互联网技术的发展使得密码货币在数字化支付领域占有的地位越来越重要。作为一种去中心的密码货币,比特币受到了极大的关注并得到了广泛的应用,它被誉为有史以来最成功的密码货币。尽管目前比特币系统运行良好,但是它的理论体系还不完善,比特币系统仍然存在许多问题,这直接影响着比特币以后的发展和应用。比特币系统中与用户关系最密切的问题就是比特币的匿名性问题和密钥管理问题。比特币匿名性的好坏关系着用户的个人隐私能否得到有效保护。比特币的密钥管理问题关系着用户的财产安全:私钥一旦丢失或者被窃,用户的比特币就再也无法被找回,这将给用户带来不可挽回的损失。因此,本文主要针对这两个方面的问题做了如下工作:1)对比特币系统的基本原理进行了研究并分析了其存在的问题,针对比特币匿名性不够完善和密钥管理方面的问题做了深入研究。分析对比了已有的提高比特币系统匿名性的方案,对现有的比特币密钥管理方案进行了介绍和分析。2)提出了一种基于代理的比特币支付系统模型,并给出了基于盲签名算法的实现方案。比特币的去中心性是利用公开的区块链实现的,区块链上记录的比特币交易信息给用户带来了潜在的隐私泄露威胁。同时,为了抵御二次消费攻击,比特币系统约定目标区块之后又有若干确认区块生成才能认为交易是有效的,这段较长的等待时间大大降低了比特币的支付效率,导致实际中比特币作为货币的应用受到了限制。基于以上问题,本文提出了一种基于代理的比特币支付系统模型,通过在支付阶段引入代理更好地保护了用户的支付隐私,同时缩短了交易确认时间,提高了比特币系统的交易效率。3)针对比特币密钥管理方面的问题,首先,由于很多时候需要管理已有的比特币公钥地址,此时需要一个中心分发子密钥。为此,本文提出了一种适用于比特币系统的有中心的门限签名方案。其次,对Goldfeder等人提出的分布式门限签名方案进行了改进,提出了一种新的分布式门限签名方案,改进后的方案更具有一般性,并且拥有更高的效率。最后,介绍了门限签名方案在比特币密钥管理方面的应用,对不同的应用场景分别给出了基于门限签名方案的实现方法。