Метод аналізу живучості сервісів інформаційної системи на мобільній платформі за каскадних порушень
DOI:
https://doi.org/10.26642/ten-2026-1(97)-279-288Ключові слова:
живучість, інформаційна система, критичний сервіс, сервісне подання, міжсервісні залежностіАнотація
У статті розглянуто проблему аналізу живучості сервісів інформаційної системи на мобільній платформі за каскадних порушень, актуальність якої зумовлена динамічною доступністю обчислювальних, мережних та енергетичних ресурсів, переривчастою зв’язністю, частковою спостережуваністю стану та обмеженим часом на прийняття керувальних рішень. Встановлено, що локальний аналіз сервісів за первинним порушенням не забезпечує повного відображення фактичної втрати живучості, оскільки не враховує каскадне поширення порушення через міжсервісні залежності.
Метою дослідження є розроблення методу аналізу живучості сервісів ІСМП, який дає змогу формально виявляти зміну станів сервісів під впливом первинного та вторинно зумовленого порушення, визначати початкові джерела каскадного процесу, кордон його поширення та внесок міжсервісних залежностей у втрату живучості системи. Запропоновано метод, що ґрунтується на сервісному поданні системи у вигляді структури залежностей, введенні нормованих характеристик первинного порушення, локальної межі його компенсації сервісом, активності сервісних залежностей і покроковому визначенні фронтів каскадного процесу. У межах методу формалізовано множини сервісів, що втрачають живучість безпосередньо під дією первинного впливу та внаслідок каскадного поширення порушення, введено показники для кількісного оцінювання частки втрат, зумовлених міжсервісними залежностями.
Отримані результати на модельному сценарії зі зростанням інтенсивності первинного порушення показали стійке розходження між локальною оцінкою втрати живучості та оцінкою з урахуванням каскадного поширення, що дало змогу фіксувати початок каскадного підсилення раніше, ніж локальний аналіз, і виокремлювати приховану частку сервісних втрат за відсутності безпосередньої втрати критичних сервісів. Практична цінність результатів полягає у придатності методу для задач оперативного параметричного керування ресурсами, локалізації порушень та динамічного резервування системних ресурсів.
Посилання
Berger, C., Eichhammer, P., Reiser, H.P. et al. (2022), «A Survey on Resilience in the IoT», ACM Computing Surveys, Vol. 54, Issue 7, pp. 1–39, doi: 10.1145/3462513.
Singh, R., Sukapuram, R. and Chakraborty, S. (2022), «A survey of mobility-aware Multi-access Edge Computing: Challenges, use cases and future directions», Ad Hoc Networks, Vol. 140, doi: 10.1016/j.adhoc.2022.103044.
Golpayegani, F., Chen, N., Afraz, N. et al. (2024), «Adaptation in Edge Computing: A review on design principles and research challenges», ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems, Vol. 19, Issue 3, pp. 1–43, doi: 10.1145/3664200.
Batista, A. de S. and Dos Santos, A.L. (2024), «A Survey on Resilience in Information Sharing on Networks: Taxonomy and Applied Techniques», ACM Computing Surveys, Vol. 56, Issue 12, pp. 1–36, doi: 10.1145/3659944.
Ergenç, D., Memedi, A., Fischer, M. et al. (2025), «Resilience in Edge Computing: Challenges and Concepts», Foundations and Trends® in Networking, Vol. 14, No. 4, pp. 254–340, doi: 10.1561/1300000074.
Zhao, Y., Cai, B., Cozzani, V. et al. (2025), «Failure dependence and cascading failures: A literature review and research opportunities», Reliability Engineering & System Safety, Vol. 256, doi: 10.1016/j.ress.2024.110766.
Zhu, L., Fu, X., Liu, X. et al. (2025), «Modeling and analysis of cascade failures in Industrial Internet of Things based on task decomposition and service communities», Computers & Industrial Engineering, Vol. 206, doi: 10.1016/j.cie.2025.111177.
Zhao, B., Wang, M., Lin, W. et al (2025), «Study on the resilience of command and control networks to cascading failures based on asymmetric group dependencies», Scientific Reports, Vol. 15, No. 1, doi: 10.1038/s41598-025-14921-0.
Kharchenko, V., Ponochovnyi, Y., Dotsenko, S. et al. (2024), «Models of Resilient Systems with Online Verification Considering Changing Requirements and Latent Failures», System Dependability – Theory and Applications. DepCoS-RELCOMEX 2024. Lecture Notes in Networks and Systems, Cham, Vol. 1026, pp. 90–99, doi: 10.1007/978-3-031-61857-4_9.
Wang, Y., Sun, Z., Zhang, H. et al. (2024), «Dynamic survivability of two-layer networks: The role of interlayer coupling», Chaos, Solitons & Fractals, Vol. 180, doi: 10.1016/j.chaos.2024.114571.
Tkachov, V. and Ruban, I. (2025), «Integral survivability metric of an information system on a mobile platform under functional cascading and secondary failures», Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, No. 4 (34), pp. 78–100, doi: 10.30837/2522-9818.2025.4.078.
Neuman, M., Calatayud, J., Tasselius, V. et al. (2024), «Module-based regularization improves Gaussian graphical models when observing noisy data», Applied Network Science, Vol. 9, doi: 10.1007/s41109-024-00612-8.
