Toplu taşımada blokzincir tabanlı bir işlem doğrulama altyapısı
A Blockchain-based transaction verification infrastructure in public transportation
- Tez No: 1003051
- Danışmanlar: PROF. DR. GEYLANİ KARDAŞ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Bilim ve Teknoloji, Mühendislik Bilimleri, Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Science and Technology, Engineering Sciences, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Bilgisayar yazılımları, Yazılım mühendisliği, Yazılım teknolojisi, Computer softwares, Software engineering, Software technology
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ege Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Uluslararası Bilgisayar Ana Bilim Dalı (disiplinlerarası)
- Bilim Dalı: Bilgi Teknolojileri Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Toplu taşıma sektörü, geleneksel otobüs ve metro işletmecilerinden paylaşımlı araçlar, skuterler ve uygulama kontrollü taksiler gibi yeni ortaya çıkan hizmetlere kadar çok sayıda aktörü içeren dinamik bir ekosisteme dönüşmüştür. Artan trafik sorununa çözüm bulunması, bölgelere özel farklı araç tiplerinin kullanılmaya başlanması ve paylaşımlı araçların dahil olması ile birçok aktör bu alanda kapsamlı çalışmalar yürütmekte ve çeşitli mobilite alternatifleri sunmaktadır. Bu çeşitlilik erişilebilirliği artırırken, aynı zamanda birlikte çalışabilirlik, adil gelir paylaşımı ve kullanıcı gizliliği konusunda ciddi zorluklar da ortaya çıkarmaktadır. Genellikle her operatör kendi bilet, ödeme ve hesap tabanlı sistemlerini sunmakta ve bu da parçalanmış veri yapıları ve kullanıcı deneyimleri ile sonuçlanmaktadır. Söz konusu engellerin üstesinden gelmek için bu tezde, öncelikle Hyperledger Fabric ve Polygon ağlarını temel alan hibrit bir blokzincir altyapısı oluşturulmuştur. Bu altyapı üzerinde, ulaşım operatörleri arasında merkeziyetsiz, güvenli ve gizliliği koruyan bir iş birliği modeli sağlamak üzere bir işlem doğrulama ve dijital kimlik mimarisi tasarlanmıştır. Tasarlanan bu mimari toplu ulaşıma ve ihtiyaçlarına göre özelleştirilerek, uçtan uca çalışan bütünleşik bir sistem geliştirilmiş ve doğrulanmıştır. Blokzincir teknolojisinin sunduğu merkeziyetsiz yapı ve işlem şeffaflığı sayesinde, operatörler arasında gerçekleştirilen tüm işlemler güvenli bir şekilde kaydedilir ve geriye dönük olarak denetlenebilir. Hyperledger Fabric'ten yararlanılarak önerilen yeni çerçeve, tüm operatörlerin özel bir blokzinciri ağı içinde doğrulama düğümleri olarak hareket etmesini sağlar. Bilet alımları, ödemeler ve üyelikler dahil olmak üzere işlemler akıllı sözleşmeler aracılığıyla işlenir ve standartlaştırılmış mesaj formatlarında değiştirilemez bir şekilde kaydedilir. Bu standartlaştırma, farklı operatörler arasında tutarlı ve denetlenebilir veri alışverişine olanak tanıyarak şeffaf ve adil bir iş birliğini kolaylaştırır. Gizliliği ve kullanıcı özerkliğini artırmak için sistem, merkezi olmayan tanımlayıcılar (DID) ve doğrulanabilir kimlik bilgileri (VC) gibi kendi kendine egemen dijital kimlik (SSDI) bileşenlerini entegre eder. Bu teknolojiler, sıfır bilgi kanıt mekanizmalarıyla bir araya gelerek, kullanıcıların kişisel bilgilerini ifşa etmeden uygunluklarını (örneğin öğrenci veya kıdemli statüsü) kanıtlamalarına olanak tanır. Özel ve genel blokzinciri ağlarını birbirine bağlayan çift zincirli bir mimari, hassas kimlik kanıtlarının genel bir zincirde doğrulanabilir olmasını ve işlem doğrulamalarının özel bir konsorsiyum ağı içinde güvenli bir şekilde gerçekleşmesini sağlar. Bu yaklaşım hem kullanıcı mahremiyetini koruyan hem de operatörler arasında güvenli bir iş birliği ortamı sunan yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. Böylece merkezi olmayan işlem doğrulama, standartlaştırılmış iletişim formatları ve gizliliği koruyan dijital kimlik yönetimini birleştiren kapsamlı bir blokzinciri tabanlı model tez çalışması sonucunda oluşturulmuştur. Önerilen mimari, uluslararası alanda faaliyet gösteren lider bir akıllı ulaşım teknolojileri şirketi ile sağlanan iş birliği sayesinde anonim olarak elde edilen merkezi sistem ölçüm verileri ile karşılaştırılmış ve benzer işlem yükü simüle edilerek gerçek dünya vaka çalışmasıyla değerlendirilmiştir. Verim, gecikme süresi ve ölçeklenebilirliği ölçen performans analizleri, sistemin geleneksel merkezi bilet altyapılarına kıyasla neredeyse gerçek zamanlı doğrulama, yüksek denetlenebilirlik ve güçlü birlikte çalışabilirlik sağladığını göstermiştir. 1000 eşzamanlı kullanıcı yükü altında gerçekleştirilen performans analizlerinde, sistem saniyede 17 işlem kapasitesine ulaşmış ve ortalama 356 ms akıllı sözleşme yanıt süresi kaydetmiştir. Raft konsensüs algoritması ile blok onay süreleri 0.5 saniyenin altında tutulurken, uçtan uca işlem doğrulama süresi yaklaşık 3 saniye olarak ölçülmüştür. Bu değerler, geleneksel merkezi sistemlerin (yaklaşık 0.23 saniye) hızına yaklaşmakla birlikte; merkezi yapıların sağlayamadığı değiştirilemez kayıt, şeffaf denetlenebilirlik ve güçlü birlikte çalışabilirlik avantajlarını beraberinde getirmektedir. Sonuçlar, operatörler arasında artan güvenin, adil gelir dağılımının ve kullanıcı veri gizliliğinin önemli ölçüde korunmasını vurgulamaktadır.
