随着信息时代的快速发展，电子商务交易活动的高度互联互通性已经成为推动金融快速发展的重要因素。电子现金理论是近年来被广泛深入研究的一种前沿电子支付理论，电子现金具有传统货币交易特性，并且与开放的Internet平台紧密联系在一起，具有支付灵活快捷，匿名性以及不可追踪性等。电子商务全球化过程中，如何保证Internet平台下个人机密信息，认证用户商家的真实交易身份以及保证双方交易过程中的信息安全性质，例如：非抵赖性、防重放性等，是保证电子商务正常进行的基础，是推动电子商务进一步发展的关键因素。从电子商务安全性角度考虑，本文首先详细分析了电子支付以及电子现金系统所必需的信息安全理论与密码学关键技术，例如：数字签名认证算法，盲签名算法以及杂凑函数等。然后对椭圆曲线数字签名与超椭圆曲线数字签名技术算法进行了分析改进，并进行算法实例实现。在算法改进的方案中，详细阐述了“平移”点的思想，在椭圆曲线公钥点私钥参数对之间的对应关系以及超椭圆曲线中除子与除子矩阵之间的对应关系中融入“平移”点，并评价了其安全性能。将改进的算法应用至电子现金方案详细设计中，介绍并分析Brands电子现金方案，包含对Brands电子现金采用的Schnorr签名算法以及方案中交易协议流程的分析。基于Brands方案，提出了一个安全电子现金系统方案，该方案中详细改进了电子现金参数初始化，用户存取电子现金协议，用户与商家之间电子现金传递交易协议以及产生争议事件时，可信第三方的仲裁协议。该方案实现了可撤销匿名性，离线性，可分性以及公平性。该方案融合了改进的加密解密算法以及数字签名算法，分析表明该方案是一个安全高效的电子现金方案。在对电子现金方案的协议详细研究分析的基础上，基于改进的电子现金理论方案，详细描述了电子支付系统协议实现流程，运用面向对象的程序设计思想设计了一个安全电子现金系统，包括详细的进行了电子支付需求分析，系统用例描述，网上购物功能模块设计以及数据库分析设计。最后，综合分析评价了电子现金系统的安全性与高效性，表明了本文中提出的安全电子现金系统理论达到了信息安全与密码学安全需求。从电子现金的可分性，可传递性以及电子现金的密码学算法角度，展望了未来电子现金系统的研究与发展方向。