摘 要：針對(duì)當(dāng)前執(zhí)法記錄儀所面臨的數(shù)據(jù)唯一性難以保證和檢索不便等問題，利用自主研發(fā)的智能化執(zhí)法記錄儀前端硬件，并結(jié)合以太坊智能合約技術(shù)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套執(zhí)法記錄儀區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)。區(qū)塊鏈具有不可篡改、去中心化、公開透明等特性，能夠有效確保鏈上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的唯一性。該系統(tǒng)通過將執(zhí)法視頻文件指紋數(shù)據(jù)上鏈，成功解決了傳統(tǒng)存證系統(tǒng)存在的視頻易被篡改、操作繁瑣等問題。同時(shí)，云端管理系統(tǒng)還提供了便捷的交互界面，保證了執(zhí)法證據(jù)的真實(shí)性、完整性和統(tǒng)一性。

關(guān)鍵詞：執(zhí)法記錄儀；區(qū)塊鏈；智能合約；存證系統(tǒng)；云平臺(tái)；可視化

中圖分類號(hào)：TP31 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-1302（2025）05-00-04

0 引 言

執(zhí)法記錄儀作為一種固定執(zhí)法現(xiàn)場證據(jù)、記錄執(zhí)法人員行為的單人設(shè)備，對(duì)于規(guī)范執(zhí)法行為、完善執(zhí)法程序、改進(jìn)執(zhí)法方式以及尊重并維護(hù)當(dāng)事人與執(zhí)法人員的合法權(quán)益有著重要作用。近年來，采用先進(jìn)信息和電子技術(shù)的智能執(zhí)法記錄儀已在多個(gè)行業(yè)內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用。文獻(xiàn)[1]探討了執(zhí)法記錄儀在交警執(zhí)勤執(zhí)法中的應(yīng)用現(xiàn)狀以及存在的問題，并對(duì)產(chǎn)品形態(tài)的優(yōu)化和智能算法的引入提出了設(shè)想。文獻(xiàn)[2]將執(zhí)法記錄儀引入海事督查領(lǐng)域，通過將執(zhí)法儀前端采集的數(shù)據(jù)與云端大數(shù)據(jù)信息平臺(tái)進(jìn)行整合，顯著提升了海事執(zhí)法的信息化和智能化水平，實(shí)現(xiàn)了執(zhí)法資源的可視化與電子證據(jù)的全流程記錄。文獻(xiàn)[3]針對(duì)執(zhí)法記錄儀應(yīng)用于消防執(zhí)法領(lǐng)域時(shí)存在的不足，提出運(yùn)用過程規(guī)范機(jī)制。文獻(xiàn)[4]從公安指揮調(diào)度系統(tǒng)業(yè)務(wù)出發(fā)，提出了執(zhí)法記錄儀的功能需求，展望了執(zhí)法記錄儀技術(shù)的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)有執(zhí)法記錄儀存證系統(tǒng)存在諸多缺陷[5]，如視頻易被篡改、證據(jù)效力存疑、檢索困難、操作繁瑣等。這些問題不僅影響了數(shù)據(jù)的質(zhì)量和真實(shí)性，還因相關(guān)法律法規(guī)的不完善而進(jìn)一步削弱了執(zhí)法記錄儀所存數(shù)據(jù)的法律效力。因此，必須借助技術(shù)手段來加強(qiáng)存證的安全性，確保數(shù)據(jù)的可用性、完整性與可靠性。

區(qū)塊鏈技術(shù)的出現(xiàn)成功解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)存在的中心化、不公開、不透明的問題。區(qū)塊鏈底層采用分布式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸、共識(shí)機(jī)制和加密算法等先進(jìn)技術(shù)[6]，使得鏈上數(shù)據(jù)具有不可篡改、公開透明和永久保存的特性。這些數(shù)據(jù)分布在各個(gè)節(jié)點(diǎn)中，不會(huì)因?yàn)槟骋还?jié)點(diǎn)故障而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失，實(shí)現(xiàn)了安全可靠的數(shù)據(jù)存取。文獻(xiàn)[7]利用Hyperledger fabric 智能合約將多維農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)進(jìn)行鏈上存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種農(nóng)產(chǎn)品可信溯源系統(tǒng)。文獻(xiàn)[8]依據(jù)蜂蜜溯源標(biāo)準(zhǔn)構(gòu)建了生產(chǎn)鏈、加工鏈、運(yùn)輸鏈和銷售鏈系統(tǒng)，同時(shí)使用分層存儲(chǔ)策略，有效解決了信息上鏈及溯源效率較低的問題。文獻(xiàn)[9]研究了基于聯(lián)盟體鏈的數(shù)字文憑共享方案的隱私保護(hù)和認(rèn)證問題，構(gòu)建了一種安全的數(shù)字文憑共享方案。

