在区块链技术发展这十年间,区块链已经作为一种核心技术广泛试用于金融、物联网、物流、医疗和保险等多个领域,尤其是在以比特币为代表的数字货币领域,已经获得了很广泛的认可和赞誉。区块链本质上是一个由系统所有参与者共享的公共分布式账本,其主要特性有去中心化、开放性、独立性、安全性和匿名性。随着区块链网络的发展,一些问题开始显现出来。区块链的主链在运行中会出现分叉,分叉的出现不但会影响区块链的安全性,而且也浪费了全网的算力和时间资源。区块链中的每个节点存有全网所有的交易数据,这一数据随着时间也在持续增长下去,对当前单个节点存储的硬件资源提出了挑战,这是区块链的存储限制问题。由于单个节点拥有数据独立性,当新节点准备加入区块链系统时,需要下载和验证全网之前所产生的所有的交易数据,以目前的数据量来说,已经需要多达数天时间,这是区块链的无尽账本问题,极大地制约了区块链网络的拓展。针对区块链存在的分叉问题,本文提出一个概率验证方案来减少分叉的产生。传播延时是导致区块链分叉的主要因素。传播延时的主要来源是节点对区块的验证延时。在概率验证方案中,它不要求每个节点都验证区块,而是基于一个概率对区块进行选择性验证,通过减少验证延时来减少全网区块的传播延时,进而减少分叉的产生。对所提出的方案进行了两方面的安全设计,保证区块最终的可靠传输,并对概率验证方案进行了安全分析。通过对比实验结果,发现概率验证方案确实减少了区块链中分叉的出现次数,并提高了整个系统的性能。本文提出基于簇内完整性的节点协同存储策略,旨在解决区块链的存储限制和无尽账本问题。在节点协同存储策略中,将全网节点划分为若干个簇,每个簇保持全网数据的完整性,簇内的单个节点不要求存储所有的数据,验证区块和同步区块工作都由簇内所有节点协同完成,这样就缓解了单个节点的存储压力。而且,新节点可以立即加入到网络中进行工作,大大减少初始化过程时间开销。通过对比实验,节点协同存储策略有效地解决了区块链的存储限制和无尽账本问题,并大规模节约了全网的算力和时间资源。基于簇内完整性的节点协同存储策略定会对区块链生态的完善有一定的影响和借鉴作用。