以比特币为代表的数字货币成为当下的热门话题。然而在比特币系统高速发展的同时也暴露了许多问题。首先,点对点的支付方式使得交易缺乏担保,交易过程中的公平性受到挑战。其次,比特币系统的匿名性使得比特币成为网络犯罪的工具。因此,如何保证支付过程中的公平性以及如何在保护用户隐私的同时实现对比特币交易的有效监管,是目前比特币系统持续发展亟待解决的两个问题。针对以上两个方面的问题,本文的主要贡献如下:1.针对数字化商品,本文提出一种比特币公平支付方案。该方案实现了真正的“面对面”交易。即当商家获得比特币时,用户获得解密信息的私钥,然后对购买的数字产品解密从而获得商品。基于比特币脚本的自动执行特性,一旦用户和商家提交正确的输入,比特币交易会在确定时间内完成,并且不受任何参与方的影响。当一方提前退出协议时,不需要依靠可信第三方或者恢复子协议,本方案可以保证双方的公平性。即一方面确保用户能够得到退款,另一方面避免商家遭受损失。此外,我们对公平支付方案进行了详细的安全性分析,并与现有的方案进行了对比。2.提出了一种比特币交易监管方案。通过在比特币系统中引入监管方,实现对用户身份的认证、对非法交易的监测和对非法账户的冻结。通过追踪节点和用户的合作,实现对用户交易的签名,并且在交易过程中,追踪节点在用户匿名的情况下仍然能够追踪用户的所有账户。在交易验证时,追踪节点能够对非法账户进行检测,拒绝非法账户的交易。在交易监管时,通过监管方和追踪节点的合作,监管方不仅能够根据用户的身份信息确定用户的所有账户,而且可以通过某笔比特币交易锁定用户的真实身份,并关联其所有账户。该系统在用户交易过程中既保护了用户的隐私,又实现了对交易的有效监管。3.改进了一种安全多方排序方案,然后将该方案应用到上述的比特币监管系统中,实现了有针对性的监管,并提高了监管方进行交易监测的效率。另外,与原方案相比,我们的方案具有更高的效率。最后,通过分析说明了改进的安全多方排序方案的安全性。