随着区块链技术的不断完善,以及其具有的去中心化、不可篡改和匿名性等优点,使得区块链技术被广泛应用于云计算、个人身份管理、供应链溯源和医疗健康信息管理等领域。共识机制作为区块链中的关键技术,它的效率直接影响了区块链应用的性能。在区块吞吐量以及节点获得区块生成权利的公平性等方面,目前主流的共识机制都存在一定的问题。因此,如何设计一种满足上述两点要求的共识机制是一个值得研究的问题。在现有的共识机制中,由于见证节点选取方案导致出现区块吞吐量低和节点公平性弱等问题。针对此,本文研究了一种基于多参数见证节点选取方案的共识机制。在本文研究的共识机制中,通过将节点的多个性能参数输入反向传播神经网络算法中,来预测各个节点生成区块的速度,并根据预测值选出多个生成区块速度快的节点组成见证节点集合。在见证节点选取时,若存在多个区块生成速度相同的节点,则优先选取历史入选次数少的节点作为见证节点,从而提高少数节点获得区块生成权利的概率,保证节点的公平性。在后续共识过程中,这些见证节点轮流负责生成区块,会加快生成区块的速度,提高区块吞吐量。其次,在现有的共识机制中,由于见证节点发生故障时,需要等待达到区块生成时间上限,再由下一个见证节点重新生成区块,导致出现区块吞吐量下降。针对此,本文研究了一种基于故障节点替换的改进共识机制。该共识机制会根据节点生成区块的速度和节点历史入选次数,选出多个见证节点和等待节点。当见证节点发生故障时,则使用等待节点直接替换故障节点并继续生成区块,目的是减少故障节点被替换所需要的等待时间,从而提升区块吞吐量;同时该方案能将故障节点移出见证节点集合,避免故障节点再次被选出来负责生成区块。最后,将本文研究的共识机制与工作量证明共识机制、权益证明共识机制和委托权益证明共识机制等进行仿真对比,实验结果表明本文研究的共识机制的区块吞吐量要高于上述几种共识机制,与委托权益证明共识机制相比本文研究的共识机制可以带来更高的节点公平性,同时在节点发生故障时,区块吞吐量更高。