比特币是一种去中心化的虚拟加密数字货币,其安全性与匿名性是比特币崛起的一个重要原因。混币协议是为了解决比特币的伪匿名性问题所提出的,旨在隐藏交易输入与输出地址之间关系的一种隐私保护手段。然而,现今的混币协议主要存在两大问题。第一,混币协议仅关注对地址信息的混淆,对于交易金额没有相应的保护手段;第二,中心化混币协议大都基于对第三方的完全信任,其所有交易信息对第三方完全暴露,存在安全隐患。本文基于这两点问题,在现有混币协议基础上进行了研究和改进,取得了如下成果:首先,基于第三方不可信的TumbleBit中心化混币协议,本文提出TumbleBit++协议,实现了对于交易金额的保护。在不破坏TumbleBit原本地址匿名性和第三方不可信性的基础上,TumbleBit++用同态承诺的方式对交易金额进行隐藏,从而达成完整的隐私。具体手段有:第一,用盲化的手段对承诺值进行隐藏,使第三方无法通过比较承诺值而泄露输入和输出地址之间的关联,维护地址匿名性;第二,对第三方添加承诺验证步骤,保证第三方在不知道交易金额的前提下对同笔交易输入和输出金额的可验证性;第三,用零知识证明的手段确保协议过程中交易双方不会对第三方进行欺诈,维护了第三方和交易者之间的互相不可信性。此外,TumbleBit++协议也重新定义了2-of-2托管智能合约,允许多个比特币打包交易,这大大提升了原本TumbleBit协议的灵活性和效率。其次,基于Obscuro中心化混币协议,本文提出Obscuro++协议,重新定义了第三方的信任模型,降低了混币协议对于第三方信任度的依赖程度。基于curious-but-honest信任模型,用加密手段对交易的输出地址进行隐藏,使得地址对第三方不可见。具体手段有:第一,重新定义系统实体模型,将一个中心化混币器拆分为多个分布式混币器,并进行基于Bresson加密体制的分布式解密密钥分配;第二,利用Paillier加密算法的同态性,对密文形式的地址信息进行混淆并构造共享加密域上的输出地址列表;第三,加入二轮洗牌算法以确保对每个混币器而言,地址信息都不可见。