儘管區塊鏈和加密貨幣技術具有革命性潛力，但其日益增長的受歡迎程度正面臨擴展性問題的挑戰。優先考慮高安全性和去中心化的公共區塊鏈往往在交易吞吐量低下方面遇到困難，這種困境被稱為區塊鏈三難問題。這一原則表明，去中心化系統很難同時達到高安全性、擴展性和去中心化，通常只能實現這三個目標中的兩個。然而，許多熱情的愛好者和專家正積極開發解決方案來改善擴展性，包括對主要區塊鏈架構（Layer 1）的修改和實施增強底層網絡的第二層（Layer 2）協議。
Layer 1 指的是區塊鏈的基礎協議，是交易最終確認和記錄的根本系統。本質上，Layer 1 是底層的主要區塊鏈架構。例如比特幣、以太坊和幣安智能鏈等都是 Layer 1 區塊鏈的例子。
Layer 2 指的是在 Layer 1 區塊鏈之上運作的網絡或技術，用以增強其擴展性和效率。Layer 2 解決方案是建立的次級協議，旨在減輕基層（Layer 1 ）所承擔的負擔。這些解決方案不需要改變 Layer 1 區塊鏈本身，但會與之協作，處理主鏈外的交易，然後再在主鏈上進行結算。
基本上，Layer 1 擴容方案是對區塊鏈網絡的基礎協議進行的改變，以改善擴展性。Layer 2 擴容方案則使用離鏈服務或網絡來提升擴展性。
Layer 1 區塊鏈擴容方案的類型：
增加區塊大小：一些 Layer 1 加密貨幣區塊鏈已更新其代碼來增加區塊大小，允許一次驗證更多交易，從而擴大網絡的整體容量。例如比特幣現金（BCH）網絡，將其區塊大小從1MB增加到8MB，然後進一步增加到32MB，使其能夠處理每秒超過100筆交易，相比之下比特幣的每秒交易數為七筆。
更新共識機制：區塊鏈的共識機制是用來驗證交易以確保網絡的準確性和安全性的方法。例如，比特幣使用工作證明（PoW）共識機制，需要巨大的處理能力來解決複雜的方程式以獲准記錄下一個區塊。以太坊原本也使用PoW，但後來升級到權益證明（PoS）共識機制，需要節點操作者鎖定大量以太（ETH）存款才能處理交易。
分片：分片類似於資料庫分區，允許將區塊鏈數據庫分解成較小的部分，以便交易可以同時處理。這增加了 Layer 1 區塊鏈網絡的總容量。
Layer 2 區塊鏈擴容方案的類型：
Rollups
Rollups 通過將多個交易捆綁成一個交易來處理，大幅提高同時處理交易的數量。這些交易在鏈下記錄，捆綁後再回到主鏈作為單一實體處理。主要類型包括：
Optimistic Rollups
假設鏈下交易默認有效，只有在提交欺詐證明時才檢查其有效性。
主要特點：
- 有效性假設：默認認為交易有效，快速處理。
- 欺詐證明：在指定挑戰期內提交證明，發現欺詐則撤銷交易並懲罰欺詐者。
- 降低成本：不立即驗證每筆交易，降低計算負荷和交易成本。
- 數據可用性：所有交易數據上鏈，確保可重構Rollup狀態。
用例：
- Arbitrum：與以太坊虛擬機高度兼容。
- Optimism：簡化從以太坊過渡，提供高吞吐量和低費用。
ZK Rollups
使用零知識證明鏈下驗證交易。
主要特點：
- 零知識證明：生成證明，證明交易的正確性，上鏈後由智能合約驗證。
- 即時有效性：證明驗證後即認為交易有效，無需挑戰期。
- 更高安全性：提供高水平安全性，確保交易有效。
- 高效數據使用：比樂觀Rollups需要更少數據上鏈，更高效。
用例：
- zkSync：提供低成本交易和即時確認，保持安全性。
- Scroll：專為可擴展性和安全性設計，保持與以太坊智能合約的兼容性。
Optimistic Rollups 和 ZK Rollups 在驗證方法和安全模型上有根本區別。Optimistic Rollups 假設交易默認有效，依賴於挑戰期間的欺詐證明，導致計算成本較低但可能有延遲。ZK Rollups 使用零知識證明確保交易有效性，無需挑戰期，提供即時驗證和更高的安全性。ZK Rollups 需要更多計算資源生成證明，但數據使用更高效，安全性更強；Optimistic Rollups 實現簡單，初始成本低，但依賴於欺詐檢測機制的有效性。
側鏈（Side Chains）
側鏈是獨立的區塊鏈網絡，擁有自己的一套驗證者，允許交易並行處理。這大大增加了區塊鏈的交易處理能力，但您必須信任側鏈網絡的完整性，以及連接它與主區塊鏈的橋接網絡。
狀態通道（State Channels）
狀態通道與側鏈類似，因為交易是在鏈外記錄的，但這些交易是批量在鏈外記錄的，然後設定通道的狀態為完成。這些交易隨後通過向主網絡廣播一個完成的“狀態”，批量記錄在主區塊鏈網絡上。這就是比特幣的閃電網絡（Lightning Network）的設置方式。