随着区块链技术的发展,逐渐形成了三种类型的区块链:公有链、联盟链和私有链。为了支持完全开放的特性,公有链的分布式共识机制存在着严重的资源浪费和性能差等问题。实际应用往往对高性能、权限控制和隐私性存在着强烈的需求。同时,实际应用中的节点可以构建信任关系,所以通过指定记账节点,联盟链可提供公有链很难实现的权限控制、隐私保护和更好的吞吐率。作为联盟链的典型代表,Hyperledger Fabric首次提出了多通道模型,提供了一种针对身份识别、可审计和隐私保护的安全模型。但是,Fabric复杂的架构对系统吞吐率影响较大,不支持跨通道交易,基于读写集的交易验证存在信息泄露的风险。同时,Fabric不支持BFT共识协议,无法为信任环境受限的应用提供灵活的信任模型。针对上述问题,本文设计并实现了一个面向企业应用、具有模块化架构的多通道联盟链系统——XLedger。XLedger综合了区块链中传统的“排序—执行”架构和Fabric的“执行—排序—验证”架构思想,以模块化、高性能、兼容性、权限控制和隐私性为设计目标,所涉及的关键技术包括:1.多通道:多通道可以实现数据的隔离和保密,支持交易的并行执行并增加联盟链系统的可用性。提出了一种为多通道中的区块提供全序并支持通道配置的多通道设计,保证跨链调用的正确性,可极大提高系统实用度。2.可插拔的共识协议:针对当前的区块链架构中固定的信任模型和硬编码的共识所带来的局限性,为排序模块提供了可插拔的共识协议。支持CFT和BFT两类共识协议,具体支持Solo、Raft和Tendermint三种共识算法,应用可以根据具体用例的信任模型为排序模块配置适合的共识协议。3.国密算法:联盟链对信息的机密性和安全性的要求越来越高,传统的密码学算法存在着各种实际挑战。同时,联盟链的实际部署还会受到地域法律的合规性约束。为了在XLedger中支持国密算法,本文通过对GmSSL-Go和gmsm两种国密算法实现进行分析,基于OpenSSL实现了功能更完善、性能更高的SM2和SM3算法。XLedger的原型系统基于Go语言实现,在分布式环境中从排序节点数量、通道数量、区块大小和打包时间等方面对系统性能进行了测试,验证了XLedger设计的有效性。