现有域名系统解析过程高度依赖根服务器,然而根服务器存在数量少、分布不均以及管理中心化等问题,为整个域名系统带来潜在风险。一旦根服务器中存储的顶级域名信息被篡改或被删除,相应的顶级域名体系将陷入瘫痪。联盟区块链是区块链的一种,具备区块链去中心化、信息不可篡改、信息可追溯等特点,除此之外联盟区块链由特定机构组成,采用准入机制限制节点加入,网络内部信息公开,外部提供限定查询接口。这些特性为实现一个共管、共治的新型域名系统指明了方向。本文在深入研究和分析现有域名系统和联盟区块链技术的基础上,设计并实现基于联盟区块链的根域名系统。具体工作如下:(1)构建根域名联盟区块链:以各国顶级域名管理机构作为节点,构建联盟区块链网络,并在此基础上设计管理认证列表,规定各节点操作权限;设计域名交易结构与区块结构,作为数据基础;设计统一的消息格式,实现基于P2P协议的通信;引入实用拜占庭容错(PBFT)算法,实现节点间共识。最后基于以上功能实现域名的注册、更新、注销和查询。(2)优化主节点选举:针对PBFT选举过程易遭受攻击的问题,引入可验证随机函数(VRf),各节点生成随机数选票参与选举,提高选举的随机性,并且选票可以被其他节点验证,保证选举的有效性;(3)优化查询机制:设计域名状态数据结构,存储域名的最新资源记录值,域名查询时仅需查询域名状态即可,提高域名查询效率,并且将域名状态的哈希值存储在最新的区块中,用于查询时验证域名状态是否可信,保证域名查询的安全性与可靠性;(4)兼容现有域名系统:设计数据包转换模块,实现DNS报文与区块链消息之间的转换;配置递归服务器,使递归服务器指向根域名联盟区块链中的节点,实现根域名联盟区块链与现有域名系统的对接。系统测试结果表明,本文设计并实现的基于联盟区块链的根域名系统具备新域名的注册、现有域名的更新、废弃域名的注销以及域名常态化解析等功能,解析效率与现有域名系统基本持平,并且具备应对恶意交易、少于1/3节点失效、主节点失效等安全问题的能力。系统功能、性能与安全性符合设计预期。