A blockchain-based enhanced security system for İOT platforms = IOT platformları için blockchain tabanlı gelişmiş güvenlik sistemi

Abstract

Internet of Things (IoT), birbirine bağlı olan robotlar, akıllı telefonlar, otomobiller, insansız hava araçları, endüstriyel kontrol sistemleri ve diğer elektronik cihazlar gibi fiziksel cihazların birbirine bağlanmasıyla oluşan ve ulaşım, enerji, sağlık, endüstri, ticaret ve finans gibi alanlarda iş ve görev süreçlerinin dönüşümünü destekleyen bir dizi teknolojidir. IoT, bu bileşenlerin veri alışverişine imkan tanıyan tanımlanmış bir ağ üzerinden bağlantı kurulan bir yapıdır. Herhangi bir IoT sistemi üç ana katmandan oluşur: algılama, ağ ve uygulama katmanı. Bu katman, çevreleyen ortamdan veri toplar ve yararlı ve anlamlı bilgiler sağlar. Bu katmandaki cihazlar doğrudan bağlı değildir, ancak merkezi bir ağ geçidi aracılığıyla bağlanırlar. Ağ katmanı, tüm IoT bileşenlerini İnternet'e bağlar. Bu katmanda, önceki bahsedilen ağ geçidine ara katman rolü oynayan farklı iletişim teknolojileri aracılığıyla algılama katmanı ile ağ katmanı arasında iletişim olasılığını sağlar. Uygulama katmanı, akıllı şehir, sağlık, otomobiller, akıllı telefonlar ve diğerleri gibi sensörler tarafından alınan verilerden faydalanmak için çeşitli IoT uygulamalarını içerir. IoT'deki temel süreç, farklı cihazların ilgili verileri bağımsız olarak takas etmesidir ve veri akışlarına odaklanarak dijital ve fiziksel alanlar arasındaki sınırları daha da bulanıklaştırır. Bununla birlikte, IoT güvenlik ve verimlilik konularında ciddi sınırlamalarla karşı karşıyadır. Blok zinciri teknolojisi veya dağıtık defter teknolojisi, sürekli olarak artan bir veri kümesini kontrol etmek için kullanılan dağıtık ve merkezi olmayan bir işlem defteridir. Bir işlemi deftere kaydetmek için blok zinciri ağındaki ilgili düğümler anlaşmalı ve anlaşmalarını imzalamalıdır. Bir dizi işlem bir bloğa gruplandırılır ve bu blok zincirindeki her bir bloğa önceki bloğa bir zaman damgası ve karma fonksiyonu eklenir. Karma fonksiyonu bloğun verilerinin bütünlüğünü ve inkâr edilemezliğini doğrular. Ayrıca, tüm katılan düğümlerin güncel kalması için her kullanıcının orijinal defterin bir kopyası vardır ve tüm düğümler yeni değişikliklerle senkronize edilir ve güncellenir. Blok zinciri, işlem yapan tüm düğümler arasında işlemlerin ayrıntılarını paylaştığı için daha yüksek bir şeffaflık seviyesi sunar. Blok zinciri çerçevesinde güvenilir işlemlerin yapılması için üçüncü bir tarafa ihtiyaç yoktur. Ayrıca, blok zinciri, kötü niyetli eylemlere karşı sistemleri korumak için genel anahtar altyapısını kullanarak daha iyi bir güvenlik sağlar. Teknolojinin hızlı ilerlemesi, özellikle nesnelerin interneti ve blok zinciri alanlarında, çeşitli endüstrilerde yeni bir olasılık ve potansiyel çağını başlatmıştır. Bu dönüştürücü değişim, IoT'nin dikkate değer yetenekleri tarafından desteklenir ve büyüyen cihaz ve sensör sayısını sorunsuz bir şekilde birleştirerek veri üretiminde muazzam bir artışa yol açar. Bu cihazların birbirine bağlanması, veri toplama, alışveriş ve analizi için sonsuz olanaklar sunar. Ancak, sensör verilerinin hacmi ve karmaşıklığı arttıkça, bu değerli kaynağın etkili bir şekilde yönetilmesi ve güvence altına alınması giderek zorlaşmaktadır. Aynı zamanda, blok zinciri teknolojisi, veri yönetimi uygulamalarını devrimleştirebilecek potansiyeli nedeniyle geniş çapta ilgi görmektedir. Blok zinciri, merkezi olmayan ve değiştirilemez bir defter olarak işlem kaydedip doğrulama konusunda güvenli bir platform sağlar. Blok zincirini Nesnelerin İnterneti ile entegre etmek, geleneksel veri yönetim sistemlerinin doğasında bulunan sınırlamaları ele alarak güçlü bir sinerji ortaya çıkarır. Blok zinciri teknolojisinin entegrasyonu, sensör verilerinin yönetimi için çeşitli cazip avantajlar sunar. Blok zincirinin merkezi olmayan doğasını kullanarak sistem, sensör okumalarını sorunsuz bir şekilde depolamak ve almak için dayanıklı ve sağlam bir altyapı oluşturur. Akıllı sözleşmelerin gücünden yararlanmak, değişmez veri işlemlerine imkân tanır ve blok zincirinde depolanan tüm veriler için benzersiz bir şeffaflık ve değişmezlik seviyesi sağlar. Bu dönüştürücü değişim, veri güvenliğini artırmakla kalmaz, aynı zamanda her işlemin kaydedildiği ve denetlenebilir olduğu bir güven ve güvenilirlik ortamı oluşturarak sistemin bütünlüğüne ilişkin tartışmasız bir kayıt oluşturur. Bu çalışma, verimli sensör verisi yönetimi ile ilgili zorlukları ele almaya yönelik hedefler taşımaktadır. Veri yönetimi, güvenlik ve güvenilirliği artırmak için blok zinciri teknolojisinin kullanıcı dostu bir web tabanlı arayüzle entegrasyonunu önermektedir. Bu amaca ulaşmak için Ganache kullanılarak yerel bir blok zinciri ağı oluşturuldu, Solidity dilini kullanarak akıllı bir sözleşme geliştirildi ve HTML, CSS ve JavaScript kullanılarak kullanıcı dostu bir web arayüzü oluşturuldu. Bu sistem, web arayüzüne okumalar gönderen sanal sensörlerle bağlantı kurularak uygulandı. Arayüz, farklı sensörlerden okumaları toplar ve bunları akıllı sözleşmeye gönderir. Sistem, Ethereum blok zincirindeki akıllı sözleşmeleri kullanarak veri bütünlüğünü sağlar, süreçleri otomatikleştirir ve güvenliği artırır. Önerilen sistemin uygulanması önemli ve umut verici sonuçlar vermiştir. Kullanıcı dostu web arayüzü, sensör verileriyle etkileşimi teşvik eden sezgisel ve sorunsuz bir deneyim sunar. Artan erişilebilirlik ve geliştirilmiş kullanıcı deneyimi, sensör verisi yönetiminin tam potansiyelinin gerçekleştirilmesi için temel unsurlardır. Akıllı sözleşmelerin sorunsuz entegrasyonuyla, sistem veri işlemleri için güvenli ve doğrulanabilir bir ortam sağlar, veri manipülasyonuyla ilişkili riskleri etkili bir şekilde azaltır ve sistem içinde genel bir güven hissi oluşturur. Blok zinciri teknolojisinin sensör verisi yönetiminde sunulan somut faydalar, veri güvenliğini, güvenilirliğini ve erişilebilirliğini önemli ölçüde artırır. Ayrıca, web arayüzünün geliştirilmesi ve akıllı sözleşmelerin başarılı bir şekilde entegrasyonu, alanda gelecekteki ilerlemeler için sağlam bir temel oluşturur. Bu araştırmanın evrimsel yolculuğunun bir sonraki mantıklı adımı, sistemin gerçek bir blok zinciri ağı üzerinde dağıtılmasıdır. Gerçek dünya sensörlerine bağlanarak, sistemin pratiklik ve gerçek dünya uygulanabilirliği daha da artırılabilir. Bu heyecan verici ilerleme, farklı alanlarda ve endüstrilerde sensör verilerinin yönetiminde blok zinciri teknolojisinin tam potansiyelini açma yolunu açar. Sonuç olarak, nesnelerin interneti ve blok zincirinin birleşimi, sensör verisi yönetimi alanında büyük umut vaat etmektedir. Blok zinciri teknolojisinin kullanıcı dostu bir web arayüzü ve akıllı sözleşmelerle entegrasyonu, verimli veri yönetimi, güvenlik ve güvenilirlik konularındaki zorluklara etkili bir çözüm sunar. Bu devrim niteliğindeki sistemın uygulanması, veri güvenliğini, erişilebilirliğini ve güvenilirliğini önemli ölçüde artırma yeteneğini göstermektedir. Daha ileri gelişmeler ve gerçek dünya uygulamaları ortaya çıktıkça, nesnelerin interneti ve blok zinciri birlikteliği, daha sürdürülebilir ve akıllı bir gelecek için büyük bir potansiyele sahip olmaya devam edecektir.