針對(duì)當(dāng)前執(zhí)法記錄儀在數(shù)據(jù)唯一性和檢索便捷性方面存在的問題，本文采用以太坊智能合約技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種去中心化、安全可信且可維護(hù)的執(zhí)法記錄儀區(qū)塊鏈信息存證系統(tǒng)，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了云端管理系統(tǒng)，為鏈上視頻等電子證據(jù)提供了可視化和便捷的管理功能。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本文設(shè)計(jì)的執(zhí)法記錄儀及存證系統(tǒng)的總體框架如圖1所示。

執(zhí)法記錄儀硬件系統(tǒng)采用樹莓派（Raspberry Pi）4B作為主控模塊，搭建了集雙目SH200攝像頭模塊、帶觸屏功能的7英寸LCD液晶屏、MicroSD儲(chǔ)存卡、GPS和5G于一體的硬件平臺(tái)。

主控模塊通過USB與雙目SH200攝像頭相連接，并將視頻文件壓縮后存儲(chǔ)到MicroSD卡內(nèi)。GPS和5G模塊用于獲得視頻拍攝的時(shí)間和GPS經(jīng)緯度定位信息，用于完善視頻采集的時(shí)空背景信息，同時(shí)該模塊還能與OneNET物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)無線連接，可以將視頻文件的GPS信息上傳到物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并在物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)上進(jìn)行定位。

主控模塊還會(huì)對(duì)視頻文件數(shù)據(jù)和輔助數(shù)據(jù)進(jìn)行Hash值計(jì)算，以獲得視頻數(shù)據(jù)的最終指紋信息。物聯(lián)網(wǎng)Web端管理系統(tǒng)和基于以太坊的區(qū)塊鏈系統(tǒng)將文件指紋信息的Hash值進(jìn)行上鏈存儲(chǔ)。對(duì)于視頻文件的原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)則根據(jù)實(shí)際需求選擇實(shí)時(shí)或延后上傳，以減輕現(xiàn)場通信帶寬的壓力。

2 軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

執(zhí)法記錄儀軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架如圖2所示。

軟件系統(tǒng)包含硬件模塊控制、無線通信、區(qū)塊鏈智能合約、網(wǎng)頁交互等方面，涵蓋了執(zhí)法記錄儀視頻生成、證據(jù)校驗(yàn)、區(qū)塊鏈存儲(chǔ)、后臺(tái)管理的全面應(yīng)用場景，通過三個(gè)子系統(tǒng)的緊密協(xié)作，實(shí)現(xiàn)了功能的完整性與高效性。

執(zhí)法記錄儀區(qū)塊鏈軟件系統(tǒng)由物聯(lián)網(wǎng)視頻記錄系統(tǒng)、區(qū)塊鏈云端存證系統(tǒng)、網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)組成。其中，區(qū)塊鏈云端存證系統(tǒng)作為核心功能模塊，與前端記錄系統(tǒng)、后端管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)雙線交互、實(shí)時(shí)合作、相互調(diào)度。物聯(lián)網(wǎng)視頻記錄系統(tǒng)將執(zhí)法儀錄制的視頻數(shù)據(jù)及附加時(shí)空信息后的視頻文件指紋信息通過無線模塊傳輸至物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)；區(qū)塊鏈云端存證系統(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的安全保障核心，將物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的視頻指紋信息通過云端的智能合約存儲(chǔ)到區(qū)塊鏈上，確保執(zhí)法儀視頻數(shù)據(jù)的法律效力；網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)是可視化的交互管理平臺(tái)，在提供視頻數(shù)據(jù)的瀏覽、檢索功能的同時(shí)，還進(jìn)一步支持用戶進(jìn)行認(rèn)證與授權(quán)等管理操作。

