区块链技术由于其去中心化、透明性、安全性、可追溯性、匿名性等众多特性,使着人们将区块链逐步深入应用到了物联网、金融、医疗、保险和物流等众多其他领域之中。但区块链本身的许多缺陷也依旧限制着区块链技术的应用前景。区块链的本质是网络中的所有节点共同参与的分布式账本。为了使所有平等节点参与并达成共识,区块链的性能表现有所不足,例如较低的交易处理速率。而影响所有节点达成共识所需时间的主要因素就是块传播延迟。同样的,由于每一个加入到区块链网络中的节点都要存储主链上的所有区块。而随着时间的推移,主链上的区块数目持续增长,这就给区块链带来了存储可拓展性的问题。区块链网络中的块传播延迟主要包括节点对于区块的验证时间和区块在节点间的传播时间,且验证时间远大于传播时间。为此本文提出了一种基于信任值的担保验证机制GVScheme来提高区块链网络的验证效率。GVScheme引入了基于信任值的担保人角色。担保人节点将对区块在网络中的传播进行担保。当节点接收到由担保人节点广播的担保块时,将根据担保人的信任值确定验证块和传播块的先后顺序。通过减少区块链网络中节点对于所接收区块的验证时间,区块链网络中的块传播延迟也将减少,而这也意味着在整个区块链系统中的分叉率的减少。值得一提的是,本文所提出的方案保持了对现有区块链系统的最小修改,没有影响到节点对于区块的最终验证过程,可以直接应用于现有的存在节点验证过程的区块链网络,而不必局限于某类共识协议。通过实验结果对比分析可知,本文所提出方案能有效降低块传播延迟和分叉率。为了解决增加区块链网络的存储可拓展性问题,本文提出了一种基于利益相关钱包地址的分片优化方案。在本文方案中,分片不再随机划分,而是根据钱包地址间的可能交易性即利益相关性进行划分。区块链网络中的节点通过预测未来交易双方可能的钱包地址,生成利益相关钱包地址。同时分片将只处理其利益相关钱包地址表中的钱包地址所涉及的交易,而不再采用传统分片方式中的随机将交易分配至分片之中的方式,从而有效降低分片系统中的跨分片交易数量。通过实验结果对比分析可知,本文方案能有效预测未来交易,降低跨分片交易比例,提高交易处理速率,减少节点面临的存储负担。