 600 美元计算，该奖励价值 15,000 美元。这将覆盖该期间的硬件和电力成本，并留下约 3,000 美元的净利润。
然而，矿工能否在这五个月内真正找到区块很大程度上取决于运气。矿工可能会找到两个区块并获得可观的利润，或者可能十个月都找不到任何区块并遭受经济损失。更糟糕的是，比特币的工作量证明难度在此期间可能会大幅增加。鉴于采矿硬件的快速改进，在设备被更新、更高效的一代机器取代之前，矿工可能只有不到六个月的时间来收回投资。
如果同一位矿工加入矿池，而不是每五个月等待一次可能的大额支付，那么该矿工每周可能会赚取约 500 至 700 美元。这种稳定的收入有助于随着时间的推移分摊电力和硬件成本，从而减少承担重大财务风险的需要。七到九个月后，硬件可能仍然会过时，整体风险可能仍然很高，但至少那段时间的收入更加规律和可预测。
矿池通过专门的挖矿协议协调数百甚至数千名矿工的工作。在矿池注册帐户后，每个矿工都会配置其矿机以连接到矿池服务器。挖矿时，设备保持与服务器的连接，并将其工作与其他参与者的工作同步。这样，矿池中的矿工就可以相互分配挖矿工作，然后分享奖励。
当成功开采一个区块时，区块奖励将支付给矿池的比特币地址，而不是支付给单个矿工。一旦矿工的累积奖励达到指定阈值，矿池服务器就会定期向该矿工的比特币地址发送付款。在大多数情况下，矿池运营商会针对提供此服务收取一定比例的费用。
矿池中的矿工分担搜索候选区块的工作，并根据他们贡献的工作量获得“份额”。为了计算这些份额，矿池设置了比实际比特币网络难度低得多的难度目标——通常要容易 1,000 倍以上。当矿池中的某人最终找到有效区块时，矿池会收到奖励，并根据所有参与矿工提交的份额数量将其分配给他们。
矿池向所有矿工开放，无论大小、专业还是业余。一些参与者可能只操作一个小型采矿设备，而另一些参与者可能经营一个装满先进硬件的车库。有些可能只消耗几十千瓦的电力，而另一些则可能使用整个数据中心消耗兆瓦的电力。那么，挑战在于如何公平地衡量每个矿工的贡献，同时防止作弊。
解决方案是使用比特币的工作量证明算法本身，但难度阈值较低。这使得矿池能够以公平且可验证的方式衡量每个矿工的贡献。即使是池中最小的矿工也可以定期赚取一些份额，这提供了足够的参与动力。通过降低赚取份额所需的难度，矿池可以估计每个矿工正在执行多少工作。每当矿工发现区块头哈希值低于池的目标难度时，该结果就证明矿工已经完成了可测量的计算工作量。
更重要的是，这项为赚取份额而进行的工作提供了一种具有统计意义的方法来估计为整个网络寻找有效比特币区块的进展情况。成千上万的矿工，每个人都搜索较小范围的哈希值，可以共同产生满足整个比特币网络难度目标的结果。
用骰子游戏来类比，想象整个游戏的目标是掷出低于 4 的数字。这代表了完整的网络难度。矿池可以通过计算每个低于 8 的掷骰数来创建更简单的中间目标。低于 8 的掷骰不会赢得游戏，但它们确实算作份额。由于这个较容易的目标更容易实现，因此玩家会定期赚取份额，即使他们很少实现赢得游戏本身所需的较难的目标。
偶尔，池中有人会掷出低于 4 的骰子，然后该池获胜。然后可以根据每个参与者获得的份额数量来分配奖励。尽管滚动低于 8 本身并不能赢得比赛，但它提供了一种公平的方式来衡量每个玩家的贡献，有时也会产生获胜结果。
同样，矿池设置其内部难度，以便单个矿工可以足够频繁地找到满足矿池目标的块头哈希来赚取份额。有时，这些尝试之一也会满足更难的比特币网络目标，产生一个有效的区块。当这种情况发生时，整个池子都会获胜。