区块链是一种在不具备可信任条件的网络中传输可信信息、实现价值传递的分布式账本,它是近年来最具革命性的新兴技术之一,并在金融、政务、溯源、物联网、版权保护等领域有着广泛的应用。然而,区块链技术的发展仍面临着可扩展性等关键技术瓶颈,这使得可扩展性提升的关键技术——区块链共识协议成为当前的研究热点。主流的共识协议中,以工作量证明（Po W）为代表的证明类共识协议能确保最终一致性,但性能低下且存在高能耗等弊病;而以实用拜占庭容错协议（PBFT）为代表的拜占庭类共识协议和以Raft为代表的传统分布式一致性算法,实现了较高的性能,但牺牲了部分或全部去中心化属性。针对现有共识协议不能很好地满足可扩展性、公平性以及安全性的研究现状,本文提出了一种基于共识节点收集的有效交易数量作为证明的新型区块链共识协议——交易量证明（Proof of Transactions,Po T）。Po T协议将共识流程分为主节点选举和新区块同步两个阶段,实现了集群在两轮通信时间内对新区块的共识达成。在主节点选举阶段,所有共识节点预构造新区块之后进行一轮交易量证明的消息交换,选举收集有效交易数最多的节点为主节点。在新区块同步阶段,共识节点利用缓存的证明消息对主节点广播的新区块进行检验而后接收。除主节点选举和新区块同步机制外,Po T协议还设计了基于区块时间戳的逻辑时钟机制和用于辅助共识节点确认新区块的种子节点机制。本文对所提出的共识协议进行了模块化的软件实现,并在节点正常运行、节点宕机以及节点作恶等环境下进行了Po T集群运行实验,证明了Po T协议的一致性、可用性与安全性等特点,同时也论证了该协议具有良好的可扩展性、可配置性、公平性等优点。进一步,本文针对现有医疗物联网系统中数据管理/交易方案存在的功能单一、病人数据安全隐私风险等问题,应用Po T协议设计了基于区块链的敏感数据交易系统。该方案考虑了医院、医生、病人、研究机构四种参与方之间的数据存储、远程医疗、数据交易等功能需求,并整合了数据加密、身份控制、信用控制、代理查询和数据授权五层数据访问控制机制。所提出的方案较好地满足了系统的高性能、可扩展与安全性需求,并且充分考虑了普通用户对自己医疗数据的管控权。综上,本文提出了一种集成了证明类共识、拜占庭类共识优点的新型区块链共识协议,对其进行了设计、分析、实现、测试以及应用实践。本文为区块链可扩展性瓶颈提供了一种新的解决方案,有利于区块链技术在物联网等大规模系统中的应用发展。