Secure and reliable data management model in motor vehicles

Abstract

The lifecycle of motor land vehicles, spanning from production to disposal, involves the collection and storage of critical data by various public and private institutions. Efficient management of this data is essential for achieving the core objectives of Intelligent Transportation Systems, including enhancing road safety, optimizing traffic flow, reducing environmental impact, and protecting stakeholders from fraud and security risks. However, the fragmentation of data across multiple centralized systems, coupled with limited inter-institutional collaboration, presents significant challenges. These challenges are particularly evident in the second-hand vehicle market, where issues such as inaccessible vehicle history, incomplete accident and maintenance records, insurance fraud, and data manipulation undermine transparency and trust. This paper proposes a secure and efficient data management framework that integrates Hyperledger Fabric permissioned blockchain technology with InterPlanetary File System (IPFS) based distributed storage. The proposed model aims to enhance data integrity, streamline vehicle-related processes, and foster secure and transparent collaboration among stakeholders. By providing a scalable and interoperable infrastructure, the framework facilitates secure data sharing, minimizes reliance on paper-based documentation, optimizes administrative workflows, and reduces operational costs. The adoption of this blockchain-based model is expected to contribute to the digital transformation of institutional vehicle services while establishing a robust foundation for the future expansion of transparent and secure public service infrastructures.

Keywords

• Blockchain
• vehicle lifecycle management
• vehicle data integrity
• decentralized storage
• IPFS.

Motorlu kara taşıtlarında güvenli ve güvenilir veri yönetim modeli

Abstract

Kişisel ve ticari ulaşım için yaygın olarak kullanılan motorlu kara taşıtlarının üretiminden hurdaya ayrılmasına kadar geçen süreçte çeşitli kurum ve kuruluşlar tarafından toplanan ve saklanan önemli bilgiler bulunmaktadır. Bu bilgilerin kayıt altına alınması, denetim ve takip işlemlerini kolaylaştırmanın yanında, sürücü ve araçların güvenliğini sağlamak, trafik akışını düzenlemek, çevre kirliliğini azaltmak ve araç sahipleri ve sürücüleri çeşitli risklere karşı korumak gibi Akıllı Ulaşım Sistemlerinin temel hedeflerine hizmet eder. Ancak, araçlarla ilgili işlemlerde rol alan birçok resmi ya da özel kurumun kendi merkezi veri yönetim sistemlerine sahip olmasından kaynaklanan tek nokta hatası, kurumlar arası iş birliğinin yetersizliği, verilerin kayıt altına alınmasındaki zorluklar bazı sorunların ortaya çıkmasına sebep olabilmektedir. Bu sorunlar içerisinde özellikle ikinci el araç pazarında aracın geçmişine ait bilgilere ulaşmadaki zorluklar, kaza geçmişi ve bakım-onarım kayıtlarının yetersizliği, sigorta dolandırıcılığı, hile ve veri manipülasyonu ön plana çıkmaktadır. Bu makalede, araçlarla ilgili verilerin depolanması, yönetimi ve takibini daha verimli ve güvenli bir şekilde yapabilmek için Hyperledger Fabric özel-izinli blokzincir teknolojisi ile özel dağıtık dosya depolama (Private InterPlanetary File System - IPFS) teknolojisinin entegrasyonundan oluşan bir veri yönetim modeli önerilmiştir. Araçlarla ilgili işlemlerde kurumlar arası iş birliğinin daha şeffaf, güvenli ve güvenilir bir şekilde gerçekleştirilmesi hedeflenmektedir. Ayrıca araçlarla ilgili çeşitli verilerin depolanması ve yönetilmesi için geniş kapsamlı, ölçeklenebilir ve paylaşımlı bir altyapı oluşturmak amaçlanmıştır. Önerilen blokzincir ağ modeli araçlarla ilgili kurumsal hizmetlerin dijitalleştirilmesine, kâğıt tabanlı belge kullanımın azaltılmasına, iş ve işlem süreçlerinin sadeleştirilmesine ve maliyetlerin azaltılmasına katkı sağlayacağı gibi kurumlar arasında iş birliğini sağlama, iş akış süreçlerini ve veri yönetim modellerini daha güvenli ve güvenilir hale getirme noktasında yeni bir perspektif oluşturmakta ve gelecekte kamusal hizmetlerin daha fazla dijitalleşmesi ve şeffaflaşması için örnek teşkil etmektedir.

