近年来,随着区块链技术的不断发展,联盟区块链因其具有的高性能、易管理、能提供高效服务等特性,相比传统区块链应用场景更为广泛,已经成为了研究的热点。而由于联盟区块链具有节点较少、通信安全、数据复杂等特点,如何提升联盟区块链的性能是联盟区块链应用研究的关键。当前联盟区块链面临如下问题:⑴传统区块链共识算法交易时延较长,难以满足联盟区块链的即时性,影响了联盟区块链的交易吞吐量。⑵传统区块链区块的顺序访问机制不支持有效的历史查询处理,数据结构和数据的处理速度不能达到处理复杂数据和提供复杂互联网服务的性能要求。可见传统区块链的共识算法和数据结构已不再适合联盟区块链场景,论文针对联盟区块链的上述问题进行研究,提出了面向联盟区块链的缓存优化的快速Raft算法以及无锁并发的缓存Merkle Patricia树数据结构。并在此基础上结合智能制造场景,提出了基于高性能联盟区块链的智能制造安全模型。主要工作如下:1.在联盟链的共识算法方面,为了降低联盟区块链共识算法的通信时延,提升吞吐量,基于Raft算法提出了缓存优化的FRaft算法,降低了客户端请求的等待时间,并且通过搭建分布式网络对共识算法进行了实验验证。2.在联盟链的数据结构方面,针对联盟区块链底层数据结构操作的性能瓶颈,利用多线程相关技术,提出了无锁并发的缓存Merkle Patricia(CMPT)树的区块链数据结构,支持线程安全的并发数据操作,降低了区块链底层数据操作的时间复杂度,并通过基准测试测试了数据结构的性能。3.针对智能制造的工业物联网场景,基于上述算法,提出了高性能联盟区块链的智能制造安全模型,用于搭建分布式智能制造工业网络。面对智能制造工业场景下多节点,隐私保护,低延迟,高吞吐量的要求。用FRaft算法提升了交易节点的吞吐量,降低了响应时延;用CMPT树提升了底层区块存储的性能,提供了高可靠性和高扩展性的区块链数据存储。