Что такое петля в информатике

Петля обратной связи

Петля обратной связи (feedback loop) – совокупность взаимосвязанных логических причинно-следственных отношений, которые вызывают усиление (положительная ОС) или ослабление (отрицательная ОС) условий или поведения в рамках системы.

Применение: в отличие от традиционного определения обратной связи, где положительная обратная связь создает самоусиливающий эффект, а отрицательная обратная связь – самокорректирующий (балансировочный) эффект, ТОС определяет, что петля обратной связи может быть только усиливающей (положительной или отрицательной, в зависимости от первоначального импульса). Обычно, отрицательные усиливающие петли представлены только в тех системах, где есть какие-либо проблемы, и они ухудшаются, тогда как положительные усиливающие петли присущи в хорошо работающих системах, и они улучшаются. В общем, обратная связь включает в себя как передачу, так и возврат информации. Т.к. петли обратной связи действуют во всех реально существующих системах, важно активно искать и добавлять их в деревья текущей и будущей реальности, как для правильной диагностики, так и для улучшений. Логические объекты в петле обратной связи — хорошие кандидаты в качестве точек приложения усилий.

Иллюстрация:Ниже приведен пример отрицательной обратной связи. Если (10) Мы сократим количество переналадок для повышения эффективности, тогда (20) Мы будем иметь дело с более крупными партиями и группировать похожие детали друг с другом. Если (20) Мы будем иметь дело с более крупными партиями и группировать похожие детали друг с другом, тогда (30) Мы будем запускать в работу материалы, в которых пока не нуждаемся. И если (30) Мы будем запускать материалы, в которых пока не нуждаемся, то (40) Мы снизим защитную мощность станка. Мы имеем причинно-следственную петлю между объектами 40 и 20, т.к. снижение защитной мощности вынуждает нас выпускать партии большего размера.

4 комментариев “ Петля обратной связи ”

Петля обратной связи – взаимосвязнный набор логических причинно-следственных отношений, который продуцирует возрастающее (положительная) или уменьшающееся (негативная) условие или поведение внутри системы.
Применение: в отличие от принятого определения обратной связи, в котором положительная обратная связь самоусиливает результаты, а отрицательная – создаёт самокорректирующий или балансирующий эффект, ТОС определяет обратную связь только как усиливающую, положительную или отрицательную, в зависимости от исходного стимула. Обычно, отрицательные усиливающие петли присутствуют в системе с проблемами, тогда как положительные усиливающие петли активны в хорошо работающих системах. В общем случае, обратная связь включает и передачу, и возврат информации. Поскольку петли обратной связи существуют во всех реальных системах, важно активно искать их для включения в каждую диаграмму ДТР и ДБР.

Комментарий мой, ГЛ: основная ошибка, вызвавшая недоумение — перевод слова definition, как «понимание», а это «определение», что, на самом деле, видно из исходного определения.
При разворачивании логических инструментов ТОС исходной посылкой для действия — анализа — является расхождение между «как должно (желательно) быть», to be, и как есть, as is, причём на уровне Цели и Необходимых условий. Когда найдена причина этого (этих) расхождения, возможно, что найдётся петля усиливающей обратной связи, которая в данном случае называется «отрицательной», поскольку ухудшает условие или поведение: причина — расхождение (НЖЯ) — причина -дальнейшее расхождение — …, которая постепенно ухудшает ситуацию. Она не может быть ослабляющей, поскольку тогда не существовалобы расхождения. Найдя разрешение конфликта, мы вводим новую причину. Здорово, если можно ввести петлю обратной связи, усиливающую положительный эффект — положительную усиливающую петлю обратной связи.
ТО есть, ПО ОПРЕДЕЛЕНИЮ, в ТОС рассматриваются усиливающие эффект петли обратной связи, положительные или отрицательные по своему влиянию на расхождение, НЖЯ.

Мне кажется, что проблема пренебрежения с-д моделированием проявляется или нет в зависимости от характеных времён срабатывания неучтённых при анализе прочих петель связей. Но думаю, что это тема неподъёмная для нормальной дискуссии без наличия добротных примеров, подтверждающих или опровергающих то или иное мнение. Впрочем, я, кажется, уже заехал в тематику форума на leanzone.

Евгений, что касается английского текста, то он скопирован из словаря терминов TOCICO — Международной сертифицирующей организации по ТОС, и, по сему, является легитимным в рамках ТОС. То есть, ты прав в том смысле, что когда термин трактуется не в каноническом смысле, то лучше это оговаривать.

