近年来,区块链技术引起了社会各界的广泛关注,是我国新一代信息技术自主创新突破的重点方向。区块链具有公开透明、防篡改、去中心化等优点,不仅在数字货币领域,而且在金融、审计、医疗、公证、版权甚至社交领域都具有广阔的应用前景。然而,目前的区块链技术在实际应用上还普遍存在着交易效率低、时延高、吞吐量小等可扩展性问题。区块链的性能瓶颈主要来自于共识机制和链式的数据结构,因此本文从链内优化的角度出发,围绕共识机制的优化和有向无环图（directed acyclic graph,DAG）结构的区块链展开研究,探索能提供区块链可扩展性的方案。本文的主要贡献如下:（1）针对当前区块链共识机制可扩展性低,无法在大规模网络环境下提供安全性的同时保证高共识效率的问题,提出了一种结合Raft高效率性和实用拜占庭容错（practical Byzantine fault tolerance,PBFT）的高安全性的两级共识机制RBFT（raft cluster Byzantine fault tolerance）。首先对网络节点进行分组,组内采用改进的Raft机制进行共识,然后由每个组内选出的领导者组成网络委员会,网络委员会内部采用PBFT机制进行共识。接着,讨论了RBFT共识机制的一致性,安全性与活性问题。最后,通过仿真与实验证明RBFT具有通信开销小、时延低、吞吐量高、容错性强的优势,能适用于大规模节点网络,可以有效提高区块链的可扩展性。（2）针对Hashgraph DAG区块链范式中由于采用随机Gossip协议存在大量通信冗余导致共识效率低以及由于交易事务大小随图的增长而不断增大导致对设备信息处理和带宽要求过高的问题,提出了一种改进的DAG区块链范式DABG（directed acyclic block graph）。首先,利用联邦学习构建了一个树状的Gossip网络以取代随机Gossip协议,有效降低通信冗余,从而提高了共识效率。然后,利用区块包含交易事务,使交易事务的大小在传输过程中不会激增,再让共识后的区块通过最重链规则进行连接构成DAG,有效地降低了设备压力。接着,分析论证了DABG确定区块顺序的一致性问题以及应对DAG区块链中存在的视图分割攻击问题。最后通过仿真实验验证DABG能够大幅度降低通信冗余,从而提高系统的共识效率。