区块链技术在近年来持续火热,区块链应用范围逐渐扩大,众多企业纷纷布局区块链应用。物联网作为未来发展重点方向,是目前最火热的研究方向之一。但当前物联网体系结构和技术方案在安全隐私、可信协作等方面存在严重问题,而区块链技术能够针对物联网的这些缺陷提供一种解决方法。但是当前区块链存在吞吐量不足,资源耗费高,通信量大,数据全网公开等问题,无法直接在物联网场景中使用。提高区块链的性能及隐私性以满足物联网领域的需求已成为新的研究方向之一。本文具体工作如下:(1)针对物联网环境下的联盟链系统,本文设计并实现了一种基于广播多重签名的动态拜占庭容错协议MS-DBFT。该协议使用改进后的单轮广播多重签名机制对协议中节点交互的消息进行聚合,减少了网络消息量;针对联盟链场景设计了共识团机制,由部分节点组成共识团负责共识协议的执行和打包区块行为,提高了联盟链吞吐量;为保证联盟链系统安全性,提出了共识团选举和节点评价机制,根据历史区块信息对区块链节点进行信誉评估,结合联盟链证书节点能够剔除拜占庭节点。之后,通过分析证明了该协议的安全性与可用性。最后,实验结果表明MSDBFT协议相比实用拜占庭共识协议具有更高的吞吐量,更低的通信量。(2)针对物联网场景下的微支付与数据交互场景,本文分别提出了相应的隐私保护机制。在微支付场景中,本文提出了私密账户概念,私密账户利用佩德森承诺与范围证明技术将支付金额隐藏在承诺中,用户使用私密账户进行交易时其他人无法获知交易内容,保护了微支付场景的数据隐私。使用一次性地址和承诺合并隐藏了交易方的身份信息,对承诺进行分析无法获知交易方身份信息,保证了用户身份隐私。在数据交互场景中,本文使用加密技术对简短数据和数据索引进行加密后上链,引入事务凭证与仲裁机制保证数据交互的安全性和隐私性。该方案在保证身份及数据安全性的前提下,确保了其隐私性。最后实验结果证明该方案具有较快的算法执行时间,并且只产生了少量额外数据。(3)设计并实现了一个联盟链原型系统与相应的命令行程序,系统使用Golang语言编写,可以运行在Linux系统或Docker容器中。系统运用本文所设计的共识协议与隐私保护机制,实现了物联网场景用户注册、微支付、数据交互等基本区块链功能。实验结果验证了上述协议的有效性和可用性。论文最后总结了全文研究内容,对未来针对物联网场景的区块链的发展方向做出了展望。