区块链技术具有去中心化、可追溯、不可篡改性等优点,被认为是下一代互联网颠覆性核心技术。随着区块链技术的快速发展,其广泛应用于金融服务、智能制造、供应链管理、文化娱乐、社会公益、政府监管、溯源等领域,为构建智能社会提供了基础。然而现有区块链系统在交易查询方面性能较弱,通常需要遍历整个区块链数据,同时在查询语义方面也较为简单,只支持交易Hash、区块号、时间戳等相关条件查询,不能满足用户基础查询需求。当前对于区块链查询优化技术的研究大多是将数据同步至外部数据库,通过数据库语句进行查询,或是修改区块链结构,以双链或侧链等技术对数据进行划分后查询,没有从区块链本身解决查询效率较低、查询语义简单的问题。针对以上问题,本文以中药材溯源场景为背景,将区块结构本身作为切入点,对区块索引结构及其相关的查询优化算法进行研究。本文的主要工作如下:第一,结合传统区块索引结构和MHerkle索引结构提出基于Merkle树的混合索引结构,该索引结构在保证区块数据不可篡改的前提下在区块头中引入哈希表和交易信息中数值属性最值,在Merkle树各节点引入布隆过滤器,在Merkle树叶子结点将商品的上一交易记录所在的区块号加入到当前交易的元数据,增强区块链系统查询性能,丰富查询语义。第二,基于混合索引结构提出数值型单值属性、范围属性查询优化算法,基于关键词属性查询优化算法以及适用于溯源场景的查询算法并给出算法设计。第三,面向甘肃省特色产业中药材,开发了基于区块链的中药材溯源系统,在底层区块链平台的上层应用中设计并实现了中药材溯源APP,并部署至云服务器。基于该溯源系统,将本文提出的混合索引结构与基于遍历区块链数据方式的传统区块链索引结构、基于索引查询优化技术的MHerkle索引结构分别在交易量递增和区块数量递增的情况下进行了实验比较。实验结果表明,相比其他两种索引结构查询方法,本文提出的基于混合索引结构的查询优化方法在消耗较小计算资源的情况下,查询效率提升较高。因此验证了本文混合索引结构的可行性及查询优化方法的高效性。