Георгий, спасибо за перевод! Принципиальные моменты в статье исправил.

Внесены небольшие изменения, согласно новой редакции словаря терминов ТОС.

Давайте обсудим. Отменить ответ

ЛУЧШЕЕ

Читайте, где удобно

Telegram
VKontakte

Подписка на рассылку

Электронный бизнес-журнал «TOCpeople» выходит один раз в неделю по средам с 2009 года

Основные виды графов

Виды графов могут определяться общими принципами их построения (таковы, например, двудольный граф и эйлеров граф), а могут зависеть от тех или иных свойств вершин или рёбер (например, ориентированный и неориентированный граф, обыкновенный граф).

Ориентированные и неориентированные графы

Графы, в которых все рёбра являются звеньями (порядок двух концов ребра графа не существенен), называются неориентированными.

Графы, в которых все рёбра являются дугами (порядок двух концов ребра графа существенен), называются ориентированными графами или орграфами.

Неориентированный граф может быть представлен в виде ориентированного графа, если каждое его звено заменить на две дуги, имеющие противоположные направления.

Графы с петлями, смешанные графы, пустые графы, мультиграфы, обыкновенные графы, полные графы

Если граф содержит петли, то это обстоятельство специально оговаривают, добавляя к основной харатеристике графа слова «с петлями», например, «орграф с петлями». Если граф не содержит петель, то добавляют слова «без петель».

Смешанным называют граф, в котором имеются рёбра хотя бы двух из упомянутых трёх разновидностей (звенья, дуги, петли).

Граф, состоящий только из голых вершин, называется пустым.

Мультиграфом называется граф, в котором пары вершин могут быть соединены более чем одним ребром, то есть содершащий кратные рёбра, но не содержащий петель.

Граф без дуг (то есть неориентированный), без петель и кратных рёбер называется обыкновенным. Обыкновенный граф изображён на рисунке ниже.

Граф заданного типа называют полным, если он содержит все возможные для этого типа рёбра (при неизменном множестве вершин). Так, в полном обыкновенном графе каждая пара различных вершин соединена ровно одним звеном (рисунок ниже).

Двудольный граф

Граф называется двудольным, если множество его вершин можно разбить на два подмножества так, чтобы никакое ребро не соединяло вершины одного и того же подмножества.

Пример 1. Построить полный двудольный граф.

Полный двудольный граф состоит из двух множеств вершин и из всевозможных звеньев, соединяющих вершины одного множества с вершинами другого множества (рисунок ниже).

Эйлеров граф

Мы уже касались задачи о кёнигсбергских мостах. Отрицательное решение Эйлером этой задачи привело к первой опубликованной работе по теории графов. Задачу об обходе мостов можно обобщить и получить следующую задачу теории графов: можно ли найти в данной графе цикл, содержащий все вершины и все рёбра? Граф, в котором это возможно, называется эйлеровым графом.

Итак, эйлеровым графом называется граф, в котором можно обойти все вершины и при этом пройти одно ребро только один раз. В нём каждая вершина должна иметь только чётное число рёбер.

Пример 2. Является ли полный граф с одинаковым числом n рёбер, которым инцидентна каждая вершина, эйлеровым графом? Объяснить ответ. Привести примеры.

Ответ. Если n — нечётное число, то каждая вершина инцидентна n-1 рёбрам. В таком случае данный граф является эйлеровым графом. Примеры таких графов на рисунке ниже.

Регулярный граф

Регулярным графом называется связный граф, все вершины которого имеют одинаковую степень k. Таким образом, на рисунке к примеру 2 изображены примеры регулярных графов, называемых по степени его вершин 4-регулярными и 2-регулярными графами или регулярными графами 4-й степени и 2-й степени.

Число вершин регулярного графа k-й степени не может быть меньше k+1. У регулярного графа нечётной степени может быть лишь чётное число вершин.

Пример 3. Построить регулярный граф, в котором самый короткий цикл имеет длину 4.

Решение. Рассуждаем так: для того, чтобы длина цикла удовлетворяла заданному условию, требуется, чтобы число вершин графа было кратно четырём. Если число вершин равно четырём, то получится граф, изображённый на рисунке ниже. Он является регулярным, но в нём самый короткий цикл имеет длину 3.

Увеличиваем число вершин до восьми (следующее число, кратное четырём). Соединяем вершины рёбрами так, чтобы степени вершин были равны трём. Получаем следующий граф, удовлетворяющий условиям задачи.

