目前存储比特币的钱包存在技术缺陷。主要表现在大部分钱包软件在离线交易时不仅需要大量存储和备份用户密钥,而且容易遭受一种陷门攻击。此外比特币系统的假名机制仅具有伪匿名性,利用交易图谱分析或找零攻击等方法,敌手可以轻易获取用户的交易隐私信息。按照是否存在第三方平台(如混币服务器),已有的提高比特币系统匿名性的方法可以分为中心化的隐私保护方案和去中心化的隐私保护方案,但这些方案存在应用场景受限等问题。因此,本文针对以上问题做了如下工作:(1)在多笔离线比特币交易中,离线钱包需要为用户生成并存储大量的公私钥对,这不仅给钱包造成了沉重的存储负担,还降低了交易的效率。另一方面,离线钱包容易遭受一类陷门攻击,即Kleptographic攻击,造成用户私钥泄露。针对以上问题,本文提出了一种能够快速执行多笔离线比特币交易的离线钱包方案(MOBT)。首先通过迭代方式生成MOBT钱包的密钥对,从而减少了多笔离线交易时钱包的密钥存储空间,使用户有较好的钱包使用体验。此外,MOBT钱包采用一个交互式签名协议来抵抗Kleptographic攻击。方案最后提出了离线支付时一种新颖的惩罚双花者的措施,该措施无需可信第三方即可实施,这是以往方案无法实现的。(2)在基于中心节点的隐私保护方案中,用户需等候具有同等条件的其他用户共同完成交易信息隐藏过程,这种做法限制了现有方案的大规模应用。针对此问题,本文提出了一个保护比特币交易隐私的钱包协议。该协议允许单个用户随时使用钱包服务来隐藏交易信息。并且政府或授权机构可以联合钱包追踪非法用户的交易历史记录,从而完善了比特币系统的监管体系。此外,本协议解决了以往方案在验证隐藏交易金额正确性时存在的验证过程不完善等问题,保证了加密的交易金额总是正确的,收款方不会受到额外损失。最后对所提方案的匿名性和效率进行了分析。(3)针对去中心化的隐私保护方案,用户在混淆比特币时无法请求退出这一问题,本文提出了一个支持用户在混币过程中匿名退出的方案。该方案综合运用承诺、累加器和知识签名等技术手段,有效抵抗了知识签名伪造攻击以及身份探测攻击。此外方案不用修改当前比特币系统即可实施。