自2008年以来,区块链的去中心化、可追溯性和不可篡改性等特点吸引了学术界和工业界的极大关注。然而,较低的交易确认吞吐量在客户端和交易数量增加的情况下,成为了区块链广泛应用的显著障碍。除了网络延迟之外,吞吐量较低问题的根本原因是区块链的共识协议涉及所有的节点。每个节点都需要验证和存储所有的交易。每个共识消息都需要在整个区块链网络中广播。随着区块链技术的进一步发展,研究区块链可扩展性的工作越来越多,但是,现有的研究方案在各方面仍然存在一些问题。此前,为了提高区块链的可扩展性,研究者和开发人员已经研究了分片、DAG技术、状态通道、侧链等技术。其中,分片技术是当前被认为最有希望提高区块链可扩展性的技术之一。它的主要思想是将节点进行划分,划分的小组称为分片,这些分片可以并行处理交易。然而,现有的分片系统大都采用完全分片,即每个分片之间是隔离的。这会增加额外的开销来保证跨分片交易的原子性和一致性,并严重降低系统的性能。本文针对区块链存在的可扩展性差、吞吐量低等问题,提出了基于核心节点归属度的重叠分片区块链。本文的主要研究内容如下:现有的分片区块链中节点加入和分配都是随机的,交易更加频繁的节点可能会被分配到不同的分片上,导致跨分片交易比例的提高,降低了系统的吞吐量。针对这个问题,本文提出了核心节点和节点归属度等概念。我们把一定时间内的节点交易数据作为先验数据集,通过构建交易拓扑图寻找区块链中的核心节点,把核心节点作为分片的初始节点,之后通过归属度函数将与核心节点联系更加密切的节点分配到核心节点所在分片中,通过不断迭代直至形成稳定的分片结构,从而减少跨分片交易。为了实现相关分片之间的一致性,本文对基于多个分片协作的分片共识进行改进。与将每一个跨分片交易被分割成多个子交易、需要花费多个协商轮提交的完全分片相比,我们通过重新设计跨分片的区块结构可以将跨分片交易进行原子性提交,同时通过改进分片共识协议可以仅通过一轮共识协议即可提交跨分片交易,提高系统的吞吐量。最后,我们从理论上分析了系统的安全性、可扩展性和性能,同时,本文的实验结果评估表明,对比其他的分片系统,我们的系统具有更优的性能。