区块链技术具有去中心化、不可篡改、集体维护和安全可信等特点,在加密货币、金融交易和数字政务等领域有着广阔的应用前景。然而区块链可扩展性是制约其发展的重要问题之一,目前比特币系统最大交易吞吐量为7TPS,以太坊最大交易吞吐量也未能破百位数,远远低于Pay Pal、Visa的万位数量级。因此,区块链系统的业务吞吐量难以承载互联网级别的应用,严重制约了区块链技术的实施和落地。本文重点对区块链性能优化问题进行研究,通过构建并行多链区块链模型,提升区块链系统运行效率。在此基础上,从网络分片和交易分片角度出发,研究并行多链区块链模型的安全性问题和跨链交易问题。本文主要研究工作如下:（1）从系统架构方面优化区块链性能,构建并行多链区块链模型。本文改变传统区块链的单层链式结构,采用分片技术将节点划分到各个子链,每条子链负责各自部分的交易验证和存储业务,通过多链并行运行和子链独立自治机制提高区块链的业务吞吐量。通过对并行多链区块链模型性能进行详细分析,可以得出该模型有效提升了区块链系统的交易吞吐量、降低了交易确认延时和节点存储负担。（2）为了降低分片引起的子链合谋攻击风险,提出基于节点行为特征的网络分片算法（NSNF）。该算法综合考虑节点行为特征及算力特征,通过轮询区块链网络中的恶意节点,将其算力均匀分配在各个子链中,避免恶意节点聚集造成合谋攻击问题。实验结果表明,NSNF算法在恒定分链粒度下,子链恶意节点数量方差值在0.25左右,子链恶意节点数量占比和子链合谋算力占比较为均衡,危险子链占比和子链合谋攻击占比都低于随机分片策略。在不同分链粒度下,NSNF算法子链合谋算力占比和子链合谋攻击占比也都低于随机分片策略。因此,NSNF算法可以有效避免子链恶意节点聚集,降低子链合谋攻击风险,提高并行多链区块链模型的安全性。（3）为了降低并行多链区块链模型的跨链交易比例,提出基于账户交易频次的分片算法（SATF）。通过对数字加密货币领域的交易数据特点进行分析,考虑账户交易频次特征,尽可能将交易频繁的账户划分在相同子链内,减少节点跨链交易。实验结果表明,SATF算法在账户分散和账户聚集两种情况下,跨链交易占比都低于基于账户随机分片算法。因此,SATF算法可以在一定程度上降低跨链交易比例,减少子链间通信验证成本,提高区块链性能。结果表明,本文构建的并行多链区块链模型能够在一定程度上提高系统运行效率。在此基础上提出的NSNF算法和SATF算法,可以有效解决该模型引起的子链合谋攻击问题和跨链交易问题,进一步优化区块链系统性能。