近年来,区块链的概念逐渐进入公众的视野,比特币作为第一种基于区块链技术的数字货币也因此受到了广泛的关注。比特币和常规货币一样,都承载着流通的功能,用户可以利用比特币购买商品、股票和期货等,其设计者的初衷是希望通过比特币消除货币滥发、通货膨胀导致的经济危机。由于比特币持有者的真实身份通常不为人知,难以对其进行有效地监管,所以近年来基于比特币的违法犯罪事件逐渐增多,造成了严重的财产损失和恶劣的社会影响。因此,如何通过分析比特币区块链信息对比特币去匿名化,准确找出比特币账户持有者在现实世界的真实身份,及时发现并遏制各类基于比特币的违法犯罪行为已经成为一个亟待解决的问题。对比特币去匿名化本质上是比特币地址的聚类问题。本文首先基于Petri网对区块链交易网络进行形式化建模,得到区块链交易Petri网模型。然后分析比特币交易行为并利用符号定义比特币交易模式,提出构建区块链交易Petri网算法,以便更加容易地提取比特币交易信息。接着提出基于多输入交易地址聚类算法的地址增量聚类算法,以此来提高聚类过程的效率和灵活性。最后结合算法设计并实现一个比特币区块链数据查询系统。本文的具体研究工作如下:（1）现有的关于比特币的Petri网模型将比特币地址作为库所,导致币的信息发生丢失。而本文提出的区块链交易Petri网把比特币作为库所,再将库所映射到比特币地址上,保存了所有的联系信息,以此提出了构建区块链交易Petri网算法。实验结果表明,区块链交易Petri网可以准确提取比特币区块链数据中的交易和地址,并且能够对其进行定量分析。（2）启发式地址聚类算法是目前划分地址集群的常见方法,这类方法虽然可以确保地址集群结果的准确性,但并未考虑到不断产生的新区块与旧集群之间的数据融合,导致地址聚类过程效率低下。为此,本文提出一种基于多输入交易地址聚类算法的地址增量聚类算法,利用地址、库所和变迁的三级网络和多输入交易地址聚类算法将新交易中的地址划分到旧集群中并更新集群信息,以此避免在处理新数据时重新聚类。实验结果表明,该方法能够在确保聚类结果准确率的基础上提高聚类的效率。（3）设计并实现一个比特币区块链数据查询系统,该系统集成构建区块链交易Petri网算法和地址增量聚类算法。通过对系统的需求分析和整体架构的设计,将其分为数据获取与处理模块、算法实现模块和数据展示模块,详细阐述主要模块的实现过程,并展示系统实现的结果。该系统对追踪比特币流向,及进一步鉴别比特币地址身份具有重要的实用价值。