Модель управління ресурсами та кворумом блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи в мультихмарному середовищі

Автор(и)

  • Ірина Чепурна Харківський національний університет радіоелектроніки

DOI:

https://doi.org/10.30837/2522-9818.2026.2.185

Ключові слова:

математична модель; управління ресурсами; кворум; блокчейн; інформаційна система; хмара

Анотація

Предметом дослідження є математична модель управління обчислювальними ресурсами й забезпечення кворуму блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи в мультихмарному середовищі. Метою є розроблення теоретико-множинної моделі, що формалізує мультихмарне розміщення компонентів блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи, зважає на її багаторівневу архітектуру, гетерогенність доступних ресурсів, агрегований ресурсний стан вузлів, їх доступність і умови забезпечення кворуму під час функціювання за змінного навантаження. Методи. Щоб досягти окреслену мету, впроваджено системний аналіз для формалізації структури системи й взаємозв’язків між її компонентами; математичне моделювання – для побудови формального опису мультихмарного середовища, ресурсного стану вузлів, керівних дій і кворумних обмежень; статистичний аналіз – для оброблення, агрегації та нормалізації телеметричних показників; теорія прийняття рішень – для формування умов допустимого перерозподілу ресурсів; імітаційне моделювання – для перевірки працездатності розробленої моделі за умов змінного навантаження, ресурсного дефіциту й варіативної доступності вузлів. Результати. Уперше розроблено формалізовану теоретико-множинну модель управління обчислювальними ресурсами й забезпечення кворуму блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи в мультихмарному середовищі, яка, на відміну від наявних підходів, поєднує в межах єдиної уніфікованого середовища подання мультихмарного середовища як сукупності хмарних платформ різних вендорів, багаторівневої архітектури системи, агрегованого ресурсного стану вузлів, умов допустимого перерозподілу ресурсів і заданих вимог до забезпечення кворуму. Запропоновано множини хмарних середовищ, архітектурних рівнів і вузлів системи, упроваджено вектори доступних і виділених ресурсів, агрегований вектор стану системи, функціонал ресурсного відхилення, функціонал кворумної забезпеченості та множину допустимих керівних дій. Імітаційне дослідження підтвердило працездатність моделі в умовах номінального функціювання, ресурсного дефіциту й деградації доступності вузлів. Це дало змогу подати процес прийняття рішень щодо перерозподілу ресурсів і підтримки працездатності системи в межах єдиного математичного подання. Висновки. Запропонована модель сприяє формалізованому опису процесів управління обчислювальними ресурсами й забезпеченню кворуму блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи в мультихмарному середовищі та може бути використана як основа для подальшого розроблення методів оптимізації керівних рішень і експериментального дослідження ефективності функціювання системи за умов динамічної зміни навантаження й часткової деградації вузлів.

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.

Біографія автора

Ірина Чепурна, Харківський національний університет радіоелектроніки

асистент кафедри електронних обчислювальних машин

Посилання

References

Opoku, E., Okafor, M., Williams, M., Aribigbola, A. and Olaleye, A. (2024), "Enhancing Small and Medium-Sized Businesses Through Digitalization", World Journal of Advanced Research and Reviews, Vol. 23, No. 2, pp. 222–239. DOI: https://doi.org/10.30574/wjarr.2024.23.2.2313

Kuchuk, H., Kosenko, N., Kuchuk, N., Gopejenko, V. and Kosenko, V. (2026), "Adaptive Resource Allocation Method for the Mobile Fog Layer of High-Density Industrial Internet of Things in Industry 5.0 Networks", Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, Vol. 1, No. 35, pp. 65–78. DOI: https://doi.org/10.30837/2522-9818.2026.1.065

Anthony Jnr, B. (2023), "Distributed Ledger and Decentralised Technology Adoption for Smart Digital Transition in Collaborative Enterprise", Enterprise Information Systems, Vol. 17, No. 4, Article 1989494. DOI: https://doi.org/10.1080/17517575.2021.1989494

Pronchakov, Y., Prokhorov, O. and Fedorovich, O. (2022), "Concept of High-Tech Enterprise Development Management in the Context of Digital Transformation", Computation, Vol. 10, No. 7, Article 118. DOI: https://doi.org/10.3390/computation10070118

Almufti, S.M. and Zeebaree, S.R.M. (2024), "Leveraging Distributed Systems for Fault-Tolerant Cloud Computing: A Review of Strategies and Frameworks", Academic Journal of Nawroz University, Vol. 13, No. 2, pp. 9–29. DOI: https://doi.org/10.25007/ajnu.v13n2a2012

Horiunova, M.S. and Tkachov, V.M. (2025), "Metod Balansuvannia Elastychnykh Potokiv Danykh u Vkladenykh Virtualnykh Merezhakh", In: Problems of Informatization: Proceedings of the 13th International Scientific and Technical Conference, Vol. 3, Section 4, NTU "KhPI", Kharkiv, pp. 25–26.

