Blockchain based secure and trustworthy e-government architecture
Blockchain tabanlı güvenli ve güvenilir e-devlet mimarisi
- Tez No: 949151
- Danışmanlar: PROF. DR. ŞERİF BAHTİYAR
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 61
Özet
Dijital çağın getirdiği en önemli dönüşümlerden biri, kamu hizmetlerinin dijital platformlar üzerinden sunulmasıdır. Özellikle son yirmi yılda birçok ülke, vatandaşlarının devlet hizmetlerine internet üzerinden erişebilmesi için çeşitli e-devlet sistemleri geliştirmiştir. Bu sistemler sayesinde bireyler resmi belgelere ulaşabilmekte, devlet kurumlarına başvuruda bulunabilmekte, hatta bazı ülkelerde oy kullanabilmektedir. Ancak mevcut e-devlet uygulamaları, büyük oranda merkezi altyapılar üzerine kuruludur. Bu durum, sistemlerin güvenliği, veri bütünlüğü ve kullanıcı gizliliği açısından önemli zaaflar doğurmakta; özellikle de devlet-vatandaş ilişkilerinde güven bunalımına neden olabilmektedir. Bu tez çalışması, blockchain teknolojisinin merkeziyetsiz, şeffaf ve güvenilir yapısından faydalanarak, geleneksel e-devlet uygulamalarında karşılaşılan temel sorunlara çözüm sunmayı amaçlamaktadır. Tez kapsamında geliştirilen sistem, üç temel modülden oluşmaktadır: Kimlik Yönetimi, Elektronik Oylama ve Belge Doğrulama. Bu modüller, e-devlet işlevlerinin en temel alanlarını oluşturmaktadır ve her biri kamu hizmetlerinin daha güvenli, hızlı ve kullanıcı dostu hale gelmesine katkıda bulunacak şekilde yeniden tasarlanmıştır. Mevcut e-devlet sistemleri genellikle merkezi veri tabanları üzerine kuruludur. Bu yapı, ilk bakışta yönetim kolaylığı sağlasa da birçok riski beraberinde getirmektedir: • Veri güvenliği: Merkezi sistemler tekil arıza noktalarına sahiptir. Bu da, sistemin saldırıya uğraması durumunda tüm verilerin açığa çıkmasına veya kaybolmasına neden olabilir. • Manipülasyon riski: Veriler belirli bir kurum veya otorite tarafından değiştirilebilir. Bu durum, özellikle oylama gibi kritik işlemlerde güven sorununa yol açmaktadır. • Gizlilik eksikliği: Kullanıcıların kimlik bilgileri ve işlem geçmişi merkezi sistemlerde saklandığı için, bu verilerin üçüncü şahıslarla paylaşılması veya izinsiz kullanımı mümkündür. • Şeffaflık eksikliği: Vatandaşlar, sistemin nasıl çalıştığını ve işlemlerin nasıl yürütüldüğünü doğrudan göremez. Bu da devlet-vatandaş ilişkisinde şeffaflık ilkesine zarar verir. Bu nedenlerle, daha güvenli, şeffaf, merkeziyetsiz ve kullanıcı gizliliğini önceleyen yeni bir e-devlet mimarisine ihtiyaç duyulmaktadır. Blockchain teknolojisi, bu ihtiyaçlara doğrudan yanıt verebilecek niteliklere sahiptir. Tezde geliştirilen sistem, iki ana modülden oluşmakta ve bu modüller birlikte çalışarak bütünsel bir e-devlet deneyimi sunmaktadır. Demokratik toplumlarda oy kullanma, vatandaşların en temel haklarından biridir. Ancak dijital oylama sistemlerinin güvenliği, şeffaflığı ve gizliliği konusundaki endişeler nedeniyle birçok ülke bu teknolojilere temkinli yaklaşmaktadır. Mevcut oylama sistemlerinin çoğu, sonuçların doğrulanabilirliğini ve oy gizliliğini aynı anda sağlayamamaktadır. Tez kapsamında geliştirilen elektronik oylama modülü, blockchain'in