区块链通过加密技术建立信任关系,重构信息价值体系,从根本上促进了互联网的改变,让互联网从信息传递向价值传递进化。区块链技术不断创新,从单纯货币交易的1.0体系发展到智能应用拓展的3.0体系,不再局限于单一金融领域,已延伸至生活方方面面,同时也在从单一的数字资产向多样化信息进化。区块链通过高安全性的分布式共识保证了去中心化特性,但仍存在事务处理吞吐率低、时间延迟大等性能瓶颈。不同区块链系统在数据组织机制和共识算法等方面可能相差悬殊,致使区块链之间形成信息孤岛,阻碍数据流通和信任传递。跨链技术能够打通不同区块链系统间难以交互的壁垒,但现有跨链机制存在空间利用率低、中心化程度高、安全性弱等不足。本论文针对跨链技术及其在协同共识机制方面的关键问题开展研究,主要贡献概括如下:1、本文设计了基于信誉度的权益证明（Proof of Stack,Po S）共识机制。首先利用可验证密钥分享算法改进Coin Tossing的步骤,全体节点共同参与生成全局一致随机数,并利用全局一致随机数驱动共识生成器按照权益和信誉度占比决定记账权归属,从而实现Po S共识机制。引入信誉度对节点的历史行为和持有权益的权重进行总结,评估节点的可信程度。最后,设计基于区块链信誉度累加的分叉选择策略,作为可信链选择的重要依据,从而加大恶意行为的攻击成本,减少攻击者收益,提升共识机制的安全性。2、本文构造了一种主从多链的集成共识机制。首先设计了一种主从多链的树状结构,系统初始化一条主链,并创建一条利用侧链技术与主链进行锚定的从链,主链或已创建的从链可利用侧链技术再继续创建从链。从链将区块锚定到上一级区块链中,最终将从链区块与主链区块锚定,达到多链全局一致性,增加区块修改的成本。其二,设计了一种集成共识机制,通过多个个体共识过程产生微区块,对从链区块摘要进行认证;通过元共识机制对所有的个体共识机制的内容进行归纳整理产生主链区块,利用主链区块确保各级从链区块的最终一致性。该共识机制运行在主链中,连接多个从链与主链,并行认证多个从链中的区块,提高主链的事务处理速度。3、本文开发并实现了通过上述机制产生共识区块的区块链系统。基于开源代码实现P2P网络结构,自行编写代码实现区块处理和节点间通信处理,并对其可用性进行了实验验证。在此基础上,本文通过性能实验和安全性实验,分别证明了基于信誉度的主从多链集成共识机制可以达到良好的事务处理速度,与传统Po S或工作量证明（Proof of Work,Po W）共识机制相比,采用了信誉度的系统比起使用最长链原则的传统区块链可以更好地抵御长程攻击、双重支付攻击等恶意攻击。