公有链作为区块链最早的表现形态,具有开放、透明、去中心化等优点,已经成为主导加密货币领域未来发展的核心力量。然而,公有链存在严重的隐私和监管问题,限制了其在高敏感性、高合规性领域中的应用。联盟链凭借其在隐私和监管方面的独特优势,得到了学界和业界的广泛认可。但随着相关研究的逐步深入以及应用领域的不断扩展,联盟链在安全性和性能上的不足愈发明显,极大地限制了其适用场景的范围。因此,如何进一步提升联盟链的安全性及性能已成为推动联盟链持久发展的关键问题。联盟链在成员准入和数据访问方面具有较强的可控性,这种可控性的实现往往依赖于受信任的管理实体。虽然集中式的管理方式有利于提高联盟链的运作效率,但也会使得联盟链向中心化架构靠拢,并严重影响联盟链的安全性。因此,联盟链需要一种分散式的管理方式,以规避集中式管理实体带来的安全风险。与此同时,随着应用场景的逐渐丰富,底层联盟链与上层应用性能不匹配问题日益突出,性能瓶颈严重影响了基于联盟链的解决方案的实用性。针对上述两个问题,本文分别给出了相应的解决方案,并针对电子数据存证场景构建了原型系统。本文内容可总结如下:1.基于“分权制衡”的思想,提出了一种多方监管的联盟链(Multi-Supervised Consortium Blockchain,MSCB)模型。MSCB模型将分布式密钥生成协议、双密钥对机制、门限加密算法应用于联盟链,实现了安全的成员准入与数据审计方案,消除了联盟链中集中式管理实体的过度控制能力所带来的安全威胁。2.基于“化整为零”的思想,提出了一种基于树形通信网络的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault-Tolerance Based on Tree Communication Network,TCNPBFT)算法。TCNPBFT算法将全网范围共识拆分为若干子网范围共识,以降低共识过程的通信复杂度,并基于信誉模型动态调整树形通信网络中节点所处的层次,以提高树形通信网络的可靠性。评估结果表明,TCNPBFT算法在性能上明显优于传统的PBFT算法,具有良好的可扩展性。3.基于MSCB模型与TCNPBFT共识算法,设计并实现了基于Hyperledger Fabric的电子数据存证原型系统,通过实验验证了所提出方案的有效性。