執(zhí)法記錄儀軟件系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖3所示。本系統(tǒng)通過“視頻上鏈—鏈上存證—證據(jù)瀏覽”的業(yè)務(wù)流程，構(gòu)建了真實(shí)可靠的層級(jí)信任關(guān)系，提供了有效可信的完整證據(jù)鏈條[10]。執(zhí)法機(jī)構(gòu)可根據(jù)實(shí)際情況，以基層所隊(duì)等為單位，配置區(qū)塊鏈全節(jié)點(diǎn)。執(zhí)法記錄儀在取證后立即將視頻指紋發(fā)送至對(duì)應(yīng)全節(jié)點(diǎn)，由該節(jié)點(diǎn)將數(shù)據(jù)發(fā)布至整個(gè)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，并通過共識(shí)算法確認(rèn)上鏈。云端管理系統(tǒng)則負(fù)責(zé)對(duì)執(zhí)法儀的合法身份進(jìn)行認(rèn)證，并提供圖形化界面，用于鏈上數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、信息展示以及數(shù)據(jù)下載等服務(wù)。

2.1 區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)

區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)依托于云端部署的以太坊聯(lián)盟鏈。聯(lián)盟鏈針對(duì)特定節(jié)點(diǎn)、特定成員，通過指定多個(gè)預(yù)選節(jié)點(diǎn)作為記賬人，來決定每個(gè)區(qū)塊的生成，而非依賴全網(wǎng)決定，這一機(jī)制有效減少了計(jì)算資源的無謂消耗[11]。

以太坊是一個(gè)具有智能合約功能的公共區(qū)塊鏈平臺(tái)，是本存證系統(tǒng)的基石。本文建立由云端服務(wù)器組成的分布式網(wǎng)絡(luò)，并利用Docker容器運(yùn)行以太坊網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，作為區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)的底層架構(gòu)。使用Docker Swarm集群可以快速部署大量的運(yùn)行Geth以太坊客戶端的虛擬容器節(jié)點(diǎn)，不僅簡化了繁瑣的架構(gòu)工程并降低了成本損耗，還提供了高可用性和便捷的遷移能力。借助以太坊的聯(lián)盟鏈，存證系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了“部分去中心化”，使得區(qū)塊鏈僅由部分值得信任的參與者所操作，適應(yīng)了本系統(tǒng)使用對(duì)象的特定性，避免了來自未知對(duì)象的攻擊行為。

智能合約是位于以太坊區(qū)塊鏈特定地址下的一系列代碼和數(shù)據(jù)，其可以根據(jù)規(guī)則將視頻文件的指紋信息數(shù)據(jù)添加至區(qū)塊鏈。本系統(tǒng)使用Solidity語言編寫智能合約，提供專門的接口，用于將視頻文件指紋信息安全地存儲(chǔ)在區(qū)塊鏈上，從而構(gòu)建一個(gè)防篡改的安全機(jī)制。指紋生成主要代碼如下：

2.2 網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)

網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)用于瀏覽、檢索區(qū)塊鏈上的視頻存證數(shù)據(jù)，并集成了用戶認(rèn)證與授權(quán)的管理功能。網(wǎng)頁的前端設(shè)計(jì)采用Vue語言的element-ui庫。Vue是一個(gè)使用 JavaScript 構(gòu)建用戶界面的漸進(jìn)式框架，具有高效原生渲染的能力。element-ui是Vue的反應(yīng)式和可組合的視圖組件庫，能夠通過精美的界面樣式和流暢的交互動(dòng)態(tài)效果，為用戶帶來簡潔直觀的操作體驗(yàn)。云端管理系統(tǒng)首頁如圖4所示。

網(wǎng)站的后臺(tái)使用基于Python語言的Django Web框架。Django遵循MVC架構(gòu)，即“模型—視圖—控制器”設(shè)計(jì)模式，具有開發(fā)高效、部署便捷、可重用性高及維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)。

Vue與Django的組合非常適合實(shí)時(shí)應(yīng)用程序，具有高度的可拓展性，相較于傳統(tǒng)的Web服務(wù)，更加適應(yīng)移動(dòng)端的生態(tài)體系。基于類的視圖和強(qiáng)大的ORM，可以方便地對(duì)數(shù)據(jù)庫需求進(jìn)行建模，能夠快速進(jìn)行網(wǎng)頁數(shù)據(jù)庫和區(qū)塊鏈的交互，完成區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)讀取的操作。

