Secure video streaming using blockchain technology for mobile devices

Abstract

Mobil cihaz kullanıcılarına aktarılan veriler, internet üzerinden veri akışının çoğunu tehlikeye atar ve bu verilerin yüksek bir kısmı video içeriğinden oluşur. Mobil kullanıcıların yüksek kaliteli ve hızlı video akışı talep etmesi, araştırmacıların konuyla ilgili geleneksel yöntemlerin ötesinde yeni protokoller ve algoritmalar aramasına neden olmuştur. Önbelleğe alma ve işbirliğine dayalı video akışı, bu talebin ortasında kablosuz iletişim topluluğunda popüler bir yöntem olma yolunu buldu. Önbelleğe alma yönteminin ilk görünümünden bu yana birçok gelişme sağlanmıştır. Öte yandan, sunulan yöntemlerin sadece kullanıcılara hızlı veri akışı sağlamaya odaklandığı için, genelde yöntemlerin güvenlik perspektifi göz önünde bulundurulmamıştır. Blockchain'in şifreli para birimine son uygulaması Bitcoin, bu yöntemi çeşitli uygulamalara uygun bir alternatif olarak belirlemiştir. Bu tezde, hızlı video akışı yöntemlerinin güvenlik kaygılarını hafifletmek için Blockchain yöntemi kullanılmıştır. Yöntem, Blockchain'in hızlı veri aktarma yöntemlerine, zararlı izinsiz girişleri önlemek için önbellekleme / dağıtma tekniklerinden yararlanan yöntemlere nasıl bağlanacağını açıklar.Ağ teknolojisinin son zamanlardaki ilerlemesi ve dijital içerik endüstrisinin hızlı büyümesi, multimedya hizmetlerini, özellikle video akış hizmetlerini, aboneler arasında giderek daha popüler hale getirmektedir. Video akışı uygulamalarının çoğu, videoyu bir kaynak sunucudan kullanıcıların büyük bir nüfusuna dağıtmayı içerir. İstemci-sunucu modeli, makul sayıda kullanıcıyla iyi çalışır. Bu nedenle flaş kalabalıkları video sunucusunu kolayca çökertebilir ve bu durum ölçeklenebilirlik sorunuyla sonuçlanır. Ayrıca kullanıcı tarafında ise değişik faktörler WiFi veya 4G bağlantısının video akışındaki sağladığı hızı etkileyebilir. Bu tür problemleri önlemek adına P2P teknolojisi, video akışı uygulamaları için popüler bir çözüm haline gelmiştir. P2P ağlarında, bir istemci sunucudan veya eş düğümlerden paketleri indiren bir alıcı görevi görürken aynı zamanda indirilen paketleri diğer eş düğümlere dağıtan bir tedarikçidir. Bu şekilde, eş düğümlerin bant genişliğinin ağa yüklenmesi verimli bir şekilde kullanılır ve sunucunun yükü hafifletilir. Alıcı eşler aynı zamanda diğer eşler için potansiyel göndericiler olduğundan, ağa katıldıkça sistem kapasitesi artar ve bu da ölçeklenebilirlik sorununu daha düşük maliyetli bir şekilde çözer. P2P teknolojisi üzerinden önbellek paylaşımı yapan uygulamalar video akışı için uygun bir çözüm sunsa da, güvenli değildir ve DDos, kötü amaçlı yazılım, virüs ve bant genişliği daraltma gibi siber saldırılara karşı savunmasızdır. Mevcut P2P video akışı uygulamalarında kötü niyetli paket dağıtımını önlemek adına ağ üzerinden birbirine bağlanan düğümlerin birbirini tanıması ve güvenmesi şart. Ancak ağ'a bağlanmak isteyen cihazların sayısı artınca bunu sağlamak pek mümkün değil. Veya bittorrent yöntemiyle video akışı yapan uygulamalarda, P2P ağına bağlanan cihazlar kötü niyetli paket almamak için IP adreslerini VPN kullanarak diğer düğümlerden gizlemek zorundalar, ancak VPN kullanmak güvenli paket dağıtımını sağlamak için yeterli değildir. Bazı VPN'ler düşük dereceli şifrelemele yöntemleri kullandıkrarı nedeniyle güvenliği tamamen sağlamaya bilirler. Ayrıca genellikle bant genişliği ve hız sınırlamalarına neden olurlar veya P2P trafiğine izin vermezler.P2P ağ üzerinden eş düğümler arasında dağıtılan paketlerin içeriği kontrol edilmediği için bu paketler zararlı yazılım içere bilir. Bahsedilen güvenlik açığını kapatmak için Blok zincir teknolojisi kullanılarak yeni bir sistem tasarlanmış bulunuyoruz. Bu tezde öneliren yöntemde yeni sistemde P2P ağına bağlanan düğümlerin kimliği doğrulanıyor ve aynı zamanda dağıtılan video paketlerinin içeriği kontrol ediliyor. Böylece kötücül düğümler ve paketler ağ içeresinde işlem yapamıyor ve P2P ağ üzerinden yapılan video akışının güvenliği sağlanıyor. Sunulan yöntemde, aynı bölgedeki cep telefonu kullanıcıları için güvenli bir akış deneyimi sağlayan bir video akış yöntemi tasarlanmıştır. Sistem, mobil cihazların birbirine bağlanabileceği ve canlı akış sırasında ara belleğe alınmış verilerini P2P ağı üzerinden paylaşabileceği bir P2P ağı kurar. Bir ağın parçası olan