2016 12“區塊鏈”首次被寫入《國務院關於印發“十三五”國家信息化規劃的通知》。監獄系統要跟上步伐，積極探索新的發展道路。區塊鏈技術最早是在2008年中本聰發表的論文中提出的，之後依次經過了以區塊鏈為單位的區塊鏈。
如今，區塊鏈技術的發展已經引起了國內外的極大關註。以下三個方面描述了近年來區塊鏈技術的發展。
國外系統監管水平:
2065438+2005年6月4日，NYDFS發布了數字加密貨幣公司監管框架BitLincense。2015，10，奧巴馬政府和私人公司組成了“區塊鏈聯盟”合作夥伴關系，以監督和防止將數字加密貨幣用於非法目的。
2016 65438+10月19 H，英國政府公布《分布式總賬技術:超越區塊鏈》；2016年2月，歐洲委員會(EC)公布了歐洲反洗錢和反恐怖主義金融監管計劃。
2065438+2007年5月25日，國防高級研究計劃局要求印度技術與制造公司(ITAMCO)開發壹個使用區塊鏈協議的平臺。
教育和科學研究的發展水平:
2065438+2005年9月，馮曉與邰方創始人Vitalik Buterin、Bitstock聯合創始人沈波共同成立“區塊鏈實驗室”，推動區塊鏈科技教育；
2016加州大學柏克萊分校為區塊鏈實施本科教育犯人；
2065438+2008年3月，牛津大學的多位學者共同發起並建立了基於區塊鏈技術的第壹所大學“伍爾夫大學”。
企業應用研究水平:
國內外眾多企業致力於區塊鏈的建築設計和應用推廣。如文獻所述，紐約州電力公司TransActiveGrid建立了壹個微電網網絡；Linux基金會在2015提出超級賬本項目；2065438+2006年5月31日，騰訊在金融應用上的區塊鏈合作聯盟(深圳)成立；中國人民銀行成立數字貨幣研究所2017。
雖然區塊鏈技術取得了很大進展，但在可行性、安全性和監管方面還需要進壹步加強。預計需要5~10年才能達到成熟期。隨著區塊鏈技術的逐步完善，基於理論永遠要指導實踐的理念，區塊鏈技術得到了廣泛的應用，否則只是壹個虛擬的概念。
區塊鏈應用於醫學有許多成功的例子。如全球最大的區塊鏈公司Guardtime，利用區塊鏈節點間的協商，提高智慧醫療中數據的安全保護，實現1萬數據的安全存儲，但區塊鏈技術應用於監獄信息化的案例很少。
對於智慧監獄來說，安全是壹切業務開展的基礎條件，信息安全和數據安全是核心要素。通過分析當前監獄信息化建設中存在的問題，探討如何基於區塊鏈技術，減少信任流程，提供安全可靠的數據存儲，提高工作處理效率，為區塊鏈在監獄系統的應用做必要的知識儲備。
智能監獄現狀分析
1.1智慧監獄的概念
智慧監獄是利用互聯網、雲計算和大數據，整合監獄系統內的環境、人流、信息流，以智慧通信和智慧控制實現數字化信息采集、網絡化信息傳輸和智能化信息管理，構建數據聯動機制，利用數據挖掘形成監獄大數據，分析大數據，建設智慧監獄。
1.2智能監獄問題分析
截至目前，全國監獄基本都布局了智能報警系統、監獄圍墻、綜合門禁系統等。，監獄信息化建設水平有了明顯提高，但與理想狀態仍有差距，主要表現在以下幾個方面:
信息享受程度低。
數據壁壘問題嚴重阻礙了監獄的信息化。發展型罪犯的信息是多樣的、互補的、復雜的。監獄數據整合程度低，缺乏信息共享機制，難以形成協同效應。系統中存在信息交叉錄入的情況，造成存儲冗余，浪費警力。
信息準確性難以保證。
現有的數據庫建設大多基於基礎數據，如罪犯信息系統，必須保證信息的準確性，可以作為司法依據。但目前由於人為或失誤，身份信息存在偏差，服刑數據不準確，嚴重損害執法形象。
