Програмна система управління та резервного копіювання великих обсягів даних у хмарних середовищах

Abstract

У сучасному світі, де стрімкі технологічні зміни трансформують наше життя, важливість цифрових технологій неухильно зростає. Цифровізація проникла у всі сфери людської діяльності, від особистого використання до комплексних бізнес-процесів. В цьому контексті, здатність ефективно обробляти, зберігати та захищати великі обсяги даних стає критично важливою. Ця тенденція не обмежується лише сферою інформаційних технологій. Вона впливає на наукові дослідження, де аналіз великих даних відіграє ключову роль у нових відкриттях, на фінансовий сектор, де точність та швидкість обробки фінансових транзакцій є необхідними для ефективного ринкового реагування, а також на багато інших галузей, від медицини до міського планування. У цьому контексті, розробка надійних програмних систем управління та резервного копіювання даних, інтегрованих із хмарними середовищами, стає не тільки актуальною, але й необхідною задачею. Такі системи повинні вирішувати ключові виклики, пов'язані зі зберіганням великих обсягів даних: забезпечувати їх безпеку, здатність до масштабування, гнучкість доступу, а також високу ефективність обробки. Таким чином, розробка та впровадження ефективних систем управління даними у хмарних середовищах відіграє ключову роль у сучасному технологічному ландшафті, дозволяючи організаціям та індивідуальним користувачам оптимізувати свої процеси та забезпечити безпеку своїх даних. Обсяги даних, що обробляються і зберігаються у хмарних середовищах, постійно зростають, зумовлюючи потребу в ефективних та надійних системах для їх управління та захисту. Це не лише технічна, а й стратегічна проблема, особливо для країн, які прагнуть забезпечити цифрову безпеку і незалежність, в тому числі і України. Використання хмарних технологій дає можливість ефективно масштабувати ресурси, але також ставить нові виклики перед розробниками програмного забезпечення у плані забезпечення безпеки та надійності. Розвиток таких систем має велике значення не тільки для IT-сфери, але й для загальної економічної та соціальної інфраструктури країни. В Україні, де цифрова трансформація набирає обертів, розробка ефективних та безпечних рішень для управління великими обсягами даних у хмарних середовищах може стати важливим кроком на шляху до технологічного лідерства та цифрової незалежності. Виходячи з цього, дослідження, спрямоване на розробку таких програмних систем, є актуальним і важливим. Воно відповідає світовим тенденціям в галузі IT та вимогам часу, а також сприяє вирішенню конкретних задач, пов'язаних з обробкою та зберіганням великих обсягів даних, що є ключовими для розвитку сучасного інформаційного суспільства. Об'єктом дослідження є процес зберігання та обробки файлів у хмарних середовищах, зокрема використання хмарного сховища даних Google Drive. Це включає аспекти пов'язані з резервним копіюванням, доступом до великих обсягів даних, їх шифруванням та захистом, а також ефективністю управління цими даними в хмарному середовищі. Предметом дослідження є розробка системи управління та резервного копіювання файлів, яка інтегрована з хмарним сховищем даних Google Drive і використовує алгоритм шифрування AES для забезпечення безпеки даних. Метою дослідження є розробка надійної та ефективної системи для зберігання та обробки файлів, інтегрованої з хмарними сховищами даних Google Drive, з використанням алгоритму шифрування даних AES для забезпечення високого рівня безпеки інформації. Основні задачі дослідження: розробити архітектуру системи управління та резервного копіювання, що інтегрується з Google Drive, забезпечуючи ефективне зберігання та доступ до великих обсягів даних; реалізувати механізми шифрування даних за допомогою алгоритму AES, гарантуючи високий рівень безпеки інформації під час її зберігання та передачі; протестувати систему з погляду її надійності, швидкості обробки даних та здатності до масштабування в умовах збільшення обсягу даних; оцінити ефективність системи в реальних умовах експлуатації, включаючи аналіз безпеки, продуктивності та користувацького досвіду. Для досягнення мети дослідження, яка полягає у розробці надійної та ефективної системи для зберігання та обробки файлів будуть застосовані наступні методи дослідження: аналіз літератури та джерел. Цей метод передбачає вивчення наявних теоретичних та практичних матеріалів у галузі хмарних обчислень, систем зберігання даних, методів шифрування та IT-безпеки. Аналіз літератури допоможе визначити найкращі практики, існуючі рішення, поточний стан технік та технологій, а також виявити можливі прогалини або вдосконалення; моделювання та проектування архітектури системи. Застосування методів системного аналізу та проектування для створення концептуальної та технічної архітектури запропонованої системи. Це включає моделювання робочих процесів, визначення ключових компонентів системи, їх взаємодії та способи інтеграції з хмарним сховищем Google Drive; експериментальна розробка та тестування. Реалізація прототипу системи з наступним її тестуванням. Це включає в себе розробку алгоритмів шифрування AES, інтеграцію з Google Drive та тестування системи на предмет її надійності, продуктивності, швидкості обробки даних, масштабування та безпеки. Наукова новизна роботи полягає у : розробці унікальної архітектури, що оптимізує взаємодію між локальними системами та хмарними сховищами Google Drive, забезпечуючи високу продуктивність та ефективність управління даними; реалізації розширеного механізму шифрування з використанням AES. Адаптація та оптимізація алгоритму AES для забезпечення максимальної безпеки даних в хмарному середовищі, включаючи захист від зовнішніх загроз та внутрішніх вразливостей; розробці методів оптимізації продуктивності системи. Впровадження передових технологій та алгоритмів для забезпечення високої швидкості обробки та передачі великих обсягів даних, що є критично важливим для сучасних хмарних середовищ. Практичне значення результатів магістерського дослідження, яке було зосереджене на створенні надійної та ефективної системи для зберігання та обробки файлів, інтегрованої з хмарними сховищами даних Google Drive має важливе практичне застосування: підвищення безпеки даних у корпоративному секторі. Розроблена система може бути застосована в різних організаціях для забезпечення високого рівня безпеки при зберіганні та обробці конфіденційних даних. Це особливо актуально для фінансових установ, медичних організацій та урядових агенцій, де захист інформації є критично важливим; оптимізація процесів зберігання та обробки даних. Система може бути використана для покращення ефективності обробки великих обсягів даних, зниження витрат на зберігання даних та оптимізації процесів доступу до них. Це стане в нагоді компаніям, що займаються аналітикою даних, хмарними сервісами та IT-інфраструктурою; вдосконалення хмарних сервісів. Результати дослідження можуть бути використані провідними постачальниками хмарних сервісів для розширення їх функціональності, зокрема, шляхом інтеграції покращеного шифрування та механізмів безпеки в їх продукти; застосування в академічних та наукових дослідженнях. Результати можуть бути корисними для наукових установ та університетів, які займаються дослідженнями в галузі кібербезпеки, хмарних обчислень та шифрування. Вони можуть використовувати ці результати для подальших досліджень та розробок; рекомендації щодо вдосконалення законодавства у сфері кібербезпеки. Результати можуть бути використані для розробки або удосконалення законодавчих та нормативних актів, що регулюють зберігання та обробку персональних даних, зокрема у хмарних середовищах.