Barabash, O. and Kyryanov, A. (2023), «Doslidzhennya alhorytmiv povedinky zhray u pryrodi dlya mozhlyvosti zastosuvannya v hrupovykh polyotakh bezpilotnykh litalnykh aparativ», Vymiryuvalna ta obchyslyuvalna tekhnika v tekhnolohichnykh protsesakh, No. 3, pp. 40–49, doi: 10.31891/2219-9365-2023-75-4.
Kucherenko, O.I. and Vakalyuk, T.A. (2024), «Ohlyad tekhnichnykh ta prohramnykh zasobiv keruvannya BPLA», Visnyk Khersonskoho natsionalnoho tekhnichnoho universytetu, No. 2 (89), pp. 170–176, doi: 10.35546/kntu2078-4481.2024.2.24.
Список використаної літератури:
A Survey on Resilience in the IoT / C.Berger, P.Eichhammer, H.P. Reiser and other // ACM Computing Surveys. – 2022. – Vol. 54, Issue 7. – P. 1–39. DOI: 10.1145/3462513.
Singh R. A survey of mobility-aware Multi-access Edge Computing: Challenges, use cases and future directions / R.Singh, R.Sukapuram, S.Chakraborty // Ad Hoc Networks. – 2022. – Vol. 140. DOI: 10.1016/j.adhoc.2022.103044.
Adaptation in Edge Computing: A review on design principles and research challenges / F.Golpayegani, N.Chen, N.Afraz and other // ACM Transactions on Autonomous and Adaptive Systems. – 2024. – Vol. 19, Issue 3. – P. 1–43. DOI: 10.1145/3664200.
Batista A. de S. A Survey on Resilience in Information Sharing on Networks: Taxonomy and Applied Techniques / A. de S. Batista, A.L. Dos Santos // ACM Computing Surveys. – 2024. – Vol. 56, Issue 12. – P. 1–36. DOI: 10.1145/3659944.
Resilience in Edge Computing: Challenges and Concepts / D.Ergenç, A.Memedi, M.Fischer and other // Foundations and Trends® in Networking. – 2025. – Vol. 14, № 4. – P. 254–340. DOI: 10.1561/1300000074.
Failure dependence and cascading failures: A literature review and research opportunities / Y.Zhao, B.Cai, V.Cozzani, Y.Liu // Reliability Engineering & System Safety. – 2025. – Vol. 256. DOI: 10.1016/j.ress.2024.110766.
Modeling and analysis of cascade failures in Industrial Internet of Things based on task decomposition and service communities / L.Zhu, X.Fu, X.Liu and other // Computers & Industrial Engineering. – 2025. – Vol. 206. DOI: 10.1016/j.cie.2025.111177.
Zhao B. Study on the resilience of command and control networks to cascading failures based on asymmetric group dependencies / B.Zhao, M.Wang, W.Lin // Scientific Reports. – 2025. – Vol. 15, № 1. DOI: 10.1038/s41598-025-14921-0.
Models of Resilient Systems with Online Verification Considering Changing Requirements and Latent Failures / V.Kharchenko, Y.Ponochovnyi, S.Dotsenko and other // System Dependability – Theory and Applications (DepCoS-RELCOMEX 2024). Lecture Notes in Networks and Systems. – Cham, 2024. – Vol. 1026. – P. 90–99. DOI: 10.1007/978-3-031-61857-4_9.
Dynamic survivability of two-layer networks: The role of interlayer coupling / Y.Wang, Z.Sun, H.Zhang and other // Chaos, Solitons & Fractals. – 2024. – Vol. 180. DOI: 10.1016/j.chaos.2024.114571.
Tkachov V. Integral survivability metric of an information system on a mobile platform under functional cascading and secondary failures / V.Tkachov, I.Ruban // Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries. – 2025. – № 4 (34). – P. 78–100. DOI: 10.30837/2522-9818.2025.4.078.
Module-based regularization improves Gaussian graphical models when observing noisy data / M.Neuman, J.Calatayud, V.Tasselius, M.Rosvall // Applied Network Science. – 2024. – Vol. 9. DOI: 10.1007/s41109-024-00612-8.
Барабаш О. Дослідження алгоритмів поведінки зграй у природі для можливості застосування в групових польотах безпілотних літальних апаратів / О.Барабаш, А.Кир’янов // Вимірювальна та обчислювальна техніка в технологічних процесах. – 2023. – № 3. – С. 40–49. DOI: 10.31891/2219-9365-2023-75-4.
Кучеренко О.І. Огляд технічних та програмних засобів керування БПЛА / О.І. Кучеренко, Т.А. Вакалюк // Вісник Херсонського національного технічного університету. – 2024. – № 2 (89). – С. 170–176. DOI: 10.35546/kntu2078-4481.2024.2.24.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2026 Віталій Миколайович Ткачов, Ігор Вікторович Рубан
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Автор, який подає матеріали до друку, зберігає за собою всі авторські права та надає відповідному виданню право першої публікації, дозволяючи розповсюджувати даний матеріал із зазначенням авторства та джерела первинної публікації, а також погоджується на розміщення її електронної версії на сайті Національної бібліотеки ім. В.І. Вернадського.
