随着21世纪虚拟货币的问世,区块链技术应运而生。区块链是一个去中心化的分布式数据库,数据库由一系列使用密码学方法生成的数据区块组成,这些数据区块包含有在一定时间内不能被篡改的数据信息。区块链所用到的技术包括分布式系统、共识算法、密码学、数据结构和编译原理。以太坊作为区块链技术的实现,提供了一个开源的拥有智能合约机制的公共区块链平台,具有去中心化、透明可信任的特点,其应用也逐渐从最初的金融行业发展到各行各业。近年来,以太坊共识算法的相关研究与半导体行业的不断发展,异构计算已被提出利用不同计算类型的计算资源相互协调工作从而实现最短的时间完成计算任务,正逐渐成为解决提升以太坊共识算法计算速度方案的热点话题。本文通过对以太坊共识算法基本原理的研究,设计一种基于Xilinx ZCU106平台的SoC FPGA异构系统。本文主要包括以下工作内容。(1)以太坊共识算法的分析。研究以太坊共识算法的背景、意义和国内外研究现状,对以太坊共识算法中的generate Cache算法、generate Dataset算法和hashimoto算法以及工作量证明函数SHA-3做了详细的分析并对整体流程做软件仿真与SoC FPGA实现后的数据进行功能对比。(2)以太坊共识算法的SoC FPGA系统方案设计与实现。采用Block Design调用IP完成顶层平台搭建,采用硬件描述语言设计generate Cache模块、generate Dataset模块和hashimoto模块,使用Xilinx Vivado软件对各模块进行功能仿真测试,最终实现以太坊共识算法的异构系统。(3)以太坊共识算法的实验仿真与结果分析。采用软硬件协同的方式使用Xilinx SDK、Putty对开发板Xilinx ZCU106进行测试,通过三个不同难度的案例验证了本文提出的系统的可靠性,通过实际测试对以太坊共识算法的SoC FPGA异构系统和ARM进行速度测试分析,得出SoC FPGA异构系统为32KHash/s,为ARM运行速度的四倍。