自2008年区块链技术诞生以来,各行各业都涌现了各种不同的区块链系统如比特币(Bitcoin)、以太坊(Ethereum)等公有链,超级账本(hyperledger)等联盟链,以及各种各样的私链、基于区块链的非货币系统。然而,现有的区块链系统之间,由于存储结构、脚本、共识算法等方面的不同,使得跨链共识极为困难。如何解决不同区块链系统之间价值转移过程中的共识问题,成为了现今制约区块链发展的一大难题。目前跨链项目不断更新和发展,如BTC Relay、RootStock、Polkadot,Cosmos等。但是,跨链共识大都采用拜占庭容错算法,普遍存在共识过程中恶意节点影响较大、对节点行为缺乏奖惩机制等问题。相对来说,Polkadot是较好的跨链方案,其提供的中继链可以实现大部分区块链系统间的跨链,共识过程中的角色分类机制也有着独到的优势。但是,在角色分类机制中提名人提名验证人的过程中缺乏有效参考指标,共识过程收集人和验证人之间也存在共谋的风险。本文基于Polkadot进行改进,针对Polkadot中存在的上述问题,提出了一种基于双向图熵的节点相似度评估模型。该模型基于“交易网络节点间交易金额越大,越具有共谋嫌疑”这个研究结论,构建收集人与验证人之间的交易网络,并在相似度计算过程中将节点间双向图的所有数据考虑进去,解决了单向图熵计算结果不精确的问题,为提名人甄选验证人提供可靠依据。该模型进一步提出了基于相似度的权重期望的计算方法,根据期望筛选验证节点,从而降低恶意节点成为验证节点的可能性。同时,本文针对跨链共识普遍存在的问题,基于评估模型中的权重概念提出了改进的跨链共识算法——加权拜占庭容错算法WPBFT(Weighted Practical Byzantine Fault Tolerance),在实用拜占庭容错算法PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)的基础上引入权重的概念。共识成功标准由PBFT的统计确认数改为计算权重和,增大了对恶意节点的容忍数量;主节点选取由按序号顺序轮换改为最高权重的节点成为主节点,降低了主节点出错的概率,避免了频繁的视图切换;通过引入权重更新机制,对共识中的节点进行奖惩,使非恶意节点占有更高权重,共识成功率也更高。模拟实验的结果表明,WPBFT相对于PBFT和基于信誉的拜占庭容错算法RBFT(Reputation-based Byzantine Fault Tolerance)共识成功率更高,主节点错误率更低,在节点表现不是很好时TPS更高,能够容忍的错误节点更多。