區塊鏈系統有六個層次，數據層、網絡層、共識層、激勵層、合約層和應用層，在結構上都密不可分，共同實現了區塊鏈的功能。
數據層和網絡層是區塊鏈的基本架構，也是整個區塊鏈系統的最底層。基本架構之上，共識層、激勵層、合約層和應用層共同構成了區塊鏈的協議部分。
業界一般參考通信界的開放式系統互聯通信參考模型OSI將區塊鏈系統的六個層次重新劃入三個Layer，由底到頂分別為Layer 0（L0）、Layer 1（L1 ）和Layer 2（L2）。
公鏈在區塊鏈世界猶如類似於操作系統平台一樣的存在。以太坊憑藉其智能合約、創新性及安全權性在眾多公鏈中脫穎而出，在其上構建了各式各樣的應用（DApp）。不過，在以太坊發展過程中也出現了網絡擁堵以及Gas費高昂的問題。歸根結底，Gas 費用如此之高的原因是以太坊存在著數據處理能力較弱的問題，無法與主流支付系統相抗衡，也即對交易的需求仍然比以太坊區塊鏈實際每次能夠處理的更多。區塊鏈發展至今，如何擴容亟待解決。
Layer 0又稱數據傳輸層，對應OSI模型的底層，主要涉及區塊鍊和傳統網絡之間的結合問題。第0層區塊鍊為第1層區塊鏈奠定了基礎。它提供了創建鏈的底層基礎設施，還允許跨鏈互操作性，這意味著在第0 層之上創建的鏈可以相互通信。 Cosmos和Polkadot是第0 層區塊鏈的一些很好的例子。
Polkadot常被稱為Layer 0級別的區塊鏈。這是因為波卡主網作為中繼鏈，只起到為各大平行鏈提供安全性和彼此間的互操作性的作用。而在波卡的基礎上，可以通過插槽鏈接類似於以太坊這樣的Layer 1區塊鏈。
Layer 1擴容方案又稱鏈上擴容，指在區塊鏈基層協議上實現的擴容解決方案。目前像以太坊2.0、Polkadot和Solana等L1網絡主要從結構上改變了底層共識和出塊規則，通過處理區塊鏈的底層協議，也即主網區塊鏈本身的代碼，以此來增加區塊鏈的交易吞吐量。它們可以進一步劃分為：協議改進和分片。
協議改進是指對底層協議進行的更改來擴大交易吞吐量，這主要是通過增加單個區塊中可以包含的交易數量(僅在短期內可持續)，減少區塊創建之間的時間差，或者從PoW 共識模式向PoS 的結構性轉變來實現。
分片(sharding) 是指將一個區塊鏈的計算任務和數據空間劃分為多條鏈，比如Eth2.0 中將會有許多條分片鏈。由於在分片中，交易被分配給特定的節點來進行驗證，而不是由整個區塊鍊網絡進行驗證，因此不存在導致高昂交易費的競爭，而且交易速度也更快，進而增加了每秒可以處理的交易數量。
Layer 2擴容方案又稱鏈下擴容，指不改變區塊鏈底層協議和基礎規則，通過狀態通道、側鍊等方案提高交易處理速度。 L2解決方案是由構建在鏈上的智能合約來實現對L1 的擴展。通過將交易執行外包給L2 網絡來進行，然後L2 網絡再將交易處理結果匯報給L1 網絡，從而為待處理交易創造了額外的空間。
目前Layer2解決方案主要包含狀態通道、側鏈、Plasma、Optimistic Rollup、Validium、zkRollup 等。可以說，第2層解決方案本質上是通過在區塊鏈基礎層之上運行一種架構來比一般的區塊鏈架構更快地處理事務。
狀態通道是開闢一個鏈下的通道，用戶可以通過在智能合約中鎖定資產的方式，來將鏈上資產轉移至通道中，並在通道中進行資產交互。用戶在離開通道時進行結算，資產將轉回主鏈。通道允許參與者在鏈下進行x次交易，而在鏈上只能向網絡提交兩次交易，從而實現極高的吞吐量。狀態通道採用多簽合約，使參與者能夠在鏈下快速自由地進行交易，然後再與主網結算。這將最大限度地減少網絡擁塞、費用和延遲。現在有兩種通道：狀態通道和支付通道。
側鍊是與主網並行運行且兼容以太坊虛擬機的獨立區塊鏈。它們通過雙向橋接與以太坊兼容，按照自行選擇的共識規則和區塊參數運行。簡單地說，側鏈就像是一條條通路，將不同的區塊鏈互相連接在一起，以實現區塊鏈的擴展。側鏈完全獨立於比特幣區塊鏈，但是這兩個賬本之間能夠“互相操作”，實現交互。
Plasma 是一條獨立的區塊鏈，錨定至以太坊主鏈，並使用欺詐證明來仲裁爭議。 Plasma 也被稱為“鏈中鏈（blockchains in blockchains）”。任何人都可以在底層區塊鏈之上創建不同的Plasma 支持不同的業務需求，例如分佈式交易所、社交網絡、遊戲等。
Rollup 的擴容原理是將數百個已處理的交易匯總成一個批次並在與以太坊主網平行的L2鏈上按批次執行交易，最終完成的交易再按批次一次性發佈到底層（L1, Layer 1）區塊鏈，以此來提升交易速度。在不同的Rollup方案中，Optimistic Rollup 和零知識證明Rollup 都取得了不同程度的成果，他們執行原理差不多，主要區別在於交易驗證過程。
Optimistic 擴容方案是基於“樂觀”機制的，採用的是欺詐證明（Fraud proofs），即係統樂觀的相信交易數據的正確性，數據不經過有效驗證，但會直接進入一個等待期，等待期裡如果有任何節點提出異議並佐證惡意交易，則交易取消；若無異議，等待期結束，交易自動完成並寫入區塊。這種“欺詐證明”方案不需要在每筆交易中部署驗證，大大節省了網絡計算資源跟成本，同時也保證了及時的最終確定性。 OptimisticRollup最突出的兩個方案是Arbitrum 和Optimism。
ZK Rollup 即通過零知識有效性證明的擴容方案。 ZK Rollup分批處理鏈下交易，並生成加密有效性證明來驗證每批交易的真實性。有效性證明將批量交易添加到L1 區塊鏈。當交易批次被提交時，該證明可以被L1合約快速驗證，無效的批次可以被直接拒絕。
Validium和zkRollup都是以太坊Layer 2的擴展性解決方案，其交易有效性通過使用零知識證明來實現，不過zkRollup的數據可用性保持在鏈上，Validium是保持在鏈下。因為交易數據不是發佈在區塊鏈上的，所以有必要採用額外的信任假設，用戶必須信任操作員，以便在需要時可以訪問數據。 Validium的鏈下數據存儲有很多好處，交易速度更快，並且因為公眾無法訪問交易，所以用戶隱私性也到了提高。然而，由於數據是在鏈外保存的，因此用戶將無法隨時看到其在智能合約中的可用金額。因此，用戶必須從中繼器那裡獲取數據才能掌握自己的資金，並且他們必須信任中繼器。