Mamidala, J.V., Attipalli, A., Enokkaren, S.J., Bitkuri, V., Kendyala, R. and Kurma, J. (2023), "A Survey on Hybrid and Multi-Cloud Environments: Integration Strategies, Challenges, and Future Directions", International Journal of Humanities and Information Technology, Vol. 5, No. 2, pp. 53–65. https://doi.org/10.21590/ijhit.05.02.08

Kuchuk, N., Kashkevich, S., Radchenko, V., Andrusenko, Y. and Kuchuk, H. (2024), "Applying Edge Computing in the Execution IoT Operative Transactions", Advanced Information Systems, Vol. 8, No. 4, pp. 49–59. DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2024.4.07

Kuchuk, H., Kalinin, Y., Dotsenko, N., Chumachenko, I. and Pakhomov, Y. (2024), "Decomposition of Integrated High-Density IoT Data Flow", Advanced Information Systems, Vol. 8, No. 3, pp. 77–84. DOI: https://doi.org/10.20998/2522-9052.2024.3.09

Khan, M.M.I. and Nencioni, G. (2023), "Resource Allocation in Networking and Computing Systems: A Security and Dependability Perspective", IEEE Access, Vol. 11, pp. 89433–89454. DOI: https://doi.org/10.1109/ACCESS.2023.3306534

Andrusenko, Y. and Fesenko, T. (2024), "Analysis of the Main Sources of Uncertainty in the Parameters of the Computing Environment", In: Current Directions of Development of Information and Communication Technologies and Control Tools: Proceedings of the 14th International Scientific and Technical Conference, Vol. 1, Sections 1–2, NTU "KhPI", Kharkiv, p. 65.

Gupta, S. (2025), "Hybrid Cloud Integration and Multicloud Deployments: A Comprehensive Review of Strategies, Challenges, and Best Practices", International Journal of Advanced Research in Computer Science, Vol. 16, No. 2, pp. 59–64. DOI: https://doi.org/10.26483/ijarcs.v16i2.7233

Okorie, S.H. (2023), "Multi-Cloud Strategy for Enterprise Applications: Cost, Performance, and Resilience Considerations", International Journal of Cloud Computing and Database Management, Vol. 4, No. 1, pp. 63–73. DOI: https://doi.org/10.33545/27075907.2023.v4.i1a.104

Frolov, D.Ye. (2025), "Model for Ensuring Fault Tolerance of Information Systems Based on Multi-Level Structures", Visnyk of Kherson National Technical University, Vol. 2, No. 3(94), pp. 474–483. DOI: https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.2.61

Ruban, I. and Tkachov, V. (2025), "Multilevel Model of an Information System on a Mobile Platform and Formalization of Its Survivability Criteria", Visnyk of Kherson National Technical University, Vol. 2, No. 3(94), pp. 399–409. DOI: https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.3.2.51

Tokariev, V., Tkachov, V., Ilina, I. and Partyka, S. (2019), "Implementation of Combined Method in Constructing a Trajectory for Structure Reconfiguration of a Computer System with Reconstructible Structure and Programmable Logic", In: Selected Papers of the XIX International Scientific and Practical Conference "Information Technologies and Security" (ITS 2019), CEUR Workshop Proceedings, Vol. 2577, pp. 71–81, available at: https://ceur-ws.org/Vol-2577/paper7.pdf

Bayzid, L.H., Kar, T.S., Islam, M.T., Islam, M.S. and Ahmed, F. (2025), "Defending the Distributed Skies: A Comprehensive Literature Review of the Arena of Multi-Cloud Environment", Future Internet, Vol. 17, No. 12, Article 548. DOI: https://doi.org/10.3390/fi17120548

Habib, G., Sharma, S., Ibrahim, S., Ahmad, I., Qureshi, S. and Ishfaq, M. (2022), "Blockchain Technology: Benefits, Challenges, Applications, and Integration of Blockchain Technology with Cloud Computing", Future Internet, Vol. 14, No. 11, Article 341. DOI: https://doi.org/10.3390/fi14110341

Duran, E., Ozturk, C. and O’Sullivan, B. (2025), "Planning and Scheduling Shared Manufacturing Systems: Key Characteristics, Current Developments and Future Trends", International Journal of Production Research, Vol. 63, No. 13, pp. 4958–4990. DOI: https://doi.org/10.1080/00207543.2024.2442549

