IoT Veri Pazarları için Adil ve Güvenilir Bir Blok Zinciri Tabanlı Öneri Sistemi Geliştirilmesi

Abstract

Bu tez, Nesnelerin İnterneti (IoT) cihazlarının yaygınlaşmasıyla ortaya çıkan veri alışverişi fırsatlarını değerlendirirken, mevcut merkezi veri pazaryerlerinin şeffaflık eksikliği, adaletsiz gelir dağılımı ve büyük sağlayıcıları kayıran önyargılı sistemler gibi temel sorunlarına çözüm aramaktadır. Araştırma, uç bilişim ve adalet odaklı öneri mekanizmalarıyla bütünleşen blokzincir destekli bir IoT veri pazaryeri önermekte ve bu sistemin performans, adalet ve kullanıcı güveni açısından etkilerini incelemektedir. Önerilen sistem, akıllı sözleşmelerle yönetilen dört katmanlı hiyerarşik bir mimariye sahiptir ve Yetki İspatı (PoA) konsensus mekanizmasını kullanmaktadır. Sistem, gecikme ve enerji tüketimini azaltmak için uç bilişimden faydalanırken, adalet odaklı öneri sistemi sağlayıcı maruziyet eşitliği ile içerik çeşitliliğini çok amaçlı optimizasyon yaklaşımıyla dengelemektedir. 30 günlük simülasyon sürecinde 10.000'e kadar IoT cihazı, 180 veri sağlayıcısı ve 650 tüketici ile gerçekleştirilen deneyler, sistemin etkinliğini kanıtlamıştır. Sonuçlar gecikmede %41,9 azalma, enerji tüketiminde %39,6 tasarruf, sağlayıcı adaleti için 0,285 Gini katsayısı ve öneri kalitesinde sadece %4,52 oranında bir düşüş göstermiştir. Ayrıca kullanıcı güveni %51,3, sağlayıcı katılımı ise %40,3 oranında artmıştır. Bu çalışma, uygun şekilde entegre edilmiş blokzincir altyapısının daha adil, verimli ve güvenilir IoT veri ekosistemleri oluşturabileceğini ortaya koymaktadır.

This thesis addresses the data exchange opportunities created by the widespread adoption of Internet of Things (IoT) devices while tackling fundamental issues in existing centralized data marketplaces, including lack of transparency, unfair revenue distribution, and biased recommendation systems that favor large providers. The research proposes a blockchain-enabled IoT data marketplace integrated with edge computing and fairness-oriented recommendation mechanisms, examining the system's impact on performance, fairness, and user trust. The proposed system features a four-layered hierarchical architecture managed by smart contracts and utilizes a Proof of Authority (PoA) consensus mechanism. While leveraging edge computing to reduce latency and energy consumption, the fairness-oriented recommendation system balances provider exposure equality with content diversity through a multi-objective optimization approach, supported by blockchain transparency. Experiments conducted over a 30-day simulation period with up to 10,000 IoT devices, 180 data providers, and 650 consumers demonstrated the system's effectiveness. Results showed a 41.9% reduction in latency, 39.6% energy savings, a Gini coefficient of 0.285 for provider fairness, and only a 4.52% decrease in recommendation quality. Additionally, user trust increased by 51.3% and provider participation rose by 40.3%. This study demonstrates that properly integrated blockchain infrastructure can create more equitable, efficient, and trustworthy IoT data ecosystems.