하이퍼레져 패브릭(Hyperledger Fabric)[3],[4]은 오픈 소스 프로젝트 블록체인 플랫폼이다. 하이퍼레져 패브릭에서는 <그림 1>에서와 같이 피어(Peer)라는 노드들이 원장(Ledger)을 관리하며 피어들 간에 합의를 통해 원장 데이터의 신뢰성을 보장한다.

이더리움(Ethereum) 플랫폼에서 사용자 노드의 처리 모듈인 스마트 컨트랙트(Smart Contract)[5],[6]와 같이 하이퍼레져 패브릭에서는 피어 내에 체인 코드(Chain Code)를 통해 피어의 기능을 수행한다. 본 연구에서는 기존 온라인 서비스의 트랜잭션 데이터에 대한 투명성을 확보하기 위한 연동 블록체인 플랫폼으로 오픈 소스 기반의 하이퍼레져 패브릭을 기반으로 한다.

연구 [7]에서는 블록체인의 활용 분야로 가상 화폐 분야, 정보 보호 분야, 스마트 도시 분야, 소프트웨어 커넥터 분야, IoT 장치 관리 분야를 분석하였다. 소프트웨어 커넥터 분야는 소프트웨어 들 간의 상호 작용을 블록체인으로 활용하는 방안이다. 데이터를 분산하여 관리해야 하거나, 데이터의 교환이 안전하게 관리되어야 하는 서비스에 블록체인이 활용될 수 있음을 분석하였다. 기본 아키텍쳐는 응용 계층과 블록체인 계층으로 구분하며 블록체인 계층이 커넥터 역할을 한다. 본 논문에서는 제안하는 블록체인과의 연동 아키텍쳐와 유사하지만 연구 [7]은 커넥터로서의 블록체인을 분석하였으며 본 연구에서는 블록체인과 기존 온라인 서비스를 연동하기 위한 구체적인 아키텍쳐와 개발을 진행한다.

연구 [8]에서는 하이퍼레져 패브릭 기반으로 응용 어플리케이션을 개발할 수 있음을 제안하였다. 하이퍼레이져 패브릭 네트워크을 구축하고 체인 코드 및 탈중앙화 어플리케이션을 개발하여 학생 포트폴리오 검증 시스템을 개발하였다. 학생의 포트폴리오 정보는 신뢰성 및 투명성이 중요하므로 블록체인 플랫폼을 기반으로 이러한 신뢰성과 투명성을 보장할 수 있도록 개발하였다. 연구 [8]은 학생 포트폴리오 검증 시스템을 탈중앙화하기 위해 블록체인 시스템 기반으로 신규 시스템을 개발해야 한다. 본 논문에서는 신규가 아닌 기존 온라인 시스템에서 투명성을 보장하기 위한 방안으로 연동 아키텍쳐를 제안한다.

연구 [9]에서는 기존의 무역 견적/계약 시스템이 중앙집중식 관리로 정보 갱신 및 중개수수료 발생 등의 이슈가 있음을 분석하였으며, 이러한 이슈를 개선하기 위해 하이퍼레져 패브릭을 이용하여 탈중앙화하는 무역 시스템의 아키텍쳐를 제안하였다.

하이퍼레져 패브릭을 기반으로 하면 분산 원장에 견적, 송장, 계약서를 공유함으로 공급사슬(Supply Chain)에서 단절이 발생하더라도 가시성[10]에는 문제가 발생하지 않을 것으로 분석하였으며 또한 중개자가 없으므로 중개 수수료 감소 및 거래 시간을 단축할 수 있음을 제안하였다.

연구 [9]는 무역 견적/계약 시스템에 하이퍼레져 패브릭 블록체인 플랫폼을 적용하여 탈중앙화하는 사례를 연구하였으며, 본 논문에서는 기존 시스템을 유지하면서 블록체인 플랫폼을 연동하기 위한 구체적인 방안을 제안한다.

본 연구에서는 온라인 서비스에서의 트랜잭션을 블록체인 원장에 저장하기 위해 연동 아키텍쳐를 제안한다.

