Page 254 - 《软件学报》2026年第1期

彭泽顺 等: 面向跨地理区域联盟链的事务处理技术综述 251

表 5 跨分片提交协议和对应区块链系统 (续)

区块链系统 年份 提交协议 特征
GeoChain [29] 2023 中心化2PC+客户端驱动 改进的客户端驱动2PC协议, 客户端广播分片交易证明
CAPER [28] 2019 3种提交协议 面向企业协作, 账本采用DAG存储, 企业仅维护相关部分视图
SharPer [42] 2021 分布式2PC 可以适用于CFT和BFT两种安全模型
Qanaat [134] 2021 中心化+分布式2PC 面向企业协作, 相比于CAPER提升系统扩展性和企业数据的隐私性
Monoxide [127] 2019 原子提交协议 跨分片协调开销低, 但只适用于部分类型交易
Meepo [131] 2021 Cross-epoch和Cross-call 分片间交换信息来确定事务执行顺序, 减少通信开销
Pyramid [132] 2021 分层提交协议 分层的分片区块链, 多个节点同时处理分片事务
CoChain [124] 2023 原子提交协议等 [124] 分片间建立共识组, 允许分片被拜占庭节点攻占
BrokerChain [133] 2022 Broker账户 基于METIS图算法划分分片, 减少跨分片事务数量
Prophet [123] 2023 确定性并发控制 跨分片交易提交结果是确定性的, 不需要进行额外协调
Saguaro [96] 2023 中心化2PC 分片树形分层账本结构, 根据边缘设备位置跨分片迁移数据
Ziziphus [20] 2023 数据同步+数据迁移协议 以集群为单位同步分片, 在性能和可用性方面取得权衡

4 总结和展望

随着全球经济的迅速发展, 企业的规模不断扩大, 对联盟区块链的需求也日益增加. 为满足更加广泛和大规模
的部署需求, 联盟链必须兼具有公有链的良好扩展性, 同时确保在高吞吐量、低延迟和高扩展性方面具备卓越的
性能. 然而, 跨地域部署所面临的主要挑战之一是节点间较高的通信延迟. 尽管如此, 随着技术的不断进步, 当前的
共识协议、事务处理机制和分片技术已经逐渐能够适应跨地理区域的联盟链部署. 这些技术可以根据跨域网络架
构的特性进行调整, 从而优化系统的性能, 提升联盟链在复杂、多变的全球性业务环境中的适应能力. 这种技术策
略的调整将有助于联盟链在全球范围内的广泛应用, 为企业提供更加可靠和高效的区块链解决方案. 根据上述需
求, 本文对跨域联盟链提出了如下展望.
图 14 展示了跨域联盟链系统的未来层次结构, 其中基础层为系统提供底层支持, 核心层为系统的性能、可用
性、可扩展性提供保证, 并在应用层支持多种跨域高性能应用. 在基础层中, 跨域异构网络和云平台提供的庞大计
算资源等硬件特性决定了跨域联盟链的结构. 共识处理、事务执行、分片处理等模块的设计需要充分考虑基础层
的硬件特性. 为了保证不可篡改、透明性、可溯源等特性, 系统底层仍需采用区块链的链式存储结构, 但可以使用
如 LevelDB、RocksDB 等高性能键值数据库缓存状态信息来高效执行交易.

智能合约
电子商务 物流平台 边缘计算 智能交通
应用层
API 接口

系统管理 事务执行
区块管理 密码学算法 CRDT 并发控制 确定性并发控制
成员身份管理 执行结果验证
核心层 共识处理
分片处理 多主架构共识
同 AZ、 跨 AZ BFT、CFT 网络优化 分层共识

基础层 跨域/域内网络 计算资源 区块链 状态数据库
图 14 跨域联盟区块链的层次结构图