블록체인 기반 출입관리시스템

• 발주처 : 한국항공대
• 프로젝트 기간 : 2019.03~2019.12
• 역할
  • 팀 리더 수행하며 프로젝트의 기획, 개발 총괄
  • 하이퍼레저 패브릭 도커 컴포즈 구성 및 빌드
  • MSP를 통한 기관별 노드 권한부여
  • 출입이력 트랜잭션 체인코드 설계
  • dApp 설계 및 SDK를 활용한 체인코드 연동
• 개요
  • 배경
    • 현재 출입관리 시스템은 출입관리를 통제하는 Controller 비용과 출입이력 데이터 서버 비용이 상당함.
    • 또한 고객 개인정보유출에 대한 위험성 (*2p 기존 시스템/서비스 환경 문제점 참고)이 존재
    • 임베디드시스템 기반의 하이퍼레저 패브릭 블록체인을 활용한 출입관리시스템을 만들어 위와 같은 문제를 해결하고자 함
  • 장점
    • 중앙 서버 비용이 필요 없음
    • Controller가 서버로부터 데이터를 네트워크를 통해 전달받지 않고 직접 원장을 비교하므로 네트워크 비용 절감
    • 체인코드를 통해 블록체인 분산원장에 출입이력을 관리하므로 거래의 안전성과 데이터 무결성 보장
    • 출입이력 중 프라이버시에 민감한 내용은 DID를 활용해 암호화하여 저장하여 개인정보보호 보장

• 블록체인 플랫폼

• 컨트롤러(라즈베리파이)와 데스크탑 모두 동등한 하나의 피어로서 출입 트랜잭션에 대한 검증 수행
• 이 때, 서버 없이 모든 피어가 같은 분산원장을 공유하고 있기에 서버 비용 절감
• 컨트롤러는 핵심적인 기능(트랜잭션 검증)만 수행하여 컨트롤러 비용을 절감
• 블록 생성에 관여하여 컴퓨팅 연산 비용이 많은 노드는 성능이 좋은 데스크탑을 따로 둠으로서 비용절감 및 효율성 증대

• 출입관리가 필요한 기관들을 하나의 채널로 묶어서 One-Stop 방식으로 트랜잭션을 병렬처리함으로서 경제적인 효과 증대

• 프로세스

Getting started

임베디드 시스템과 블록체인을 활용하여 블록체인 모델을 만들 때 어떤 것이 좋을지 고민을 많이 하였습니다.
가장 간단하게 실험할 수 있는 NFC 모듈과 라즈베리파이, 하이퍼레저 패브릭 블록체인을 결합하는 모델을 생각하다보니 임베디드 기반의 출입관리시스템 을 생각하게 되었습니다.

Network Flow

• 라즈베리파이들과 데스크탑, 모두 동등한 하나의 피어로서 네트워크에 참여하고 있습니다.

• 모든 피어들은 모두 같은 분산원장을 공유하고 있습니다.

Application Workflow

1. 게이트에 출입하고 싶은 사용자는 NFC 카드키를 단말에 접촉시킵니다.

2. 인터럽트가 들어오면 NFC 프로그램은 문을 열어주고 블록체인 네트워크에 해당 출입 로그를 저장하려고 합니다.

3. 하지만, 이 태그키가 애초에 등록이 되지 않은 태그 키이거나, 또는 가입 후 탈퇴한 태그 키 일 수 있습니다. 이럴 경우 문을 열어주면 안되됩니다.

4. 따라서 첫번째로, 이 태그 키의 주인이 출입 가능한 인물인지 쿼리를 진행합니다.

5. 먼저,Wallet을 통한 검사로 해당 NFC 키가 우리가 알고있는 키인지 확인합니다. 만약, 전혀 엉뚱한 키라면 이곳에서 차단받습니다.

6. 그 다음, 사용자가 유효한지 검사합니다.

• 분산원장에서 NFC 키를 통해 쿼리를 하여 확인하는 것입니다. 탈퇴 된 회원은 이곳에서 차단받습니다.

• 이에 비해, 아무 이상이 없다면 해당 사용자는 출입이 가능하다는 뜻이므로 문을 열어주게 되고, 현재의 출입 로그를 블록체인에 넣을 준비를 하게 됩니다.