当今,加密货币是行业和学术界的热点话题。作为最成功的加密货币之一,比特币在2016年的资本市场达到了 100亿美元。区块链是加密货币的核心技术,具有去中心化、去信任等特点,所有交易都存储在区块列表中。利用这些特性,区块链可大大节省成本并提高效率。随着物联网的飞速发展,环境监测系统极大地提高了政府日常运作的效率和透明度。但是,目前大多数现有的环境监测系统都是以集中的方式提供服务,并且严重依赖人来控制。高度集中的系统架构容易受到外部攻击,此外,不法分子破坏数据真实性相对容易,导致公众对环境监测数据信任度不高。针对这些问题,本文提出基于区块链的环境监测数据安全传输方案。监测设备获取的数据经过签名发送至数据采集终端,数据采集终端验证数据后将其写入区块链,智能合约对公众关心的数据进行实时分析并对外发布结果。以PM2.5监测为例,探讨环境监测区块链系统架构在PM2.5数据传输中的应用。使用Hyperledger Fabric搭建了环境监测区块链,实现环境监测数据的发布和查询功能。区块链的引入将大大提高环境监测系统中数据的安全性与真实性,从而为环境相关的科学研究,决策部署提供更可靠的信息。在联盟区块链中,实用拜占庭容错共识算法(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)减少了区块确认时间,消除了资源消耗问题。为解决PBFT算法较高的通信开销问题,针对具有授权准入机制的联盟区块链,考虑现实应用场景,本文还提出基于分组的实用拜占庭容错共识算法(Group Practical Byzantine Fault Tolerance,GPBFT)。GPBFT算法通过改进传统的PBFT算法,减少共识达成过程中的交互次数,从而降低共识过程中的通信开销。使用Prism对GPBFT算法进行了模型检验。实验结果表明,GPBFT算法可以降低交易确认的时间、减少通信开销。容错能力分析和共识方案对比表明,GPBFT算法既保留了原算法的安全性,又弥补了其高性能、可用性的缺陷,从而GPBFT算法可应用于更大规模的联盟区块链系统中。