Özet (Çeviri)
The public transportation sector has evolved into a dynamic ecosystem comprising multiple actors, ranging from traditional bus and metro operators to emerging services such as shared vehicles, scooters, and app-controlled taxis. These actors offer diverse mobility alternatives. While this diversity expands accessibility, it also introduces serious challenges in interoperability, fair revenue sharing, and user privacy. Often, each operator provides its own ticketing, payment, and account-based systems, resulting in fragmented data structures and user experiences. To overcome these barriers, this thesis first establishes a hybrid blockchain infrastructure based on Hyperledger Fabric and Polygon networks. On this infrastructure, a transaction verification and digital identity architecture is designed to provide a decentralized, secure, and privacy-preserving collaboration model among transportation operators. This designed architecture is customized to the specific needs of public transportation, resulting in the development and validation of an end-to-end integrated system. Blockchain technology is characterized by its distributed, immutable ledger structure. It eliminates the need for a central authority by ensuring trust among untrusted participants through consensus algorithms. Leveraging Hyperledger Fabric, the proposed framework enables all operators to act as validation nodes within a private blockchain network. Transactions, including ticket purchases, payments, and memberships, are processed via smart contracts and recorded immutably in standardized message formats. This standardization allows for consistent, auditable data exchange among different operators, facilitating transparent and fair collaboration. To enhance privacy and user autonomy, the system integrates self-sovereign digital identity (SSDI) components, such as decentralized identifiers (DIDs) and verifiable credentials (VCs). These technologies, combined with zero-knowledge proof mechanisms, allow users to prove their eligibility (e.g., student or senior status) without disclosing personal information. A dual-chain architecture, connecting private and public blockchain networks, ensures that sensitive identity proofs are verifiable on a public chain while transaction validations occur securely within a private consortium network. The proposed architecture was compared with centralized system measurement data obtained anonymously through collaboration with a leading global smart transportation technologies company, and evaluated with a real-world case study by simulating a similar processing load. Performance analyses measuring throughput, latency, and scalability demonstrated that the system provides near-real-time verification, high auditability, and robust interoperability compared to traditional centralized ticketing infrastructures. Performance analyses conducted under a load of 1000 concurrent users showed that the system achieved a throughput of 17 transactions per second and an average smart contract response time of 356 ms. With the Raft consensus algorithm, block confirmation times were maintained below 0.5 seconds, while the end-to-end transaction verification time was measured at approximately 3 seconds. Although these values approach the speed of traditional centralized systems (approx. 0.23 seconds), the proposed system introduces critical advantages such as immutable records, transparent auditability, and robust interoperability that centralized architectures cannot provide. The results highlight increased trust among operators, equitable revenue distribution, and significant protection of user data privacy.
Benzer Tezler
- Uluslarası B2B süreçlerin blokzincir ile yönetilmesi: Perakendecilik sektörü üzerine bir uygulama
Managing international B2B processes with block chain: An application on the retail industry
MUSTAFA GÜRGÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
İşletmeİzmir Katip Çelebi Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ BERNA TEKTAŞ
- Toplu taşımada troleybüs sistemi ve Malatya örneği
Trolleybus system in public transportation and Malatya case
MEHMET ZEKİ HEDEKOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
UlaşımBahçeşehir ÜniversitesiUlaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ILICALI
- Toplu taşımada konfor ölçümü: İstanbul için bir uygulama
Measuring comfort in public transportation: A case study for Istanbul
ŞÜKRÜ İMRE
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Ulaşımİstanbul Teknik Üniversitesiİşletme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. DİLAY ÇELEBİ
- Toplu taşımada örgütsel stres kaynakları ve çözüm önerileri: EGO Genel Müdürlüğünde bir araştırma
Organizational stress sources and solution proposals in public transportation: A research in EGO General Directorate
MEHMET ZENNUR GÜRBÜZ
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
İşletmeTürk Hava Kurumu Üniversitesiİşletme Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÖKNUR ARZU AKYÜZ
- Toplu taşımada finansman yöntemleri
Financing methods for public transport
MEHMET HAYIRLIOĞLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2016
UlaşımBahçeşehir ÜniversitesiUlaştırma Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. NİLGÜN CAMKESEN