区块链作为以去中心化方式集体维护可信数据库的技术,具有去中心化、防篡改、可编程等特点,正成为继大数据、云计算、人工智能、虚拟现实等技术后又一项对未来信息化发展产生重大影响的新兴技术,有望推动人类从信息互联网时代步入价值互联网时代。然而,区块链技术发展至今,可扩展性问题已经成为限制区块链应用场景的主要障碍。本文研究了现有的主流区块链系统扩容方案,如状态通道、侧链/子链、Plasma和ZK Rollup等,并分析了以太坊区块链系统的技术架构,针对目前各种扩容方案在系统吞吐量、数据存储、交易处理方式和网络等方面存在的问题,介绍了一种新的通用区块链底层架构,并基于该底层架构设计并实现了一种可选智能合约系统,然后通过实验验证该系统的主要功能和系统性能。本文主要的研究工作包括:1)研究了目前主流的区块链扩容方案,分析其工作方式和设计原理,并比较这些扩容方案在吞吐量、可行性、成本和存储容量等方面的优缺点。其次,介绍了以太坊的技术架构,分析以太坊智能合约的实现方式、区块结构、数据存储和交易处理流程。2)设计了一种新的通用型区块链底层架构,该架构兼容目前以太坊区块链的底层协议,并优化了区块链系统中交易处理以及区块打包确认的流程,提升了区块链系统的交易执行效率并减轻了单个节点的存储压力。3)针对目前区块链系统中智能合约在执行方式、计算资源消耗和交易验证等方面存在的缺陷,设计了一种新的区块链系统扩容方案——可选智能合约系统,该系统基于提出的区块链底层架构,通过重新设计智能合约的执行方式,将用户部署的每个合约单独运行在一条合约链上,从而让智能合约交易与普通交易分开执行,达到并行执行交易的目的。另外,本文设计了一种合约订阅机制,节点可以选择需要运行的合约,每个节点只需要执行自己订阅合约的交易,同步并存储该合约的区块数据,同时参与这些合约之间的共识,而不必每个节点执行所有的合约交易,这种设计从底层存储方式上减少了每个节点的存储压力,同时可以充分利用每一个节点的计算资源,提高了区块链系统的执行效率。最后,本文对可选智能合约系统的各模块功能进行验证,并搭建测试环境对系统整体性能进行测试,验证本文研究和实现的扩容方案的可行性和有效性。