在視頻管理方面，用戶可以自由瀏覽區(qū)塊鏈上的視頻文件指紋信息。系統(tǒng)通過Python的Web3庫與智能合約建立連接，讀取以太坊區(qū)塊鏈中的視頻文件指紋信息，并將這些信息寫入網(wǎng)頁后臺(tái)的SQLite數(shù)據(jù)庫，實(shí)現(xiàn)單向同步。本質(zhì)上，用戶在網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)中看到的僅是區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)庫的視圖展示，無法對(duì)區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)進(jìn)行修改或刪除。云端管理系統(tǒng)視頻管理頁面如圖5所示。

3 結(jié) 語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一套執(zhí)法儀區(qū)塊鏈存證系統(tǒng)。該系統(tǒng)利用以太坊區(qū)塊鏈確保證據(jù)的安全和可信，通過智能合約實(shí)現(xiàn)執(zhí)法視頻數(shù)據(jù)的指紋生成和實(shí)時(shí)自動(dòng)上鏈。在視頻數(shù)據(jù)上傳方面，系統(tǒng)充分利用空閑通信帶寬，將視頻數(shù)據(jù)上傳至云端。此外，本文還開發(fā)了一個(gè)網(wǎng)站云端管理系統(tǒng)，以增強(qiáng)系統(tǒng)交互的簡潔性和便捷性，提升存證系統(tǒng)的智能化水平。下一步將對(duì)視頻傳輸流程和對(duì)應(yīng)接口進(jìn)一步優(yōu)化，以提高系統(tǒng)的效率和流暢度。

注：本文通訊作者為高谷剛。

參考文獻(xiàn)

[1]張偉.執(zhí)法記錄儀在交警執(zhí)勤執(zhí)法中的實(shí)戰(zhàn)應(yīng)用分析[J].道路交通管理，2023（10）：52-55.

[2]楊芝龍，孔祥昆，胡翔，等.執(zhí)法記錄儀在深圳海事督查中的應(yīng)用研究[J].中國海事，2022（10）：55-57.

[3]陳力.消防執(zhí)法規(guī)范化語境下的執(zhí)法記錄儀運(yùn)用[J].今日消防，2021，6（11）：71-73.

[4]張煒，張江濤，楊麗君.智能執(zhí)法記錄儀在移動(dòng)可視化指揮調(diào)度業(yè)務(wù)中的應(yīng)用[J].警察技術(shù)，2021（6）：80-83.

[5]危雪婷.公安執(zhí)法記錄儀信息公開問題研究[D].北京：中國人民公安大學(xué)，2021.

[6]沈傳年.區(qū)塊鏈安全問題研究綜述[J].計(jì)算機(jī)工程與科學(xué)，2024，46（1）：46-62.

[7]陳錦雯，羅得寸，唐呈俊，等.基于區(qū)塊鏈的農(nóng)業(yè)物聯(lián)網(wǎng)可信溯源體系[J].信息安全學(xué)報(bào)，2022，7（2）：139-149.

[8]楊萬龍，陳琳.區(qū)塊鏈架構(gòu)下蜂蜜供應(yīng)鏈可信監(jiān)管溯源模型[J/OL].計(jì)算機(jī)應(yīng)用研究，1-6 [2024-03-23]. https：//doi.org/10.19734/j.issn.1001-3695.2023.07.0292.

[9]馬海峰，高永福，薛慶水，等.基于區(qū)塊鏈的數(shù)字文憑認(rèn)證及共享方案[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2024，45（2）：376-382.

[10]葉舒潔. 基于區(qū)塊鏈云端存證系統(tǒng)中的電子數(shù)據(jù)證據(jù)效力研究[D].上海：華東政法大學(xué)，2021.

[11]冷基棟，呂學(xué)強(qiáng)，姜陽，等.聯(lián)盟鏈共識(shí)機(jī)制研究綜述[J].數(shù)據(jù)分析與知識(shí)發(fā)現(xiàn)，2021，5（1）：56-65.