区块链作为分布式共识领域的新兴技术,近年来引起了广泛的研究与关注,但当前区块链系统仍面临扩展性问题,针对该问题,研究者提出了多种解决方案,如侧链、跨链、分片技术等。其中分片技术是迄今为止被认为最能够解决区块链扩展性的方案,但目前分片技术仍存在一些问题,一是当节点进行分片时,如果节点划分不够合理会增大拜占庭节点分配到同一分片的概率,无法保证分片数据的可信性,二是区块中签名信息较多,造成区块传输与签名验证效率低下。针对上述问题,在PBFT算法的基础上,文中提出一种节点随机分配算法和基于PBFT算法改进的APBFT算法,并将改进的算法应用在慕课学分互认系统。具体研究内容如下:（1）在节点被划分到分片的过程中,如果节点偏向某一分片分配或者节点可以随意控制分片的选择,就有可能造成拜占庭节点在分片内串通,无法保证单个分片数据的可信性,因此实现对节点分配的不可预测性、随机性至关重要。为解决该问题提出了一种节点随机分配算法,该算法主要通过一致性哈希算法对节点进行随机分配,但在一致性哈希算法中所有节点的权重都是相同的,没有相应的负载均衡策略,由于每个节点的负载、信用值、交易速率各不相同,故通过节点的权重对一致性hash算法进行优化。（2）当分片中节点通过PBFT算法达成共识时,节点需要对区块进行签名,并将签名信息存放到区块中,会造成区块数据量较多,导致区块传输与签名验证效率低下。为解决该问题,在PBFT算法基础上提出通过签名（Aggregate signature）改进的聚合实用拜占庭容错算法（Aggregate Practical Byzantine Fault Tolerance,APBFT）,通过聚合签名对多个签名进行压缩,有效地降低了区块传输压力和签名验证时间,缩短了共识达成的时间,提升了系统的扩展性。（3）以慕课为代表的在线教育近年来发展迅猛,为解决慕课学分互认存在公信力不足等问题,将改进的APBFT算法应用到慕课学分互认系统,并对系统进行设计与实现。