Keywords

• Blokzincir
• araç yaşam döngüsü
• araç veri yönetimi
• dağıtık depolama
• IPFS

References

1. Abbade, L. R., Ribeiro, F. M., Da Silva, M. H. (2020). Blockchain Applied to Vehicular Odometers. IEEE Network, 34(1), 62–68. https://doi.org/10.1109/MNET.001.1900162
2. Abdullah Lajam, O., & Ahmed Helmy, T. (2021). Performance Evaluation of IPFS in Private Networks. In 2021 4th International Conference on Data Storage and Data Engineering (pp. 77–84). New York, NY, USA: ACM. https://doi.org/10.1145/3456146.3456159
3. Abubakar, M., McCarron, P., Jaroucheh, Z., Al Dubai, A., & Buchanan, B. (2021). Blockchain-based Platform for Secure Sharing and Validation of Vaccination Certificates. In 2021 14th International Conference on Security of Information and Networks (SIN) (pp. 1–8). IEEE. https://doi.org/10.1109/SIN54109.2021.9699221
4. Akçi, Y. (2016). İkinci El Omobil: Tüketici Bakışıyla. Adıyaman Üniversitesi Sosyal Bilimler Enstitüsü Dergisi, 1(1), 329. https://doi.org/10.14520/adyusbd.68749
5. Ali, H., Ahmad, J., Jaroucheh, Z., Papadopoulos, P., Pitropakis, N., Lo, O., . . . Buchanan, W. J. (2022). Trusted Threat Intelligence Sharing in Practice and Performance Benchmarking through the Hyperledger Fabric Platform. Entropy (Basel, Switzerland), 24(10). https://doi.org/10.3390/e24101379
6. Alsadı, M., Yıldırım, S., Gulsecen, S., Kose, B. O., & Coskun, V. (2019). Akıllı Araç Ekosistemlerinde Blockchain Tabanlı Güvenli Veri Yönetim Modeli. In 3rd International Symposium on Multidisciplinary Studies and Innovative Technologies: Ankara, Turkey, October 11-13, 2019 (pp. 1–5). Piscataway, NJ: IEEE. https://doi.org/10.1109/ISMSIT.2019.8932885
7. ARTES Bilgi Sistemleri (2018). Araç Tescil Sistemi (TescilGerekliEvrak). Retrieved from https://portal.tnb.org.tr/Artes/Sayfalar/TescilGerekliEvrak.aspx
8. Athanere, S., & Thakur, R. (2022). Blockchain based hierarchical semi-decentralized approach using IPFS for secure and efficient data sharing. Journal of King Saud University, Computer and Information Sciences, 34(4), 1523–1534. https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2022.01.019

