区块链中每个用户拥有一个虚拟身份,用户使用虚拟身份进行交易,不泄露其在现实中的真实身份,即实现区块链的匿名性。但是,在区块链数字货币交易中,由于所有的交易信息都透明公开,攻击敌手可以使用交易图谱分析等手段,对某一虚拟身份的多笔交易信息进行分析,根据交易之间的关联,能够推测出这一虚拟身份在现实中的真实身份。因此,区块链并不具备真正意义上的匿名性,仍具有很高的隐私泄露风险。环签名作为一种去中心化的群体签名方案,可以将自身身份隐藏在一组环成员中,具有匿名性、无需其他成员与可信第三方参与协作等特点,可用于对区块链中交易发起方的身份隐私进行保护。因此,本文以环签名为主要研究对象,研究了适用于区块链的环签名方案的特点,并分析了现有环签名方案的不足;针对现有方案匿名性受签名长度制约这一不足,提出了一种新的环签名方案;并基于该方案构建了一个适用于区块链的交易协议。本文主要研究工作如下:（1）对现有区块链上环签名方案进行研究与分析。通过调研发现,区块链上使用环签名的隐私保护方案存在一定不足,其签名长度与环成员数量正相关。为控制交易成本,现有方案往往需要限制签名长度,从而限制了环成员数量,无法达到较高的匿名性。并且通过对Crypto Note等环签名方案的分析,总结了适用于区块链的环签名方案应具有签名长度短、计算效率高、易扩展至多层以及易增添可链接性的特点。（2）针对匿名性受到签名长度制约这一问题,提出一个新的常数级环签名CRS方案。该方案基于强RSA累加器构建,通过对环成员公钥的累加,实现了对签名长度与环成员数量的分离,即无论环成员数量为多少,签名长度始终为恒定长度。该方案被证明具有匿名性和随机预言模型下的不可伪造性。通过算法复杂度分析和实验仿真两方面与现有方案进行对比,本文的CRS方案可以在签名长度与运算效率的权衡下具有更高优势,且在达到更高匿名性时优势更加明显。（3）对本文的CRS方案进行扩展,结合机密交易设计了一个新的环机密交易Ring CT协议。该协议通过对本文的CRS方案增添可链接性并将其扩展到多层,使用Pedersen承诺隐藏交易金额,实现对区块链数字货币交易中交易发送方身份和交易金额的隐私保护。该协议被证明具有匿名性、不可诽谤性和平衡性。最后本文通过实验仿真与现有方案进行了实验对比,结果表明在达到更高匿名性时本文的RingCT协议在签名长度与计算效率上均具有优势。