With technology advancing at an unprecedented pace, the world is currently experiencing a profound transformation driven by the rapid growth of the Internet of Things and the emergence of blockchain technology. The Internet of Things has emerged as a powerful force, connecting numerous devices and sensors to collect and exchange vast amounts of data. However, effectively managing and securing this sensor data presents significant challenges. Concurrently, blockchain technology has gained considerable attention for its potential to revolutionize data management and ensure trust and transparency across various domains. The convergence of IoT and blockchain holds immense promise for addressing the limitations of traditional data management systems. This study aims to address the challenges associated with efficient sensor data management. It proposes the integration of blockchain technology with a user-friendly web-based interface to enhance data management, security, and reliability. To achieve this, by building a local blockchain network using ganache, smart contract writen in solidity language, a user-friendly web interface was developed utilizing HTML, CSS, and JavaScript, and connect them with virtual sensors. The virtual sensor send reading to the web interface. This interface collect the reading from differante sensor and send it to the smart contract. The system leverages smart contracts on the Ethereum blockchain to ensure data integrity, automate processes, and enhance security. The integration of blockchain technology offers significant benefits for sensor data management. By utilizing the decentralized nature of the blockchain, the system provides a robust infrastructure for storing and retrieving sensor readings. Smart contracts enable tamper-proof data transactions, ensuring transparency and immutability of the data stored on the blockchain. The implementation of the proposed system has yielded promising results. The web interface facilitates seamless interaction with sensor data, improving user experience and accessibility. The integration of smart contracts ensures secure and verifiable data transactions, reducing the risk of data manipulation, and enhancing trust in the system. The integration of blockchain technology in sensor data management has proven to be effective in improving data security, reliability, and accessibility. The developed web interface and smart contract integration provide a solid foundation for future advancements in the field. Future work could involve deploying the system on a real blockchain network and connecting it to real sensors through oracles, further enhancing its practicality and real-world applicability. This thesis contributes to the advancement of sensor data management systems, offering potential applications in various domains that require reliable and secure data handling. By combining blockchain technology, a user-friendly web interface, and smart contracts, the thesis provides a comprehensive solution for enhanced sensor data management.