作为可信且不可篡改的分布式账本,区块链技术在世界范围内得到了越来越广泛的使用,其应用场景包括金融记账,数字产权,供应链溯源,去中心化游戏,去中心化社交,分布式存储,分布式计算等等。但是现存的区块链系统还存在各种各样的问题,例如交易性能与去中心化的失衡,安全性与开放性的矛盾,区块链数据膨胀问题等等。为了解决这些问题,创造出更好的区块链系统,业界已经提出了许多的相关思路和具体方案,例如GHOST协议,Bitcoin-NG算法,Sharding,状态通道,Plasma,改进的BFT共识等等。而本论文的主要工作是对区块链性能改进的研究,从底层网络的区块传播过程优化和交易处理过程的性能增强两个方面设计提出了两种原创的区块链性能改进方案:1)第一种方案从P2P通信方式、区块转发路径、上下行带宽优化这三个层面去优化区块的全网同步时间,可以在无需压缩区块体积的情况下显著改善区块传输到整个区块链网络的速度,从而使得区块链系统的性能得到有效提升,并且同时维持其安全性。2)而第二种方案则是原创的高性能区块链分片算法,可以运行于已有的区块链系统之上,作为抽象上层来进行区块链网络中的高效分片,并且在大幅度提高区块链系统性能的情况下维持原有的安全性并拥有良好的稳定性。本论文希望能为构建更好的区块链系统这一目标贡献绵薄之力,并对后续工作做出了展望。