МОДЕЛЬ ТА МЕТОДОЛОГІЯ ВИМІРЮВАННЯ ТА ПРОГНОЗУВАННЯ ВИТРАТ ЕНЕРГІЇ НА МІНІМІЗАЦІЮ РИЗИКІВ ІНФОРМАЦІЙНОЇ БЕЗПЕКИ В РОЗПОДІЛЕНИХ ОБЧИСЛЮВАЛЬНИХ СИСТЕМАХ НА ОСНОВІ ПЕСОНАЛЬНИХ МОБІЛЬНИХ ПРИСТРОЇВ

Анотація

Стрімке зростання хмарних обчислень та штучного інтелекту суттєво збільшило енергоспоживання дата-центрів. Волонтерські обчислення (Volunterr Computing) з використанням персональних мобільних пристроїв є перспективним рішенням завдяки потенційному зниженню енергетичних витрат. Водночас такі системи стикаються з критичними викликами, пов’язаними з надійністю, безпекою та стійкістю. Предметом даного дослідження є мінімізація трьох ключових ризиків – відмова вузлів, фальсифікація результатів та викрадення даних – у середовищі мобільних добровільних обчислень, а також оцінка їх енергетичних витрат. Мета роботи полягає у розширенні єдиної моделі, здатної прогнозувати енергоспоживання за різних стратегій безпекового захисту, та кількісному визначенні компромісів між ефективністю і надійністю. Методологія дослідження поєднує математичне моделювання, імітаційні експерименти та емпіричні вимірювання на мережах мобільних пристроїв. У якості прикладів застосовувалися задачі трасування променів, що дозволило порівняти базовий рівень енергоефективності зі сценаріями відмов вузлів, навмисного спотворення результатів та спроб витоку даних. Отримані результати свідчать, що кожна стратегія захисту має власні енергетичні наслідки. Захист від відмов вузлів зумовлює помірні й передбачувані додаткові витрати, які зростають з ймовірністю відмови.Захист від фальсифікації результатів, заснований на механізмах надлишковості та оцінки довіри, є найбільш енерговитратним підходом, причому накладні витрати експоненційно зростають у ворожому середовищі й у крайніх випадках призводять до колапсу системи. Захист від викрадення даних створює мінімальні додаткові енергетичні витрати, проте обмежує розподіл задач, що може спричинити незавершеність обчислювальних робіт за відсутності довірених вузлів. Наукова новизна роботи полягає у створенні інтегрованої рамкової моделі, яка поєднує мінімізацію ризиків безпеки та надійності з кількісним енергетичним моделюванням у розподілених обчисленнях. На відміну від попередніх досліджень, що розглядали ризики ізольовано, це дослідження систематично порівнює їх енергетичний вплив, формує таксономію профілів накладних витрат і створює підґрунтя для збалансування ефективності та безпеки у майбутніх масштабних розподілених системах.