Дослідження методів забезпечення відмовостійкості та надійності інфраструктури Інтернету речей

Abstract

Об’єктом дослідження є процес забезпечення відмовостійкості та надійності інфраструктури Інтернету речей. Предметом дослідження є методи, моделі та архітектурні рішення, спрямовані на підвищення відмовостійкості та надійності інфраструктури Інтернету речей. Мета кваліфікаційної магістерської роботи полягає у дослідженні методів забезпечення відмовостійкості та надійності інфраструктури Інтернету речей, а також у розробленні багаторівневої системи, здатної підтримувати стабільне функціонування IoT-мережі в умовах часткових збоїв. Актуальність дослідження зумовлена швидким розвитком технологій Інтернету речей, який передбачає інтеграцію мільярдів пристроїв у глобальну мережу. Зростання складності IoT-інфраструктури супроводжується підвищеними вимогами до її стабільності, безпеки та надійності. Тому розроблення ефективних методів забезпечення відмовостійкості є стратегічно важливим завданням для сталого функціонування критичних систем – промислових, енергетичних, транспортних і побутових. За результатами дослідження сформовано теоретичні основи забезпечення відмовостійкості інфраструктури IoT, побудовано математичну модель процесу багаторівневої стійкості, розроблено архітектуру системи підвищення надійності та проведено експериментальну оцінку ефективності запропонованих методів. Практична новизна роботи полягає у створенні багаторівневої системи забезпечення відмовостійкості для інфраструктури Інтернету речей, яка поєднує механізми агентного моніторингу, автоматичного виявлення несправностей та локалізованого відновлення вузлів. Розроблена модель дозволяє підвищити доступність IoT-системи, скоротити час простою та підвищити загальну стабільність мережі.

The object of the research is the process of ensuring fault tolerance and reliability of the Internet of Things infrastructure. The subject of the research is the methods, models, and architectural solutions aimed at improving the fault tolerance and reliability of IoT infrastructures. The purpose of the thesis is to study methods for ensuring the fault tolerance and reliability of IoT infrastructure, as well as to develop a multilayer system capable of maintaining stable IoT network operation under partial failure conditions. The growing complexity of IoT infrastructures requires increased stability, security, and reliability. Therefore, developing effective methods to ensure fault tolerance is a strategically important task for the sustainable operation of critical systems — industrial, energy, transport, and domestic. According to the research results, theoretical foundations for ensuring IoT infrastructure fault tolerance have been formed, a mathematical model of the multilayer stability process has been developed, and an architecture of a reliability enhancement system has been designed and experimentally evaluated. The practical novelty of the thesis lies in the development of a multilayer fault-tolerance system for IoT infrastructure that integrates agent-based monitoring, automatic fault detection, and localized node recovery mechanisms. The proposed model improves system availability, reduces downtime, and enhances overall network stability.