şeffaflık, değiştirilemezlik ve doğrulanabilirlik gibi avantajlarını kullanarak güvenli bir dijital seçim ortamı sunmaktadır. Seçmenler, sisteme giriş yaptıktan sonra kendilerine ait oylarını şifreleyerek ağ üzerinde yayınlamaktadır. Oyların şifreli şekilde blockchain'e kaydedilmesi, hem seçmenin tercihinin gizli kalmasını hem de sistem dışı müdahalelere karşı korunmasını sağlamaktadır. Oylama süreci sona erdiğinde, sistem tarafından güvenli biçimde açılan oylar herkes tarafından doğrulanabilir şekilde sayılır. Bu sayede, seçim sonuçlarına olan güven artar, herhangi bir manipülasyon olasılığı ortadan kalkar ve sistem hem demokratik hem teknik açıdan güçlü bir altyapıya kavuşur. Kamu hizmetlerinde sık karşılaşılan bir başka ihtiyaç da diploma, ruhsat, sertifika gibi belgelerin doğrulanmasıdır. Günümüzde bu belgeler genellikle kurumların veri tabanlarında saklanmakta ve bu veri tabanlarına erişim yoluyla doğrulama sağlanmaktadır. Ancak bu yaklaşım hem zaman kaybına neden olmakta hem de belge sahteciliğine açık bir zemin oluşturmaktadır. Bu çalışmada sunulan belge doğrulama modülü, belgelerin doğrudan blockchain üzerinde doğrulanmasını mümkün kılmaktadır. Belgeler, zincir üzerine kaydedilmeden önce özetlenmekte ve bu özet değerler (hash'ler) zincire yazılmaktadır. Daha sonra, bir kullanıcı bir belge sunduğunda sistem, belgeye ait yeni bir özet hesaplayarak zincir üzerindeki kayıtla karşılaştırmaktadır. Eğer özet değerleri uyuşuyorsa, belgenin geçerli olduğu anlaşılmaktadır. Bu sistem sayesinde: • Belgelerin sahteciliği önlenir. • Kurumlar arasında belge transferi ve onay süreci hızlanır. • Vatandaşlar belgelerini üçüncü kişilere güvenli biçimde sunabilir. • Ayrıca sistem, veri mahremiyetini korumak için yalnızca özet verilerle işlem yaptığından, herhangi bir özel belge içeriği kamuya açık hale getirilmeden doğrulama mümkün olmaktadır. Tez kapsamında geliştirilen sistem, hem teknolojik hem de toplumsal açıdan birçok katkı sunmaktadır: • Merkeziyetsizlik sayesinde tekil arıza noktaları ortadan kaldırılır; sistem, bir kurumun kontrolüne bağlı kalmadan çalışabilir. • Gizlilik odaklı kimlik doğrulama ile vatandaşlar kişisel bilgilerini açıklamak zorunda kalmadan kamu hizmetlerinden yararlanabilir. • Şeffaf ve güvenli seçim ortamı, dijital demokrasinin gelişmesine katkıda bulunur. • Belge sahteciliğine karşı etkili koruma, kamu hizmetlerinde güveni artırır. Bu tez çalışması, blockchain teknolojisinin e-devlet sistemlerine entegrasyonu konusunda bütüncül ve yenilikçi bir çözüm sunmaktadır. Geliştirilen modüller, geleneksel kamu hizmetlerinde karşılaşılan güvenlik ve şeffaflık problemlerini ortadan kaldırmakta; devlet-vatandaş ilişkisini daha eşit, güvenilir ve şeffaf bir temele oturtmaktadır. Gelecekte bu sistemin; • Merkeziyetsiz kimlik yönetimi (DID), • Akıllı sözleşmelere dayalı otomatik kamu hizmetleri, • Otonom vatandaş katılım platformları (DAO temelli altyapılar) ile entegre edilmesi mümkün gözükmektedir. Bu yönüyle tez çalışması, sadece teknik bir sistem önerisi değil, aynı zamanda geleceğin dijital kamu yönetimi anlayışına dair vizyoner bir adım niteliği taşımaktadır.