Гамильтонов граф

Гамильтоновым графом называется граф, содержащий гамильтонов цикл. Гамильтоновым циклом называется простой цикл, проходящий через все вершины рассматриваемого графа. Таким образом, говоря проще, гамильтонов граф — это такой граф, в котором можно обойти все вершины и каждая вершина при обходе повторяется лишь один раз. Пример гамильтонова графа — на рисунке ниже.

Пример 4. Задан двудольный граф, в котором n — число вершин из множества A, а m — число вершин из множества B. В каком случае граф будет эйлеровым графом, а в каком случае — гамильтоновым графом?

Ответ. Если n и n — чётные, то граф будет эйлеровым. Если n = n , то граф будет гамильтоновым.

Взвешенный граф

Взвешенным графом называется граф, вершинам и (или) рёбрам которого присвоены «весы» — обычно некоторые числа. Пример взвешенного графа — транспортная сеть, в которой рёбрам присвоены весы, означающие стоимость перевозки груза по ребру и пропускные способности дуг. Пример взвешенного графа на рисунке ниже.

Графы-деревья

Деревом называется связный граф без циклов (рисунок ниже). Любые две вершины дерева соединены лишь одним маршрутом.

Число q рёбер графа находится из соотношения

где n — число вершин дерева.

Приведённое соотношение выражает критическое значение числа рёбер дерева, так как, если мы присоединим к дереву ещё одно ребро, то будет создан цикл, а если уберём одно ребро, то граф-дерево разделится на две компоненты. Граф, состоящий из компонент дерева, называется лесом.

В виде графов, особенно в виде деревьев, строятся многие математические модели, о которых также можно узнать на нашем сайте.

Образование петли и нарушение работоспособности локальной сети с помощью программного обеспечения GNS3

Дисклеймер : Мы не несем ответственность за Ваши действия и не призываем Вас к каким-либо действиям! Все материалы взяты с открытых источников, опубликованы для образовательных целей.

Оглавление

1. Широковещательный шторм в состоянии петли
2. Методы предотвращения
3. Создание широковещательного шторма (петли)
4. LLMNR
5. Анализ последствий

1. Широковещательный шторм в состоянии петли

Петля (или кольцо) в локальной сети — это ситуация, при которой часть информации от коммутатора не рассылается по компьютерам, а кочует по двум параллельным маршрутам, как бы замыкающимся в кольцо. Данные при этом бесконечно кружатся по этому кольцу, постепенно увеличиваясь в размерах и забивая весь канал. Петля является крайне неприятным явлением для локальной сети или её отдельного участка и требует немедленного решения. Для большего понимания простейшая схема петли представлена ниже.

Рис.1 Пример петли в локальной сети

Рис. 2 Пример топологии сети

Пример топологии, рассматриваемой сети, изображен на рисунке 2.

Компьютер ПК-1 отправляет кадр (frame) по сети через коммутатор компьютеру ПК-N. Коммутатор получает кадр и в таблицу коммутации заносит адрес компьютера ПК-1 с портом. Коммутатор не знает где расположен порт получателя кадра, кроме порта, из которого этот кадр был получен. Соответственно, кадр получает ПК-N и получает виртуальный коммутатор GNS3 (далее будет подробно показано, как реализовать виртуальную сеть с помощью GNS3). Виртуальный коммутатор GNS3, который расположен в ПК-N, производит аналогичные действия. Компьютеры расположенные в локальной сети получают несколько кадров — один от коммутатора локальной сети, другой от виртуального коммутатора. Одновременно с этим, копию кадра от коммутатора локальной сети получает виртуальный коммутатор GNS3. Так как для виртуального коммутатора копия является “новым” кадром, то он производит стандартный процесс коммутации кадра. Тем самым происходит бесконечное циркулирование кадра между сегментами сети.

2. Методы предотвращения

Единственной возможностью прекратить циркулирование фрейма между сегментами сети является выключение одного из каналов связи между ними. Данную функцию реализует протокол STP, который оставляет между сегментами только один возможный канал связи между сегментами сети.

3. Создание широковещательного шторма (петли)

Рассмотрим проблему создания петли в сетевом программном эмуляторе GNS3 . GNS3 позволяет комбинировать виртуальные и реальные устройства, используемые для моделирования сложных сетей. Он использует программное обеспечение эмуляции Dynamips для имитации Cisco IOS . Для создания петли воспользуемся одним из способов подключения GNS3 к реальной физической сети. Этот способ возможен, если компьютер подключен к коммутатору (к локальной сети). Схема изображена на рисунке 3.

