近十几年来,全球新一代信息技术的革命浪潮奔涌不停,不断推进着信息时代飞速发展。安全可信是数字社会正常高效运行的基础,随着人类从物理世界向数字世界高速迈进,互联网基础设施的安全性变得尤为重要,身份安全、数据安全、传输安全等安全方面的需求成为当今互联网发展的核心目标之一。公钥基础设施（Public Key Infrastructure,PKI）是互联网上安全信息交流的基石,使得网络参与者能够通过查询和验证公钥以校验身份。然而,传统PKI被组织成一个树状的集中式结构,已被许多安全事件证实存在可用性与安全性缺陷,尤其是单点故障问题。隐私保护机制也是传统集中式PKI所缺失的一环,在某些特定的场景如车联网与物联网下,难以避免网内的恶意实体通过PKI中的某个公钥去追踪特定实体的身份信息。此外,不同的组织或机构信任不同的PKI认证机构,从而形成了多个相互独立的信任域,但传统PKI中的跨域认证机制往往存在认证路径复杂、签名验证频繁、证书管理困难等问题。区块链是新一代信息技术的高度集成和综合运用,具有匿名性、难以篡改、安全可靠、全程留痕、智能执行等优势,且可以在相互不信任的多个参与者之间建立协作信任。区块链所拥有的种种理想特性可为传统PKI所面临的可用性、安全性、隐私性问题提供新的解决方案,促进区块链与身份认证的深度融合有利于为未来互联网的进一步发展提供安全技术支撑。因此,本文将围绕区块链结合身份认证及其中涉及的隐私保护问题展开研究。首先,本文回顾了传统身份认证系统的发展历程,调研了身份认证技术在数个研究领域下的应用,并调研区块链技术与身份认证和隐私保护相结合的研究现状,并介绍了区块链基本概念与结构及其中的关键组件,随后对PKI及其底层原理与技术进行了简要阐述,为本文研究提供理论与技术支撑。然后,本文提出了一种基于区块链的分布式身份认证方案,探讨了传统证书在区块链上的兼容方式,之后详细描述了在区块链分布式身份认证方案下的证书操作,并面向不同信任域的实体设计了基于区块链的跨域认证机制。论文对所提的基于区块链的分布式身份认证方案进行了仿真分析与评估,仿真结果表明区块链能够提升认证系统的成功认证能力,并且能更好地整合认证资源从而提高认证性能。接着,本文对区块链身份认证的隐私保护方面进行了改进,设计了可支持不同隐私保护级别的隐私保护机制,非受信的外部实体无法通过追溯目标实体的密钥更新链来获取其身份信息,而在出现权责纠纷的情况下可由权威的监管机构来披露特定实体的身份信息。论文对所提的基于区块链的身份认证隐私保护机制进行了仿真分析与评估,仿真结果表明所提方案能够降低区块链身份认证系统的隐私泄露风险,并且能够以一定的计算成本来换取可观的隐私安全提升。最后,本文开展了对区块链身份认证方案的原型验证,阐明了区块链PKI的系统模型,详述了其架构与工作流程,并完成了底层区块链的搭建,随后编写智能合约构建区块链PKI分布式应用,并通过认证终端实体的身份认证流程对系统进行了整体的功能验证。结果表明,原型验证系统在运转效率、承载能力、执行开销等方面具有显著优势。