Blokzincir Teknolojisi ile Nesnelerin İnterneti Tabanlı (IoT) Sistemlerin Veri Güvenliğinin Sağlanması

Abstract

Nesnelerin interneti (Internet of Things - IoT) günümüzde her geçen gün değeri artan bir teknoloji olarak gelişmektedir. Son yıllarda akıllı şehirlerin, akıllı evlerin ve nesnelerin ortaya çıkması ile IoT endüstrisinde logaritmik bir artış gözlenmektedir. 2025 yılına kadar internete bağlı IoT cihaz sayısının 70 milyarı geçmesi beklenmektedir. Bunun yanında IoT çözümlerinin sağlamış olduğu hizmetlere artan talebin daha da desteklenebilir olması ile bazı zorlukların göz önünde bulundurulması gerekmektedir. IoT sistemleri sınırlı kaynaklara sahip olmaları, merkezi topolojiye sahip olmamaları ve daha az heterojenlik, hesaplama yeteneğine sahip olmaları nedeniyle pek çok gizlilik ve güvenlik sorunları ile karşı karşıyadır. Bu nedenle IoT çözümleri, hizmet potansiyeli ve hassas verileri içermesi açısından topladıkları ve işledikleri verilerin güvenlik ve gizlilik endişeleri göz önünde bulundurulması gereken konulardan biridir. Veri gizliliği ve veri bütünlüğü IoT veri aktarımında oldukça kritik parametrelerdir. IoT sistemlerde oluşan veri güvenliği problemleri için blokzincir teknolojisi potansiyel çözümler sağlamaktadır. Bu çalışmada, IoT cihazlarından alınan verilerin güvenliği için blokzincir teknolojisi ile çözümler sunulmuştur. Ayrıca gerçekleştirilen örnek bir yazılım uygulaması ile akıllı bir ev sistemi için tasarlanan IoT ağ sisteminde ortam verilerinin güvenliği blokzincir teknolojisi ile sağlanmıştır.

Keywords

• Akıllı ev sistemi
• blokzincir
• nesnelerin interneti (IoT)
• nesnelerin interneti güvenliği
• veri bütünlüğü

Blokzincir Teknolojisi ile Nesnelerin İnterneti Tabanlı (IoT) Sistemlerin Veri Güvenliğinin Sağlanması

Öz

Günümüzde akıllı şehirlerin, akıllı evlerin ve nesnelerin ortaya çıkması ile Nesnelerin İnterneti (Internet of Things - IoT) değeri artan bir teknoloji olarak gelişmektedir. 2025 yılına kadar internete bağlı olan IoT cihaz sayısının 70 milyarı geçmesi beklenmektedir. IoT sistemleri sınırlı kaynaklara ve hesaplama yeteneğine sahip olmaları, merkezi topolojiye sahip olmamaları nedeniyle pek çok gizlilik ve güvenlik sorunlarını oluşturmaktadır. Veri gizliliği ve veri bütünlüğü IoT veri aktarımında oldukça kritik parametrelerdir, bu nedenle IoT çözümlerinde, hizmet potansiyeli ve hassas verileri içermesi açısından topladıkları ve işledikleri verilerin güvenliği ve gizliliği önemlidir. IoT sistemlerde oluşan veri güvenliği problemleri için blokzincir teknolojisi potansiyel çözümler sağlamaktadır. Bu çalışmada, IoT cihazlarından alınan verilerin güvenliğini sağlamak için blokzincir teknolojisi kullanılmıştır. Akıllı bir ev sistemi için tasarlanan IoT ağı uygulaması üzerinde IoT cihazlarındaki güvenlik açıklıklarından kaynaklanan veri mahremiyeti problemi için blokzincir oluşturulmuş ve cihazlar arasındaki veri iletişiminde iletilen verilerin güvenliği oluşturulan hash algoritmaları ile sağlanırken aynı zamanda veri bütünlüğü testleri yapılarak iletilen verilerin doğruluğu kanıtlanmıştır.