信息安全機制不完善
信息安全架構不成熟，細節不清晰，具體管理缺乏安全標準，應用缺乏實踐經驗，無法保證信息的完整存儲和安全傳輸，信息的丟失、泄露和篡改都有可能。
預警設備的漏洞是難以避免的。
報警設備的配比很大程度上決定了監獄的安全性。現在的門禁系統加了壹扇又壹扇的門，隔離網墻也是壹個接壹個的建。但畢竟是“物質”防線，還有很多技術問題需要解決。比如基於視頻點名和條碼掃描的定位技術，有時會導致點名不準。
高投入的視頻監控主要用於事後取證，無法充分利用大數據分析犯罪分子的電話記錄、行為習慣、交際圈、家庭背景等信息。，並進行必要的監控預警和智能圖像分析，避免逃跑或自殺的可能。
區塊鏈技術的優勢
區塊鏈利用數據加密技術，以鏈式存儲結構的形式存儲數據塊。每個塊包括塊頭和塊體。塊頭存儲前壹個塊的哈希值，類似於指針，塊體存儲經過驗證的合法記錄和時間戳。
區塊鏈利用P2P和* * *知識機制建立分布式存儲節點的信任；
使用智能合約實現交易的自動執行和無外部幹擾的準確操作；
用“腳本”自動操作數據，實現可編程數據庫。
區塊鏈可能會成為壹種創造信任的協議，類似於HTTP協議和TCP/IP協議，利用計算機編程語言開發去中心化的產品。
數據存儲:區塊鏈是壹個分散的存儲結構，多個節點組成壹個端到端的網絡。每個節點地位平等，個別節點故障不會影響整個系統，可以解決監獄系統內部享受性差的問題；
如果妳改變區塊鏈中的壹個塊的數據，妳必須改變該塊後面的所有數據，所以這很難實現。區塊鏈本身的機制意識到即使是內部人員也無法更改，確保監獄系統中的數據壹旦上線就無法更改；
區塊鏈中連接的節點越多，安全性越高。當區塊鏈後面連接六個區塊時，信息幾乎不可能被篡改，稱為穩定狀態圈，可以實現智能監獄中數據的可靠存儲。
數據可追溯性:利用時間戳的鏈式存儲結構和加密技術，確保每壹筆交易都可以追溯。在智慧監獄實現數據取證操作。區塊鏈節點使用相互驗證來保證準確性。如果對交易有疑問，他們可以利用回溯交易記錄來準確判斷真偽。比如監獄生產車間的產品信息存儲在鏈條上，產品信息包括配件的溯源信息和配件的檢驗合格證，這樣就可以檢測產品的質量合格性。
數據交易:所有的數據傳輸都是基於公鑰地址，而不是針對個人的真實身份。區塊鏈的交易是匿名完成的，但其真實身份無法得知。匿名功能為舉報人提供安全保護；區塊鏈是壹個創造信任的網絡。節點按照規則運行，實現整個系統的信任。區塊鏈的數據記錄和規則是透明的。任何人都可以通過公共接口查詢數據，而且不能人為更改，這樣監獄系統的所有數據都可以上傳到區塊鏈，實時傳輸。
數據安全:區塊鏈可以看作是壹套使用加密算法和* * *知識機制來保證數據不被篡改的協議。區塊鏈用最長的鏈作為工作量的證明。只要長鏈是由誠實的礦工創建的，區塊鏈就是安全的，時間戳用於識別訂單，避免重復交易。
區塊鏈使用哈希函數來保證數據的所有權，如表1所示。
美國的中本聰提出了泊松分布的概率理論模型。在計算壹個新的hash頭後，只有在添加n個頭(name，entry，lamp等)後才會被識別。)，這在攻擊者沒有超過51%的計算能力時很難實現。攻擊者追上Z塊的概率如下式所示:p代表老實人找到下壹個節點的概率，0代表攻擊者找到下壹個節點的概率。
分析表明，隨著z的增加，追趕的機會越來越小。因此，用數學方法證明了區塊鏈的特殊結構是不可篡改的。
區塊鏈技術的應用研究
區塊鏈分為公鏈、聯盟鏈和私有鏈。因為私鏈主要是提供壹個安全、可追蹤、防篡改、自動執行的計算平臺，可以同時避免內部和外部對數據的攻擊，所以符合壹個公平、公正、嚴格、可靠的監獄環境。