<그림 4>에서와 같이 각 사용자 별로 서비스 호출(Service Call)을 통해 블록체인 서비스를 이용할 수 있으며 서비스 처리에 따른 트랜잭션 데이터는 각 사용자의 블록에 분산 저장된다. 서비스 호출은 온라인 서비스에서 제공하는 웹 서비스 API를 이용하여 접근할 수 있도록 한다. 분산 저장되는 트랜잭션 데이터는 일관성을 유지하기 위해 증명 작업(Proof of Work)을 진행하며 증명이 완료되면 블록을 확정한다. 이 때 블록 들 간의 불일치 문제가 발생하면 거래에 대한 변조로 판단하여 거래를 롤백(rollback) 시킨다. 이러한 과정을 통해 온라인 서비스의 트랜잭션 투명성을 확보할 수 있다.

서비스 연동은 블록체인 기반의 온라인 서비스 연동 뿐만 아니라 기존의 온라인 서비스와의 연동을 통해 블록체인 서비스로의 전환이 가능할 것이다. <그림 5>에서와 같이 커넥션 어뎁터(Connection Adaptor)를 통해 기존 서비스들이 제공되는 온라인 트랜잭션 정보들을 블록체인 플랫폼으로 전송하여 관리할 수 있도록 한다. 커넥션 어뎁터는 블록체인 측면에서의 어뎁터와 온라인 서비스 측면에서의 어뎁터를 제공한다. 블록체인 측면에서의 어뎁터는 스마트 컨트랙트(Smart Contract)나 에이젠트(Agent), REST API를 이용하며, 온라인 서비스 측면에서 어뎁터는 웹 서비스 API를 이용하여 연동할 수 있도록 한다.

<그림 6>의 온라인 서비스와 하이퍼레져 패브릭 연동 아키텍쳐에서 블록체인 내의 피어와 연동하기 위해 커넥션 어뎁터를 통해 REST API를 호출한다. 온라인 서비스에서 전달되는 트랜잭션 데이터는 하이퍼레져 패브릭 네트워크를 기반으로 멤버 서비스와 블록체인 서비스 그리고 체인코드 서비스를 이용하여 트랜잭션의 투명성을 제공한다.

하이퍼레져 패브릭 기반의 온라인 서비스 연동은 <그림 7>에서와 같이 커넥션 어뎁터를 REST API를 이용한다. 온라인 서비스에서 REST API를 호출하면 피어 내의 체인코드를 통해 원장에 트랜잭션 정보를 저장하거나 갱신한다. 피어는 기존의 온라인 서비스에서 전달되는 사용자(고객)를 기반으로 블록체인 내에 구성된다.

하이퍼레져 패브릭은 <그림 8>과 원장 내의 월드스테이트(World State)에 온라인 정보의 트랜잭션을 관리하며 피어 간의 합의 과정을 통해 트랜잭션 정보의 투명성을 보장할 수 있다. 합의 알고리즘은 PBFT(Practical Byzantine Fault Tolerance)를 사용한다.

Go 언어[13] 기반의 체인 코드는 <그림 9>와 같이 Init(), Invoke(), get()/set() 함수로 구성되며, 일반적으로 Shim[14] 패키지의 체인코드 인터페이스를 따라 구현한다. Init() 함수와 Invoke() 함수에 의해 월드 스테이트 내의 트랜잭션을 갱신할 수 있다.

<그림 10>의 커넥션 어뎁터는 온라인 서비스에서 제공하는 어뎁터로서 블록체인의 REST API를 호출할 수 있도록 하며, 해당 REST API에 JSON 형식의 트랜잭션 데이터를 함께 전달한다.

온라인 서비스와 블록체인 네트워크와의 연동을 위해 체인코드 배포와 원장 동기화 처리를 위한 프로세스를 정의한다.

온라인 트랜잭션을 블록체인 내의 원장에 저장하기 위해 피어들에게 체인코드를 배포해야 한다. <그림 11>에서와 같이 온라인 서비스의 커넥션 어뎁터를 통해 배포를 위한 REST API와 JSON 데이터를 블록체인으로 전달하면 블록체인 내의 피어(Peer₁)의 체인코드를 호출하여 다른 피어(Peern)에게 배포한다.

블록체인의 피어 내의 원장들 간의 온라인 트랜잭션 동기화를 위한 프로세스는 <그림 12>와 같다. 온라인 트랜잭션이 발생하면 커넥션 어뎁터를 통해 블록체인으로 트랜잭션 REST API와 JSON 데이터를 전달한다. 블록체인은 트랜잭션 REST API 호출하여 피어들 간에 합의 후에 원장을 갱신한다.