DNS作为一项维持互联网正常运作的系统,在互联网中占有重要的地位,现有DNS因其域名服务器的树状分布结构导致在实际应用中存在着根节点安全问题,根节点的性能与安全一定程度上决定着整个DNS的可用性和安全性。传统DNS中采用单节点(主服务器)管理顶级域名,称该节点为根域名服务器。单节点管理顶级域名使得DNS可能遭受因单点故障导致的系统瘫痪和面临来自内部攻击的风险。为了消除这种风险,国内外研究人员和机构采用各种方式对现有DNS进行优化和重构,但都存在着各种安全或性能问题。本文通过针对区块链技术在DNS系统中应用的可能性,分析了现有DNS在性能及安全性方面的优点及其缺陷,为了弥补这些缺陷,提出一种基于区块链的DNS根域名服务器系统,使得该系统在安全方面具有消除单点故障带来的负面影响和抵御来自内部攻击的能力,该方案结合了密码学算法,拜占庭容错共识算法和计算机网络基础,实现了一条分别适用于畅通和拥堵网络环境的区块链,在网络环境良好的情况下保持较高的吞吐量,在网络拥堵的情况下使其具有良好的容错性,最终在该区块链上设计并实现了基于DNS的根域名服务器系统。消除DNS因根域名服务器单点故障和内部攻击的的风险,使得DNS根域名服务器具备数据不可被篡改,高吞吐量和容错的性质。本方案主要从区块链分层和系统中数据流通方向进行方案细节的设计,在方案设计中,创新点表现在以下三个方面:(1)在整体架构上设计了一种基于接入节点的事务处理模型,通过接入节点代理根域名服务器接收数据,旨在事务处理方面提升系统吞吐量和性能,具体方式为在接入节点上采用双层控制器统计交易量并调整交易组处理时间,使得在低交易量时交易能够快速得到处理,而在高交易量时,保证交易在有限时间内能得到处理,保证系统吞吐量。从而在整体吞吐量上实现优于单节点直接接收请求的模型。(2)在数据层设计上结合了工作量证明算法与DNS域名IP映射表,设计了一种能够抵抗粉尘攻击的数据帧格式,并通过增添标识位prev ID缩短区块链数据搜寻时间,以实现对资源记录的快速定位和验证。(3)在交易的处理过程中,结合了SBFT和Honeybadger BFT,设计了一种新的复合共识算法,解决了现有基于区块链的DNS根域名服务器系统中因共识算法选取不当导致的安全问题和通信成本浪费的问题,使得系统在不出现网络错误的情况下保持高吞吐量,而在节点出错的情况下保持高容错性能。