aygıtların, kötü niyetli bir aygıttan kötü amaçlı paket almasını önlemek için paket alışverişi sırasında birbirlerine güvenmeleri gerekir. Önerilen yöntemde ağ güvenliğini ve bir kimlik doğrulama yöntemi sağlamak için Blok zincir teknolojisini kullanılıyor. Cihazlar arasında paket aktarımı sırasında hız önemli bir faktör olduğundan tasarlanan yöntemde Private Blockchain kullanılmaktadır. Sunucudan indirilen her video paketi, ağ üzerindeki cihazlara (düğümlere) aktarılmadan önce, zincirdeki doğrulama düğümleri tarafından onaylanması gerekir, bu nedenle zincire kötü amaçlı paketler eklenmez. Her bir düğüm ağa katıldığında, ağdaki diğer düğümlerden blockchain verilerinin güncel halini alır. Blockchain verileri, video akışı sırasında ağdaki her düğüm tarafından indirilen paketlerin Hash değerini içerir. Ayrıca, her düğümün indirdiği paketlerin sayısını ve gönderen / alıcı düğümlerini ve video segmentlerinin bilgilerini içeren bir liste içerir.Böylece düğümler listeye göre videonun her bir segmenti için diğer düğümlere istek gönderir. İsteği alan düğümler istenen paketleri P2P ağ üzerinden cihazlara gönderir. Daha sonra, her cihaz alınan paketlerin Hash değerini hesaplar ve zincirdeki ilgili paketin Hash değerile karşılaştırır. İki Hash değeri eşit olduğu sürece, cihaz kötü niyetli yazılım içermeyen doğru paketi aldığından emin olur.Ağ üzerindeki düğümler sunucudan indirdikleri video paketlerinin Hash değerini yeni bir blok olarak zincire eklemek istediklerinde ise doğrulama düğümleri bloğun zincire eklenip eklenemeyeceğine karar verir. Sonuç olarak, video paketleri doğrulayıcı düğümler tarafından doğrulanarak kötü niyetli paketlerin ağ üzerinden dağıtımı engellenecektir.Önerilen yöntem, ilk canlı video akışı ve ikinci istek üzerine video olmak üzere iki açıdan tartışılabilir. Cihazlar, canlı etkinlikte önbelleğe dayalı güvenli bir P2P ağı arasında paylaşır. Sonuç olarak, ağ canlı akışın başlangıcından itibaren yayınlanan tüm segmentleri ve bunların Hash değerlerini içerir. Bu nedenle, bir cihaz başlangıçta değil canlı akışın ortasında bile P2P ağına katıldığında, diğer düğümlerden önceki segmentleri güvenli bir ağ üzerinden alabilir. The evaluation of proposed framework is eliminating security issues of P2P video streaming methods by employing Blockchain technology. Önerilen çerçevenin değerlendirilmesi, Blockchain teknolojisini kullanarak P2P video akışı yöntemlerinin güvenlik sorunlarını ortadan kaldırmaktadır. Aslında önerilen yöntem, hem canlı hem de VoD akışında hücresel veri kullanımını azaltırken mobil cihazlar için video akışının hızını ve kalitesini artıran blockchain teknolojisine dayanan güvenli bir P2P ağı sağlar.Çalışma, verilerin arabelleğe alınmasını kullanan ve önbelleğe alınmış paketleri dağıtan yüksek oranda kabul edilmiş kooperatif video akışı yöntemlerine bir ek sunuyor. Bu eklenti, bu tür hızlı video akışı çerçevelerinin güvenlik ve gizlilik endişelerini gidermek içindir. Blockchain'in ekonomiden sağlık sektörlerine kadar çok sayıda uygulamaya uygulanabilirliği, önerilen yöntemde kullanılmaktadır. Çerçevemiz P2P video akışındaki güvenlik endişelerini azaltmış olsa da, gelecekteki çalışmalarda üst düzey güven için ek değerlendirmeler ve önlemler yapılacaktır.

The data transfered to mobile device users comprises the majority of data streaming through internet and the high proportion of this data consists of video content. Mobile users' demand on high quality and fast video streaming lead researchers to seek new protocols and algorithms beyond the traditional methods on the subject. Caching and cooperative video streaming found its way to be a popular method in the wireless communication community amid this demand. Several improvement has been presented since the method's first appearance. On the other hand, due to the sole aim of providing fast data streaming to users, the security perspective of the methods were missed most of the time. Recent application of Blockchain to cryptocurrency Bitcoin has established this method a suitable alternative to various applications. In this thesis, Blockchain method is employed to alleviate security concerns of fast video streaming methods. The method describes how to attach Blockchain to current fast data transferring methods which exploit caching/distributing techniques in order to prevent malicious intrusions.