AlMuraytib, S., Alqurashi, L. and Snoussi, S. (2022), "Blockchain-Based Solutions for Cloud Computing Security: A Survey", In: ICFNDS ‘22: Proceedings of the 6th International Conference on Future Networks & Distributed Systems, pp. 338–342. DOI: https://doi.org/10.1145/3584202.3584251

Danish, S.M., Srivastava, G., Nourmohammadi, R., Ashraf, N., Ranjha, A. and Hameed, A. (2024), "Blockchain-as-a-Service: Architecture, Opportunities and Challenges", IEEE Internet of Things Magazine, Vol. 7, No. 6, pp. 52–57. DOI: https://doi.org/10.1109/IOTM.001.2300199

Pustovoitov, P.Y. and Klavdiiev, V.P. (2025), "Stochastic Model of Telecommunication Network Scalping Based on the Winer Process for Cloud Infrastructures", Scientific Notes of Taurida National V.I. Vernadsky University. Series: Technical Sciences, Vol. 1, No. 4, pp. 76–84. DOI: https://doi.org/10.32782/2663-5941/2025.4.1/10

Kudrynskyi, P., Zvenihorodskyi, O. and Bai, Y. (2025), "Models and Methods of Analysing Infrastructure Performance in Cloud Environments Based on Process Optimisation Methods", Informatica, Vol. 49, No. 12. DOI: https://doi.org/10.31449/inf.v49i12.8933

Bugriy, A.M., Sorobey, B.V., Polozov, D.M. and Volk, D.M. (2025), "Metody Upravlinnia Resursamy v Rozpodilenykh Systemakh Khmarnykh Obchyslen", In: Problems of Informatization: Proceedings of the 13th International Scientific and Technical Conference, Vol. 4, Sections 5–6, NTU "KhPI", Kharkiv, pp. 12–13.

Chepurna, I. (2025), "Model of Computational Resource Metric Collection for a Blockchain-Oriented Information System in a Cloud Environment", Visnyk of Kherson National Technical University, Vol. 3, No. 4(95), pp. 276–284. DOI: https://doi.org/10.35546/kntu2078-4481.2025.4.3.32

Alonso, J., Orue-Echevarria, L., Casola, V., Torre, A.I., Huarte, M., Osaba, E. and Lobo, J.L. (2023), "Understanding the Challenges and Novel Architectural Models of Multi-Cloud Native Applications: A Systematic Literature Review", Journal of Cloud Computing, Vol. 12, Article 6. DOI: https://doi.org/10.1186/s13677-022-00367-6

Altahat, M.A., Daradkeh, T. and Agarwal, A. (2025), "Virtual Machine Scheduling and Migration Management Across Multi-Cloud Data Centers: Blockchain-Based Versus Centralized Frameworks", Journal of Cloud Computing, Vol. 14, Article 1. DOI: https://doi.org/10.1186/s13677-024-00724-7

Tran, M.-N. and Kim, Y. (2025), "Hybrid Resource Quota Scaling for Kubernetes-Based Edge Computing Systems", Electronics, Vol. 14, No. 16, Article 3308. https://doi.org/10.3390/electronics14163308

Morabito, G., Ficara, A., Celesti, A., Villari, M. and Fazio, M. (2025), "Consensus-Based Distributed Orchestration Framework for Microservices in Edge Computing Clusters", Future Generation Computer Systems, Vol. 176, Article 108221. DOI: https://doi.org/10.1016/j.future.2025.108221

Bao, Q., Li, B., Hu, T. and Sun, X. (2023), "A Survey of Blockchain Consensus Safety and Security: State-of-the-Art, Challenges, and Future Work", Journal of Systems and Software, Vol. 196, Article 111555. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jss.2022.111555

##submission.downloads##

Опубліковано

2026-06-27

Як цитувати

Chepurna, I. (2026) «Модель управління ресурсами та кворумом блокчейн-орієнтованої розподіленої інформаційної системи в мультихмарному середовищі», СУЧАСНИЙ СТАН НАУКОВИХ ДОСЛІДЖЕНЬ ТА ТЕХНОЛОГІЙ В ПРОМИСЛОВОСТІ, (2(36), с. 185–199. doi: 10.30837/2522-9818.2026.2.185.

Номер

№ 2(36) (2026): Сучасний стан наукових досліджень та технологій в промисловості

Розділ

ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГІЇ

Ліцензія

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Наше видання використовує положення про авторські права Creative Commons для журналів відкритого доступу.

Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:

  • Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License (CC BY-NC-SA 4.0), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо не комерційного та не ексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.

  • Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису опублікованої роботи, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.