Anahtar Kelimeler

• Akıllı Ev Sistemi
• Blokzincir
• Nesnelerin İnterneti (IoT)
• Nesnelerin İnterneti Güvenliği Veri Bütünlüğü

Kaynakça

1. [1] Weber, R. H. (2010). Internet of Things – New security and privacy challenges. Computer Law & Security Review, 26(1), 23-30. https://doi.org/10.1016/j.clsr.2009.11.008
2. [2] Ashton, K. (2009). That ‘internet of things’ thing. RFID journal, 22(7), 4986,2009.
3. [3] Sicari, S., Rizzardi, A., Grieco, L. A., & Coen-Porisini, A. (2015). Security, privacy and trust in Internet of Things: The road ahead. Computer Networks, 76, 146-164. https://doi.org/10.1016/j.comnet.2014.11.008
4. [4] Kumar, R., & Sharma, R. (2021). Leveraging blockchain for ensuring trust in IoT: A survey. Journal of King Saud University - Computer and Information Sciences. https://doi.org/10.1016/j.jksuci.2021.09.004
5. [5] Christidis, K. & Devetsikiotis. (2016). Blockchains and Smart Contracts for the Internet of Things. IEEE Access, 4, 2292-2303.
6. [6] Pilkington, M. (2016). Blockchain Technology: Principles and Applications.
7. [7] Biswas, K., & Muthukkumarasamy, V. (2016). Securing Smart Cities Using Blockchain Technology. 2016 IEEE 18th International Conference on High Performance Computing and Communications; IEEE 14th International Conference on Smart City; IEEE 2nd International Conference on Data Science and Systems (HPCC/SmartCity/DSS), 1392-1393.
8. [8] Leiding, B., Memarmoshrefi, P., & Hogrefe, D. (2016). Self-managed and blockchain-based vehicular ad-hoc networks (s. 140). https://doi.org/10.1145/2968219.2971409

