起源于比特币的区块链技术因其具有去中心化、数据不可篡改、可追溯等特点,在数字金融、数据溯源、产权保护等领域受到广泛关注。区块链按照中心化程度的不同分为公有链、联盟链和私有链。随着对区块链技术的探索,具有隐私保护和身份管理功能的联盟链成为企业级区块链应用的主流选择。目前,大部分联盟链的搭建均使用开源的Hyperledger Fabric区块链平台。Hyperledger Fabric具有模块化、安全性高、交易速度快等优势。但是Hyperledger Fabric中背书节点中心化程度较高、易受攻击,会导致安全性风险;此外,单节点处理全网所有交易会引发性能瓶颈问题。针对Hyperledger Fabric共识机制中存在的问题,本文从安全性和交易性能的角度提出了一种优化方案,解决了Hyperledger Fabric应用时的痛点问题,也为其他联盟链共识机制的优化提供借鉴意义。本文的主要工作如下:第一,设计了一种基于椭圆曲线的可验证随机函数算法。该算法满足可验证性、唯一性、伪随机性和抗碰撞性。使用Go语言对此算法进行了实现,结果表明,算法的密钥生成时间、随机数生成时间、随机数验证时间均满足Hyperledger Fabric中的交易要求。第二,基于原有的“背书-排序-验证”共识模型,引入了候选背书节点集机制,将原来固定的背书节点改为一组候选节点集合,然后使用基于可验证随机函数的抽签算法来确定最终的背书节点,使敌手难以确定攻击目标,从而增加敌手的攻击难度,提升共识机制的安全性。第三,设计并实现了一种多组背书节点机制。使用抽签算法将每笔交易交由不同的背书节点集合执行,实现了交易的并行处理。依靠抽签算法的伪随机性,可以从整体上将所有交易分配到不同的背书节点,减少每个背书节点的交易数量,从而缩短系统交易处理时间,提高共识速度。基于Go语言对Hyperledger Fabric中的共识流程进行改造,实现了可验证情况下背书节点的非交互式随机选取和背书过程的并行处理。分析测试表明优化后的共识机制在保证通信成本基本不变的前提下,具有更高的安全性、更低的交易延迟和更快的交易处理速度。