Method of synthesis of protected information networks based on the introduction of correction lines of communication

Abstract

Objective: This research aims to develop a novel method for synthesizing the structure of heterogeneous information networks based on the principle of maximizing the functional stability index. The proposed approach leverages the introduction of corrective communication links to enable self-recovery mechanisms that account for the heterogeneity and complexity of modern distributed systems. Methods: A mathematical model of a hypernetwork was developed using two interdependent hypergraphs to represent network components and their interactions. Based on this model, three algorithms (AI, AII, and AIII) were designed to optimize network connectivity, ensure vertex redundancy, and dynamically reconfigure the network in response to failures. These algorithms facilitate real-time fault detection, localization, and restoration through resource redistribution. Results: Simulation results demonstrate that the proposed method significantly improves system resilience and reduces recovery time. The maximum optimization effect was observed at a relative value of 0.869698, where the difference in the functional stability index reached 0.467232, confirming the effectiveness of the structural optimization process. Мета дослідження. Розробка нового методу синтезу структури гетерогенних інформаційних мереж на основі принципу максимізації показника функціональної стійкості. Пропонований підхід ґрунтується на введенні коригувальних ліній зв’язку, що дає можливість створювати механізми самовідновлення для розподілених програмних систем з урахуванням їхньої гетерогенності та складності. Методи. Для представлення компонентів мережі та їх взаємодії було розроблено математичну модель гіпермережі на основі двох взаємозв’язаних гіперграфів. На базі цієї моделі запропоновано три алгоритми (AI, AII та AIII), які призначені для оптимізації зв’язності мережі, забезпечення вершинної надмірності та динамічної реконфігурації мережі в умовах відмов. Ці алгоритми реалізують автоматичне виявлення несправностей, їхню локалізацію та відновлення шляхом перерозподілу ресурсів. Результати. Результати моделювання продемонстрували, що пропонований метод значно підвищує стійкість системи та скорочує час відновлення. Максимальний ефект оптимізації досягнуто при відносному значенні 0.869698, де різниця значень показника функціональної стійкості становила 0.467232 відносних одиниць, що підтверджує ефективність запропонованого методу.