9. Baumann, J., Zavolokina, L., & Schwabe, G. (2021). Dealers of Peaches and Lemons: How Can Used Car Dealers Use Trusted Car Data to create value? HICSS. https://doi.org/10.5167/uzh-192651
10. Brousmiche, K. L., Heno, T., Poulain, C., Dalmieres, A., & Ben Hamida, E. (2018). Digitizing, Securing and Sharing Vehicles Life-cycle over a Consortium Blockchain: Lessons Learned. IFIP International Conference on New Technologies.(pp. 1–5).https://doi.org/10.1109/NTMS.2018.8328733
11. Car-Pass (2022). Car-Pass annual report 2022 - News about Car-Pass. Retrieved from https://www.car-pass.be/en/news/car-pass-annual-report-2022
12. Chanson, M., Bogner, A., Wortmann, F., & Fleisch, E. (2017). Blockchain as a privacy enabler. In Lee, Takayama et al. (Ed.) 2017 – Proceedings of the 2017 ACM (pp. 13–16). https://doi.org/10.1145/3123024.3123078
13. Das, D., Banerjee, S., Ghosh, U., Biswas, U., & Bashir, A. K. (2021). A decentralized vehicle anti-theft system using Blockchain and smart contracts. Peer-to-Peer Networking and Applications, 14(5), 2775–2788. https://doi.org/10.1007/s12083-021-01097-3
14. Dayı, F., & Hasanoğlu, T. (2023). Türkiye’de İkinci El Otomobil Fiyatlarını Etkileyen Faktörlerin İncelenmesi. Süleyman Demirel Üniversitesi Vizyoner Dergisi, 14(38), 436–457. https://doi.org/10.21076/vizyoner.1193474
15. Elisa, N., Yang, L., Chao, F., & Cao, Y. (2023). A framework of blockchain-based secure and privacy-preserving E-government system. Wireless Networks, 29(3), 1005–1015. https://doi.org/10.1007/s11276-018-1883-0
16. HLF Docs (2024). Hyperledger Fabric. Retrieved from https://hyperledger-fabric.readthedocs.io/en/latest/whatis.html
17. Holler, M., Barth, L., & Fuchs, R. (2019). Trustworthy Product Lifecycle Management Using Blockchain Technology—Experience from the Automotive Ecosystem. In J. Stark (Ed.), Decision Engineering. Product lifecycle management. https://doi.org/10.1007/978-3-030-16134-7_2
18. Leila Benarous, Benamar Kadri, Ahmed Bouridane, & Elhadj Benkhelifa (2021). Blockchain-based forgery resilient vehicle registration system. Transactions on Emerging Telecommunications Technologies. Advance online publication. https://doi.org/10.1002/ett.4237
19. Majdak, M. (2023). IPFS Private Network. Retrieved from https://startup-house.com/blog/ipfs-private-network-guide
20. Mendi, A. F. (2021). Blokzincir Uygulamaları ve Gelecek Öngörüleri. GSI Journals Serie C: Advancements in Information Sciences and Technologies, 4(1), 76–88. Retrieved from https://dergipark.org.tr/tr/pub/aist/issue/56936/862936
21. Nakamoto, S. (2008). Bitcoin: A Peer-to-Peer Electronic Cash System. Satoshi Nakamoto. Retrieved from https://bitcoin.org/bitcoin.pdf
22. Schwabe, G. (2019). The role of public agencies in blockchain consortia: Learning from the Cardossier. Information Polity, 24(4), 437–451. https://doi.org/10.3233/IP-190147
23. Tanrıverdi, M., Uysal, M., Üstündağ, M. T., & Ayaz, Z. (2021). Araç Cüzdanı: Motorlu Araçların Teknik Servis ve Bakım Kayıtlarının Blokzinciri Üzerinde Yönetilmesi. Düzce Üniversitesi Bilim Ve Teknoloji Dergisi, 9(4), 1358–1373. https://doi.org/10.29130/dubited.904757
24. Tektaş, M., Korkmaz, K., & Erdal, H. (2016). Akıllı Ulaşım Sistemlerinin Geleceği (Ekonomik ve Çevresel Faydaları). Balkan Sosyal Bilimler Dergisi, 561–577. Retrieved from https://dergipark.org.tr/en/pub/bsbd/issue/43860/539514
25. Vukolic, M. (2016). The Quest for Scalable Blockchain Fabric: Proof-of-Work vs. BFT Replication. In J. Camenisch & D. Kesdoğan (Eds.), Lecture Notes in Computer Science. Open problems in network security (Vol. 9591, pp. 112–125). New York NY: Springer Berlin Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-319-39028-4_9
26. Zafar, S., Hassan, S. F. U., Mohammad, A., Al-Ahmadi, A. A., & Ullah, N. (2022). Implementation of a Distributed Framework for Permissioned Blockchain-Based Secure Automotive Supply Chain Management. Sensors (Basel, Switzerland), 22(19). https://doi.org/10.3390/s22197367
27. Zheng, Z., Xie, S., Dai, H., Chen, X., & Wang, H. (Eds.) (2017). An Overview of Blockchain Technology: Architecture, Consensus, and Future Trends.