首先，區塊鏈用於保存信息並確保其不可更改。
其次，實現信息共享，構建良好的跨平臺協作。
采用IPFS(星際文件系統)加密保存數據，結合智能合約實現信息保護和* * *享受。區塊鏈系統通過接口與原系統相連，實際上保護了原信息系統。IPFS包括塊交換、哈希表等。當妳保存壹個文件，妳會得到文件的指紋。拿到文件後，妳拿出來驗證，然後還回去。
3.1可行性分析
在智慧監獄領域，區塊鏈的去中心化可以將不同的數據資源整合成壹個區塊鏈，利用區塊鏈的分布式存儲結合壹定的雲存儲技術，實現智慧監獄信息的存儲。
利用區塊鏈的* * *知識機制實現信息匿名，確保隱私保護。* * *知識機制是通過投票確認交易。區塊鏈的* * *知識機制保證了所有誠實礦工的區塊鏈的前綴是相同的，同時保證了誠實礦工發布的信息會被其他誠實礦工添加到自己的區塊鏈中。* * *知識機制有PoW(工作證明)的權力和PoS(利害關系證明)的財務權力。區塊鏈運行得越快，成本就越高。
采用數據加密哈希算法解決* * * *的權限問題，保證了數據不可篡改，降低了系統的信任風險。將區塊鏈應用於智能監獄，保存原始數據，防止人為篡改，防止“走關系”篡改罪犯基礎數據，提高數據可信度。
區塊鏈中的每個節點都有完整的數據備份，即使壹個節點丟失數據，也可以從其他節點恢復數據。將區塊鏈技術應用於數據采集，並對加入區塊鏈的原始數據添加時間戳，從而證明數據的真實可靠性，這是壹個低成本的驗證過程。
3.2架構
充分利用區塊鏈的特點設計系統架構，如圖2所示，實現各監獄數據資源匯集到區塊鏈，監獄管理局負責監管區塊鏈完成數據上傳和信息共享。
3.2.1罪犯模塊
個人基本信息
區塊鏈用於保存囚犯的基本信息記錄，即每個囚犯都有壹個賬本，從而擁有壹個關於其過去的完整數據庫。這些數據的主人是囚犯本人，充分體現了智慧監獄現代化的壹個重要考量標準“人性”，從人性上規避了犯罪心理漏洞。
監獄績效數據
罪犯在獄中會接受勞動改造和思想改造，獄中表現數據非常重要，是罪犯減刑的重要依據，因此需要保證數據的真實性和不可篡改性。基於區塊鏈獨特的數據安全性，可以充分利用區塊鏈上的記錄來決定是否滿足減刑條件。基於監獄系統視頻監控獲得的數據，利用“區塊鏈+人工智能”技術分析犯人的行為軌跡，以避免越獄和自殺。
警察單元
警官簡歷
包括警官的出生背景、受教育程度、工作經歷、工作表現、年終考核等。，形成多方位的警務人員電子檔案，利用技術手段避免繁瑣的信息整合，減少檔案管理工作。
警察巡邏管理
記錄警員巡邏路線並保存，以準確評估工作時間的表現；記錄警察是否能走在罪犯中間，了解他們的思想波動，建立良好的警民關系被稱為
3.2.3財務數據管理模塊
每日費用
監獄的所有支出數據都實時存儲在區塊鏈中，實現了過程的透明和信息的準確，更好地實現了對財政資金的監管。
勞動收入
由於勞動的特殊性，勞動產品的溯源認證通過區塊鏈納入監管，整個制造過程中存儲的指紋記錄作為數據存儲憑證。由於過程的開放性，避免了極端分子的破壞行為，保證了產品的安全性。
信息管理模塊
每天的文件、工作安排、會議紀要都及時存儲在區塊鏈，區塊鏈信息的實時傳輸使每個人都能及時獲得最新的信息。對鏈中的數據設置了數據訪問權限的分級控制，不同級別獲取的信息量不同。通過加密算法，數據只能被相關人員讀取，從而加強了對隱私內容的保護，提高了數據的安全性。
監控中心模塊
