区块链的三个理想属性是去中心化的、安全的和可扩展的。区块链三难困境指出，一个简单的区块链架构只能实现三者其二。想要一个安全且去中心化的区块链需要牺牲可扩展性。以太坊具有安全性和去中心化的特性，因此其在可扩展性上具有一定的缺陷。
近年来以太坊用户的增加造成网络拥挤，急需对以太坊扩容以容纳众多用户和交易，因此需要解决可扩展性问题。可扩展性主要针对单位时间交易量和交易速度优化，同时还要降低节点运营商的准入门槛以保证去中心化和安全性。
从概念上可以将扩容方案分为 on-chain scaling 和 off-chain 扩容。
这种方法需要更改以太坊协议，分片技术是目前链上扩容的主要焦点，早在2015 年就提出了分片技术。
分片是水平拆分数据库以分散负载的过程。在以太坊环境中，分片将通过创建称为“shards（分片）”的新链来减少网络拥塞并增加每秒交易量。这也将减轻每个验证者的负担，他们不再需要处理整个网络中的所有交易。
链下扩容是独立于主网的，不需要对以太坊协议进行修改。最著名的方案是 Layer2，直接从以太坊共识中获得安全性；除此之外其他解决方案涉及创建各种形式的新链，这些链的安全性独立于主网，例如 SideChains 或 Plasma，它们与主网通信，但以不同的方式获取其安全性。
2.1 Layer 2 扩容
L2 中的交易提交给 2 层节点，而不是直接提交给第 1 层。某些二层解决方案将多个交易绑定为一组，然后将它们锚定到第 1 层，由第 1 层保护并且不能更改。不同的第 2 层技术和实现之间，如何做到这一点的细节差异很大。
Rollups：交易的执行在二层而交易数据发回到一层。由于交易数据在一层区块中，rollups 技术能够利用以太坊原生安全性能
Optimistic rollups：默认交易正确，并且仅在发生挑战时通过欺诈证明进行验证。
Zero-knowledge rollups：在链下运行计算并向主网提交有效性证明
State channels：状态通道利用多重签名合约使参与者能够在链下快速、自由地进行交易，然后通过主网结算。这最大限度地减少了网络拥塞、费用和延迟。目前两种 channels 是 state channels 和 payment channels
2.2 Sidechains 侧链
侧链是与主网并行运行的独立 EVM 兼容区块链。这些通过双向桥与以太坊兼容，并在他们自己选择的共识规则和块参数下运行。
2.3 Plasma
Plasma 是一个独立的区块链，锚定在以太坊主链上，并使用欺诈证明（例如 Optimistic rollups）来仲裁争议。
2.4 Validium
Validium 链使用诸如 Zero-knowledge rollups 之类的有效性证明，但数据不存储在以太坊链上，这可以导致每个 Validium 链每秒处理 10k 个交易，并且可以并行运行多个链。
最后，我们真的需要这么多扩容方案吗？
多种解决方案可以帮助减少网络任何部分的整体拥塞，还可以防止单点故障。
整体大于部分之和。不同的解决方案可以存在并协调工作，从而对未来的交易速度和吞吐量产生指数影响。
并非所有解决方案都需要直接使用以太坊共识算法，替代方案也有其优势
没有一种扩展解决方案足以实现以太坊的愿景（去中心化的、安全的和可扩展的）