Рис. 3 Схема соединения 2 хостов и 1 коммутатора

У хостов в качестве интерфейса указываем “ nio_gen_eth:Ethernet N ”.

Перед этим проведем анализ трафика в сети с помощью ПО Wireshark (рис. 3).

Рис.4 Анализ трафика в сети с помощью Wireshark

В среднем в сети проходит 5-10 пакетов в секунду. Основной пакет — это LLMNR , который в последствии будет являться причиной нарушения работоспособности коммутатора. Сначала стоит разобрать сам протокол LLMNR .

4. LLMNR

LLMNR , англ. Link-Local Multicast Name Resolution — протокол стека TCP/IP , основанный на формате пакета данных DNS , который позволяет компьютерам выполнять разрешение имен хостов в локальной сети. Для LLMNR выделены порты 5355/UDP и 5355/TCP, в IPv4 выделен широковещательный адрес 224.0.0.252 и MAC-адрес 01-00-5E-00-00-FC, в IPv6 — FF02:0:0:0:0:0:1:3 (сокращённая запись — FF02::1:3) и MAC-адрес 33-33-00-01-00-03.

Рис. 5 Структура заголовка пакета LLMNR

Служба LLMNR ( Link-Local Multicast Name Resolution ) позволяет организовать одноранговое разрешение имен в пределах одной подсети для IPv4 , IPv6 или обоих видов адресов сразу без обращения к серверам, на что не способны ни DNS , ни WINS . WINS предоставляет как клиент-серверную, так и одноранговую службу разрешения имен, но не поддерживает адреса IPv6 . DNS , с другой стороны, поддерживает оба тина адресов, но требует наличия серверов. Разрешение имен LLMNR , работает для адресов IPv6 и IPv4 в тех случаях, когда другие службы разрешения имен недоступны, например, в домашних сетях, в небольших предприятиях, во временных сетях или корпоративных сетях, где по каким-то причинам недоступны DNS -службы. Поскольку трафик LLMNR не проходит через маршрутизаторы, вы не рискуете случайно заполнить им сеть.Как и WINS , LLMNR позволяет преобразовать имя хоста в IP -адрес. По умолчанию LLMNR включен на всех компьютерах под управлением Windows . Эти компьютеры прибегают к LLMNR , если попытки узнать имя хоста через DNS окончились неудачей. В результате, разрешение имен в Windows работает следующим образом:

1. Хост посылает запрос на первичный DNS -сервер. Если он не получает ответа или получает сообщение об ошибке, он по очереди посылает запросы на все вторичные DNS — серверы. Если и это не помогло, разрешение имени передается LLMNR .
2. Хост посылает многоадресный UDP -запрос, запрашивая IP -адрес для нужного имени компьютера. Этот запрос идет только по локальной подсети.
3. Каждый компьютер локальной подсети, поддерживающий LLMNR и сконфигурированный для ответа на поступающие запросы, сравнивает имя со своим хост-именем. Если они не совпадают, компьютер отбрасывает запрос. Если имена совпадают, компьютер пересылает исходному хосту одноадресное сообщение с ІР -адресом.

5. Анализ последствий

Компьютеры с LLMNR должны проверять уникальность своих имен в подсети. В большинстве случаев это происходит при запуске, восстановлении из спящего режима или при смене параметров сетевого интерфейса. Если компьютер еще не проверил уникальность своего имени, он должен указывать это в ответе на запрос. После создания петли в GNS3 (рис. 3), увидим некоторые особенности в Wireshark (рис. 6).

Рис. 6 Количество пакетов в сети

Рис. 7 Загруженность пропускной способности канала передачи

Рис. 8 Отключение сетевых дисков №1 и №2

Рис. 9 Анализ трафика с помощью Wireshark после создания петли

После создании петли сразу же в сети наблюдается рост количества пакетов к экспоненциальному росту их числа и парализует работу сети. Это состояние в сети называется широковещательный шторм. Широковещательный шторм — лавина широковещательных пакетов (на втором уровне модели OSI — кадров). Считается нормальным, если широковещательные пакеты составляют не более 10 % от общего числа пакетов в сети.Довольно часто к широковещательному шторму приводят петли в сети при неправильной настройке канального протокола Spanning Tree . Spanning Tree Protocol (STP) — канальный протокол. Основной задачей STP является устранение петель в топологии произвольной сети Ethernet, в которой есть один или более сетевых мостов, связанных избыточными соединениями. STP решает эту задачу, автоматически блокируя соединения, которые в данный момент для полной связности коммутаторов являются избыточными.