域名解析系统（Domain Name System,DNS）是连接互联网应用和资源的纽带,对互联网的稳定运行具有重要的作用。本文从改善DNS体系结构的角度出发,针对互联网DNS安全性的典型问题,深入研究DNS去中心化技术,通过对DNS的数据平面进行去中心化来降低商业竞争造成的损失,进而构建安全、开放的网络空间,促进互联网稳定、持续地发展。本文的研究工作已在相关工程项目得到应用。本文的主要研究内容和贡献如下:DNS去中心化技术分析与总结。DNS的中心化特征不仅具有单边控制风险,而且限制了其抵御新型安全威胁的能力提升。本文对现有的DNS去中心化技术进行了全面、深入的调研和分析,按照技术体系对现有的研究成果进行了分类和总结,并且提出了一种按照数据平面、控制平面和管理平面的分类方法,从三个不同层次对DNS的去中心化问题进行了阐述,为成体系地实现DNS去中心化提供了设计参考。DNS数据平面的去中心化设计。创新地提出一种对DNS数据平面进行去中心化的设计方案,称为Block Zone,通过引入域名数据存储和检索的新机制来改变传统的DNS递归解析过程。Block Zone将DNS区域文件（Zone文件）存储在分布式文件系统中,并将DNS区域文件的元数据保存在区块链上。与传统的DNS解析过程相比,Block Zone不仅实现了更高的检索效率,而且还保证了解析结果的真实性。Block Zone在DNS的数据平面实现,无需修改DNS协议,与传统DNS完全兼容,具有良好的可渐进部署能力。DNS数据平面的去中心化实现。设计并提出一种对DNS数据平面进行去中心化的实现方案,并针对关键实现技术进行了有效性验证,主要包括:基于IPFS的域名文件存储技术、基于区块链的域名查询技术以及基于智能合约的域名验证技术。在此基础上,以开源项目BIND和Hyperledger Fabric设计和实现了原型系统,利用区块链基准测试工具Hyperledger Caliper验证了系统在不同条件下的吞吐量和时延变化,对核心机制进行性能评估。