9. [9] Huang, Z., Su, X., Zhang, Y., Shi, C., Zhang, H., & Luyang, X. (2017). A decentralized solution for IoT data trusted exchange based-on blockchain (s. 1184). https://doi.org/10.1109/CompComm.2017.8322729
10. [10] Cha, S.-C., Chen, J.-F., Su, C., & Yeh, K.-H. (2018). A Blockchain Connected Gateway for BLE-Based Devices in the Internet of Things. IEEE Access, 6, 24639-24649.
11. [11] Pinno, O. J. A., Gregio, A. R. A., & De Bona, L. C. E. (2017). ControlChain: Blockchain as a Central Enabler for Access Control Authorizations in the IoT. GLOBECOM 2017 - 2017 IEEE Global Communications Conference, 1-6. https://doi.org/10.1109/GLOCOM.2017.8254521
12. [12] Mendi, A. F. (2021). Blokzincir Uygulamaları ve Gelecek Öngörüleri. GSI Journals Serie C: Advancements in Information Sciences and Technologies, 4(1), 76-88.
13. [13] Taylor, P. J., Dargahi, T., Dehghantanha, A., Parizi, R. M., & Choo, K.-K. R. (2020). A systematic literature review of blockchain cyber security. Digital Communications and Networks, 6(2), 147-156.
14. [14] Azaria, A., Ekblaw, A., Vieira, T., & Lippman, A. (2016). MedRec: Using Blockchain for Medical Data Access and Permission Management. 2016 2nd International Conference on Open and Big Data (OBD), 25-30.
15. [15] Watanabe, H., Fujimura, S., Nakadaira, A., Miyazaki, Y., Akutsu, A., & Kishigami, J. J. (2016). Blockchain contract: Securing a blockchain applied to smart contracts. 2016 IEEE International Conference on Consumer Electronics (ICCE), 467-468.
16. [16] Singh, S., & Singh, N. (2016). Blockchain: Future of financial and cyber security. 2016 2nd International Conference on Contemporary Computing and Informatics (IC3I), 463-46717.
17. [17] Barnas, N. B. (2016). Blockchains in national defense: Trustworthy systems in a trustless world. Blue Horizons Fellowship, Air University, Maxwell Air Force Base, Alabama.
18. [18] Sengupta, J., Ruj, S., & Bit, S. D. (2020). A Comprehensive Survey on Attacks, Security Issues and Blockchain Solutions for IoT and IIoT. Journal of Network and Computer Applications, 149, 102481. https://doi.org/10.1016/j.jnca.2019.10248191
19. [19] Giannoutakis, K. M., Spathoulas, G., Filelis-Papadopoulos, C. K., Collen, A., Anagnostopoulos, M., Votis, K., & Nijdam, N. A. (2020). A Blockchain Solution for Enhancing Cybersecurity Defence of IoT. 2020 IEEE International Conference on Blockchain (Blockchain), 490-495. https://doi.org/10.1109/Blockchain50366.2020.00071
20. [20] Lo, S. K., Liu, Y., Chia, S. Y., Xu, X., Lu, Q., Zhu, L., & Ning, H. (2019). Analysis of blockchain solutions for IoT: A systematic literature review. IEEE Access, 7, 58822-58835.
21. [21] Alkhateeb, A., Catal, C., Kar, G., & Mishra, A. (2022). Hybrid blockchain platforms for the internet of things (IoT): A systematic literature review. Sensors, 22(4), 1304.
22. [22] Ali, A., Almaiah, M. A., Hajjej, F., Pasha, M. F., Fang, O. H., Khan, R., Teo, J., & Zakarya, M. (2022). An Industrial IoT-Based Blockchain-Enabled Secure Searchable Encryption Approach for Healthcare Systems Using Neural Network. Sensors, 22(2), 572.
23. [23] D. Lee Kuo Chuen, Handbook of digital currency: Bitcoin, innovation, financial instruments, and big data, Elsevier, 2015. (t.y.).
24. [24] Minhaj Ahmad Khan & Khaled Salah. (2018). IoT security: Review, blockchain solutions, and open challenges. Future generation computer systems, 82, 395-411.
25. [25] Attkan, A., & Ranga, V. (2022). Cyber-physical security for IoT networks: A comprehensive review on traditional, blockchain and artificial intelligence based key-security. Complex & Intelligent Systems, 1-33.
26. [26] Jing, Q., Vasilakos, A. V., Wan, J., Lu, J., & Qiu, D. (2014). Security of the Internet of Things: Perspectives and challenges. Wireless Networks, 20(8), 2481-2501. https://doi.org/10.1007/s11276-014-0761-7
27. [27] Beechamresearch. (son). (2016). “IoT Sector Map”. http://www.beechamresearch.com/article.aspx?id=4
28. [28] Abdelmaboud, A., Ahmed, A. I. A., Abaker, M., Eisa, T. A. E., Albasheer, H., Ghorashi, S. A., & Karim, F. K. (2022). Blockchain for IoT Applications: Taxonomy, Platforms, Recent Advances, Challenges and Future Research Directions. Electronics, 11(4), 630.
29. [29] İrfan KÖSESOY. (2019). Nesnelerin İnterneti Güvenliğinde Blok Zinciri Uygulamaları. Yıl 2019, Cilt 2, Sayı 1.
30. [30] Rathee, T., & Singh, P. (2021). Secure data sharing using Merkle hash digest based blockchain identity management. Peer-to-Peer Networking and Applications, 14(6), 3851-3864. https://doi.org/10.1007/s12083-021-01212-4
31. [31] Haddouti, & El, S. (2020). 3rd International Conference on Advanced Communication Technologies and Networking, CommNet 2020. 3rd Int. Conf. Adv. Commun. Technol. Networking, CommNet 2020 1–7.
32. [32] A. Dorri, S. S. Kanhere, R. Jurdak, and P. Gauravaram, “Lsb: A lightweight scalable blockchain for iot security and privacy,” arXiv preprint arXiv:1712.02969, 2017.
33. [33] S. Roy, A. R. Shovon, and M. Whaiduzzaman, “Combined approach of tokenization and mining to secure and optimize big data in cloud storage,” in Humanitarian Technology Conference (R10-HTC), 2017 IEEE Region 10. IEEE, 2017, pp. 83–88.
34. [34] Pattewar, G., Mahamuni, N., Nikam, H., Loka, O., & Patil, R. (2022). Management of IoT Devices Security Using Blockchain—A Review. Sentimental Analysis and Deep Learning, 735-743.