對監獄、生產車間、食堂及監獄周邊區域進行實時監控，遇到緊急情況及時報警。對監控中心的數據進行預警研判，將事件抹去在萌芽狀態。監測數據要及時打包鏈接。監獄內的重要通道實時記錄進出人員，對禁區增加門禁。每小時打掃壹次監獄，人數不齊就報警。工作場所也應該每半小時清點壹次。通過必要的監控措施，減少警力，提高監獄的安全性。
3.3智能監獄中區塊鏈的數據類型
智能監獄中的區塊鏈使用多種數據類型來存儲和處理不同的數據。區塊鏈API/SDK將適應接收和格式化這些數據。核心數據和測量證書簽署後，將上傳存儲。文件的哈希值存儲在區塊鏈後，用戶將在客戶端搜索文件，並通過使用IPFS網絡獲得目標文件。利用區塊鏈的防篡改性，避免人為篡改；通過使用鏈上的時間戳和哈希值，可以實時跟蹤數據變化的全過程，增強了數據的安全性。如圖3所示。
3.4采用智能合約虛擬機分層的思想
智能合約是區塊鏈的代碼生成，可由所有節點運行。它按照設定的規則管理資產，通過多方合作消除錯誤風險，實現每個用戶的透明操作。鏈上的腳本實現了區塊鏈的可編程性和智能合約的自動執行。隨著腳本機制的加強，實現了區塊鏈和智能合約的融合發展。鏈上的腳本為區塊鏈提供了壹個擴展接口，任何人都可以使用腳本來實現區塊鏈的應用。
頂層的DSL引擎將DSL翻譯成Solidity，智能合約的開發語言。堅固是壹種靜態語言。編譯後發送到網絡上，就可以被以太坊調用，實現web應用。中間層的可靠性語言經過安全分析工具檢查後，被轉換成EVM指令集。EVM使開發人員能夠使用高級語言來編譯智能合同。然後將EVM編譯成字節碼，部署在區塊鏈中，實現智能合約的開發。底層是可插拔架構，可以直接運行在EVM虛擬機上，也可以轉換運行在WASM虛擬機上。
事先使用嚴格的合同和虛擬機，上線前必須經過嚴格的審核和形式證明，之後還要加強運營控制和問責。
3.5隱私數據處理
因為區塊鏈是壹個P2P網絡，很難猜測信息傳播的方向，因為它使用中繼轉發進行通信。由於在具體交易中使用用戶創建的地址實現匿名操作，與個人具體信息無關，很好地實現了數據存儲的安全性。區塊鏈的隱私分為交易隱私和身份隱私，權限的分層設計如圖5所示。
數據只能披露部分信息。對於敏感數據，私鑰授權用於設置隱私數據保護。加密算法和智能合約的結合用於保護私有數據。例如，罪犯和警察的個人信息模塊的信息與加密密鑰壹起存儲在區塊鏈中，通過數字指紋防止信息泄露。各方可以使用智能合同來改變數據訪問權限網絡。擁有以下訪問權限:
掌握權限:對於犯人模塊，犯人自己擁有；對於警察模塊，由警察負責。
虛擬權限:只能看到它的密文但不能真正訪問內部數據。
標簽
認真貫徹黨的十九大精神，積極實施“科技強國、網絡強國、數字中國、智慧社會”戰略部署，堅持“沒有信息化就沒有現代化”的工作思路，著力向科學化、精細化、智能化努力，營造“監獄警察大腦”出彩、“感知觸角”無處不在、“智慧監獄”平安的新氣象，推進區塊鏈。
智慧監獄是未來監獄系統信息化建設的基本方向。是將智慧城市、智慧地球等理念融入監獄領域，加強智慧監獄的研究和探索，努力引導監獄信息化建設向更廣、更深方向發展的映射，為監獄現代化建設提供了巨大動力。
摘要:本文討論了智能監獄中存在的壹些問題，探討了利用區塊鏈技術的特性實現數據信息的不可篡改和可追溯性，包括如何在區塊鏈中存儲數據和保護數據隱私，並探討了解決智能監獄中存在問題的方法。
如果能再開發區塊鏈實際應用的成功案例，既能節約成本，又能保證運行的穩定性。接下來，我們將積極探索區塊鏈的實際有效應用，堅持不忘初心，牢記使命，積極努力探索監獄信息化發展更上壹層樓，取得更大成效。