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252 软件学报 2026 年第 37 卷第 1 期

对于核心层的设计与实现, 本文已经对跨域共识协议、并发执行技术以及区块链分片技术进行了深入分析.
在综合分析了这些技术跨地域部署时的优势与局限后, 本文提出了如下范式.
在共识协议方面, 为了利用跨域基础设施, 应使用 GeoBFT、Steward 等协议提出的分层共识架构. 域内可以
使用 PBFT、HotStuff 等共识协议防止拜占庭容错, 而域间根据不同的可用性需求, 可以使用全复制 (如 Steward)
容忍不超过半数数据中心宕机, 也可以使用 Ziziphus 等系统的部分复制模型, 仅容忍数个数据中心宕机换取更好
的性能. 通信优化上, 因为跨域公网带宽宝贵, 数据中心集群间交换区块可以使用纠删码编码区块后传输, 有效降
低冗余传输. 还可以利用 Gossip 协议或 RS-Paxos 等算法计算最优编码方式和传输策略, 结合门限签名等技术, 进
一步降低区块传输开销. 域内共识可使用 Infiniband、可编程交换机等硬件, 而域间区块传输则可以使用流水线技
术来进一步提升吞吐率.
在事务处理方面, 跨域联盟链系统节点间存在较高的通信延迟, 减少节点间通信次数尤为重要. 在要求强隔离
级别场景下, 确定性并发控制更适合跨域联盟链, 它仅共识交易输入, 节点间通信次数少, 网络开销较低, 节点在收
到交易后按照确定性的顺序执行得到相同的结果, 执行过程不需要相互通信 (特指非分片情况). 而如果工作负载
不需要强隔离界别, 无协调一致性技术更适合跨域联盟链, 节点间无需进行共识通信, 可以按照任意顺序执行 CRDT
交易均会得到一致的结果, 能够更好地利用跨域带宽和节点的计算资源.
在分片方面, 跨域联盟链应充分考虑分片的副本集群间的地理位置关系和跨分片交易数量. 由于跨域的网络
通信高, 分片提交协议应避免多次的协调通信, Prophet 的确定性排序分片架构可以避免跨分片交易冲突导致的低
吞吐量, 适合于跨域联盟链. 而基于图结构的分片划分技术在减少跨域跨分片的交易同时应该均衡好各个分片的
工作负载. 跨域联盟链还可以应用 TxAllo 的算法, 将跨域的通信代价加入吞吐量增益计算中, 平衡各个分片在处
理跨域下的工作负载, 提升系统性能.
在系统应用层中, 系统可以通过智能合约等方式支持电子商务、物流平台、边缘计算、智能交通等大规模跨
数据中心的应用. 同时针对不同的应用场景设计出对应的 API 接口, 满足每个应用的使用. 例如, 针对电子商务提
供支付接口等. 通过基础层和核心层的技术来保证在大规模跨数据中心应用的安全性和可用性.
本文介绍了跨地理区域联盟链的架构和工作原理, 详细介绍了现有区块链系统针对跨域部署提供的解决方
案. 通过梳理每个系统的特点, 归纳并分析了不同系统的技术方法, 并对跨数据中心的区块链系统研究方向提出了
总结和展望, 希望为未来的发展提供有益的指导.

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