Özet (Çeviri)
One of the most transformative aspects of the digital age has been the migration of public services to online platforms. Over the past two decades, many countries have developed e-government infrastructures to allow their citizens to access state services through the internet. These services range from accessing official documents to applying for public benefits, and in some countries, even voting in elections. However, current e-government systems are largely built on centralized infrastructures. While this structure may offer simplicity in management, it also introduces several risks and limitations in terms of security, data integrity, transparency, and user privacy. This thesis proposes a novel e-government system architecture that leverages blockchain technology to overcome the key challenges of conventional systems. Blockchain's decentralized, immutable, and transparent nature offers a solid foundation to rebuild trust between governments and citizens in the digital era. The proposed system consists of three main modules: Identity Management, Electronic Voting, and Credential Verification. Each module addresses one of the core functions of e-government and aims to provide a secure, privacy-respecting, and efficient public service model. Traditional e-government systems rely on centralized databases and servers. While this centralization enables easier administration and control, it also introduces several vulnerabilities: • Single points of failure: A cyberattack or system malfunction could compromise the entire infrastructure. • Data manipulation risk: Since data is managed by a central authority, there is a risk of unauthorized alteration, especially in sensitive operations like voting. • Lack of user privacy: Personal information and activity logs are often stored without sufficient safeguards, potentially leading to surveillance or data misuse. • Low transparency: Citizens generally have no means of independently verifying how the system operates or whether the data has been tampered with. Therefore, a new paradigm is needed to ensure trust, security and transparency. Blockchain technology is uniquely positioned to meet these needs due to its decentralized consensus model, cryptographic security, and tamper-proof data storage. The proposed blockchain-based e-government system is composed of three integrated modules, each responsible for a key public service area. The first module in the proposed system is e-voting to run elections securely through online platforms. Voting is one of the most sensitive and foundational elements of democratic governance. However, the adoption of digital voting has been hampered by concerns over vote tampering, lack of transparency, and breach of ballot secrecy. The e-voting module designed in this system provides a secure, transparent, and verifiable voting environment. Citizens cast encrypted votes, which are stored immutably on the blockchain. The encryption ensures that votes remain private, while the blockchain ensures that they cannot be altered or deleted. Once the election period concludes, a secure decryption mechanism allows for public tallying of votes. This model ensures that all participants—and even third-party observers—can verify the election results independently, thereby increasing trust in the democratic process and removing the need for blind faith in centralized authorities. The second module in the proposed system is credential verification which provides validation of documents such as diplomas, licenses, or certificates. Credential verification is a common requirement in public services. Currently, such validations depend on querying centralized databases or physical documents, both of which are inefficient and vulnerable to forgery. In the credential verification module, each document is hashed and recorded on the blockchain during issuance. Later, when a user presents a credential, the system calculates its hash and compares it to the blockchain entry. If the hashes match, the document is validated. This approach offers numerous advantages: • Prevents forgery and tampering, • Speeds up cross-institutional verification, • Allows users to share proof of their credentials securely without disclosing unnecessary personal information. The system proposed in this thesis introduces both technical and societal innovations: • Decentralization eliminates single points of failure and enhances system resilience. • Privacy-centric identity verification empowers citizens to control their own data. • Transparent and verifiable digital elections improve democratic participation. • Tamper-proof credential validation boosts trust in public institutions. The modular architecture allows easy integration into existing infrastructures. Furthermore, the system is designed to be scalable and interoperable with international standards and regulations, making it adaptable across different governmental contexts. This thesis presents a forward-thinking approach to modernizing e-government infrastructure through blockchain technology. The proposed system demonstrates that it is possible to offer secure, user-friendly, and trustworthy digital public services without compromising privacy or transparency. Looking ahead, this system can be expanded with advanced technologies such as: • Decentralized Identity (DID) management • Smart contract-based public service automation, • DAO-like citizen engagement platforms, Thus, this study not only proposes a working technical framework but also lays the groundwork for rethinking governance in the age of decentralization.
Benzer Tezler
- Akıllı ortamlarda blockchain tabanlı kimlik doğrulama sisteminin geliştirilmesi
Development of blockchain based authentication system in smart environments
MOHAMMED ALSADI
Doktora
Türkçe
2020
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul ÜniversitesiEnformatik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVİNÇ GÜLSEÇEN
DR. ÖĞR. ÜYESİ BÜŞRA ÖZDENİZCİ KÖSE
- Otomotiv yedek parça tedarik zincirinde orijinallik denetlemesi ve yeniden kullanım/geri dönüşüm süreçleri için blok zincir tabanlı takip sistemi
Blockchain-based tracking system for originality verification and recycling processes in the automotive spare parts supply chain
TUĞBA BEKMAN
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrolİstanbul Teknik ÜniversitesiBilişim Uygulamaları Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENVER ÖZDEMİR
- Blokzincir tabanlı ıot sağlık platformu ile hasta verilerinin güvenli paylaşımı ve izlenmesi
Secure sharing and monitoring of patient data through a blockchain-based iot healthcare platform
GALAL ABDULRAHEEM ALI AHMED
Yüksek Lisans
Türkçe
2025
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolSakarya ÜniversitesiBilgisayar ve Bilişim Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÜNAL ÇAVUŞOĞLU
- Blockchain-based secure management framework for unmanned vehicles, internet of things and aviation
İnsansız araçlar, nesnelerin interneti ve havacılık için blokzincir-tabanlı güvenli yönetim çerçevesi
OZAN ZORLU
Doktora
İngilizce
2024
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolHacettepe ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ADNAN ÖZSOY
- Elektronik oylamalar için blok zincirine dayalı güvenli bir oylama modeli
A blockchain based secure e-voting system
RUHİ TAŞ
Doktora
Türkçe
2022
Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve KontrolAnkara ÜniversitesiBilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DR. ÖĞR. ÜYESİ ÖMER ÖZGÜR TANRIÖVER