区块链是结合了共识算法、加密算法、分布式数据存储、点对点传输等计算机技术的新型应用模式。因为区块链具有去中心化、数据不可篡改、数据可追溯等特性,工业界将其应用于防伪溯源系统中。基于区块链的防伪溯源系统可以识别假冒伪劣商品,同时在商品溯源失败时可以快速定位到出现问题的环节。区块链为防伪溯源系统带来安全的同时,其使用的实用拜占庭容错（Practical Byzantine Fault Tolerance,PBFT）共识算法却限制了防伪溯源系统的可扩展性。PBFT存在着主节点选举随意、三阶段共识过程通信复杂度高、视图变更开销大等问题,特别是随着网络中节点数量的增加,PBFT的性能会逐渐降低。本文对现有的PBFT共识算法进行研究与分析,针对PBFT存在的问题,提出了PBFT的可扩展性优化算法。本文主要的研究内容如下:（1）针对PBFT三阶段共识过程通信复杂度高、视图变更开销大的问题,本文提出了基于阈值签名的PBFT可扩展性优化算法TBFT。首先,通过阈值签名技术降低了节点之间的通信成本,备份节点只需要将消息发送给主节点而不需要进行全网节点的广播。然后,通过默克尔树技术将客户端通信从f+1减少到1。最后,通过阈值签名技术和纠删码技术提高了视图变更的效率。通过对TBFT的算法分析可知,TBFT具有较低的通信成本以及较高的可扩展性。仿真实验结果表明,TBFT具有更高的吞吐量和更低的请求延迟。（2）针对PBFT主节点选举随意、可扩展性低的问题,本文提出了基于可验证随机函数的PBFT可扩展性优化算法VBFT。首先,通过可验证随机函数选择RandHound协议的领导者,VBFT通过RandHound生成随机数,节点根据随机数进行分片,分片内部运行PBFT算法。为了解决PBFT主节点选举随意的问题,VBFT设计了基于可验证随机函数的加密抽签算法,通过加密抽签算法可以随机的选举主节点。最后,通过可验证随机函数选取最终共识委员会,最终共识委员会负责对客户端的请求达成最终共识。通过对VBFT的算法分析可知,VBFT可以在保证分片安全的情况下提高可扩展性。仿真实验结果表明,VBFT可以有效提高PBFT的可扩展性,能够适用于大规模节点。（3）设计并实现了基于区块链PBFT共识算法的防伪溯源系统。该系统主要面向生产商、运输商和消费者,适用于商品的防伪溯源。在商品的生产、加工、仓储、运输环节中,该系统通过TBFT处理生产商和运输商的请求;在商品的销售环节中,该系统通过VBFT处理消费者的请求。