Die digitale Währung Bitcoin hat sich seit ihrer Erfindung im Jahr 2008 zu einer populären Zahlungstechnologie entwickelt. Das hohe Interesse an der zugrundeliegenden Blockchain-Technologie wird vor allem durch die zahlreichen Projekte verdeutlicht, die in den letzten zehn Jahren die Funktionalität von Bitcoin übernommen und erweitert haben. Diese so genannten kryptographischen Währungen ermöglichen es, den Benutzern, finanzielle Transaktionen über ein globales, dezentralisiertes Netzwerk zu versenden. Einige dieser digitalenWährungen ermöglichen sogar Zahlungen, die an komplexe Bedingungen geknüpft werden, welche durch sogenannte Smart Contracts beschrieben werden. Das größte Hindernis für den praktischen Einsatz von kryptographischenWährungen ist ihre mangelnde Skalierbarkeit. Ohne eine Lösung für dieses Problem kann die Blockchain Technologie die ständig steigenden Nutzerzahlen nicht unterstützen und nicht mit zentralisierten Zahlungsanbietern konkurrieren. In dieser Arbeit werden drei Lösungsansätze zur Skalierung vorgestellt, die es ermöglichen viele Transaktionen und komplexe Smart Contracts günstiger und schneller zu abzuwickeln. Der erste Beitrag dieser Arbeit ist das Perun-Protokoll, das es einem Netzwerk von Nutzern erlaubt, eine große Anzahl von Mikrotransaktionen kostenlos zu versenden. Zu diesem Zweck öffnen alle Benutzer des Systems einmalig einen sogenannten Zahlungskanal und nutzen diesen, um Zahlungen zwischen den Nutzern direkt und ohne Kosten oder Verzögerungen auszuführen. Das Perun Protokoll ermöglicht es außerdem diese Kanäle ohne Blockchain Interaktionen zu so genannten virtuellen Kanälen zu kombinieren, die noch mehr Nutzer verbinden. Der nächste Beitrag dieser Dissertation ist das FairSwap-Protokoll, das zum Ziel hat die Kosten für den sicheren Verkauf von großen digitalen Gütern zu senken. Dabei wird die Skalierbarkeit solcher “Fair Exchange”-Protokolle verbessert indem sowohl der Speicherbedarf als auch die Komplexität der zugrundeliegenden Smart Contracts reduziert wird. Der dritte Beitrag dieser Dissertation ist ein Protokoll namens FastKitten, das Trusted Execution Environments (TEEs) verwendet, um die off-chain Ausführung von Smart Contracts abzusichern. TEEs bieten eine abgesicherte Laufzeitumgebung in denen Programme sicher und korrekt ausgeführt werden. Sie erlauben es einem sogenannten Operator, die Smart Contracts auf der Grundlage von Eingaben der Benutzer lokal auszuführen und damit Kosten und Laufzeiten senkt. Formale Sicherheitsdefinitionen und kryptographische Beweise garantieren die Sicherheit der entwickelten Protokolle. Des Weiteren zeigen wir die Effizienz der Protokolle indem wir eine Implementierung anfertigen und analysieren.