近年来,区块链频繁出现在各类新闻报道中,2019年10月,习近平总书记在主持集体学习中指出要让区块链作为核心技术自主创新的重要突破口,将区块链的热度推向了一个新的高度。共识机制作为区块链的灵魂,是区块链研究的热点内容。相比以太坊使用的Po W算法,吞吐量更高的实用拜占庭容错(Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT)算法更适合商用。但PBFT算法也存在基于C/S模式的架构与区块链去中心化思想矛盾、节点网络静态不可变、吞吐量无法满足日益增长的商业需求等不足。本文针对上述问题深入分析,提出改进方法,从容错率和吞吐量角度进行验证,并将其应用于具体场景。本文主要研究内容如下:⑴按照以太坊的分层架构介绍区块链的底层技术原理,将主流共识算法进行比较,重点分析了PBFT算法的流程和特点,剖析该算法存在的不足与原因,为改进PBFT算法提供理论依据和思路。⑵针对传统PBFT算法存在C/S模式与区块链去中心化思想矛盾、节点网络静态不可变、吞吐量低的问题,本文提出当共识节点具有高权威性时,取消客户端的参与,原算法中客户端负责的工作由主节点代替完成,每10s主动发起共识请求;每轮共识开始前对节点的加入或离开请求进行处理,根据容错率更新系统可容忍的拜占庭节点数;删除视图切换步骤,初始主节点由全网共识节点投票选出,此后运行中不再更换主节点。基于上述研究,提出一种改进PBFT算法,并从容错率和吞吐量角度进行验证,改进PBFT算法依然满足1/3容错率,在吞吐量方面相较其他区块链平台和传统PBFT算法更具优势。⑶针对古玩市场长期存在交易双方不信任、地域局限、赝品横流等问题,将区块链技术引入古玩交易,从前端交互、智能合约和区块管理角度具体设计实现基于改进PBFT算法的古玩交易系统。通过模拟用户真实操作,验证了改进PBFT算法在实际场景中能够满足需求,且高效地完成共识工作。