Самые простые узлы: Эффективные веревочные узлы, их виды и способы вязки

Содержание

Эффективные веревочные узлы, их виды и способы вязки

В этой статье мы начнем показывать и рассказывать о веревочных узлах, их видах и разных способах их вязки, информация будет переводческий обновляется по мере отснятия новых видео-инструкций. Порой человека узлы преследуют на каждом шагу, выходя из дома, мы завязываем галстук и ботинки, в быту и на природе, нам приходиться вязать узлы. Любой рыбак или охотник уже умеет завязывать различные узлы для своих нужд. А в альпинизме или в морском деле, люди просто обязаны уметь завязывать с десяток узлов.

Узлы существую для разных целей и назначений, создание петель, которые затягиваются или нет, соединение веревок одинакового или различного диаметра, для привязывания веревки к различным объектам и т.д. Но чтобы правильно вязать узлы, нужна практика. И лучше отказаться от узла, и воспользоваться другим, если вы, хоть немного сомневаетесь в его вязке. Мы начнем с самых простых узлов и будем с каждым новым узлом приближаться к более сложным узлам.

Простой узел / Simple Knot

Простой узел, служит для соединения веревок и является составным элементом многих узлов, также его можно завязать на конце веревки, для предотвращения ее распускания. Пожалуй, это самый простейший из всех узлов и самый маленький. Но при натяжении троса узел сильно затягивается и порой его трудно развязать. Простой узел сильно изгибает веревку, что уменьшает прочность троса более чем в 2 раза. Но, тем не менее, это самый популярный узел.

Прямой узел (Рифовый) / Reef Knot

Прямой узел, служит для соединения веревок примерно одинакового диаметра. Связывать веревки разного диаметра этим узлом не безопасно, так как тонкий трос будет рвать более толстую веревку. Прямой узел был известен еще в пять тысяч лет до нашей эры в Египте. А древни греки и римляне, называли его Геракловым, потому что так мифический герой Геракл завязывал шкуру льва на своей груди. У прямого узла есть четыре варианта вязки, но достаточно знать и уметь вязать один из них. На коренных конца обязательны контрольные узлы.

Узел Хантера (Охотничий узел)/ Hunter’s Bend

В 1968 году английский доктор Эдвард Хантер (Edward Hunter) случайно изобрел узел, который отлично держится на тросах и даже на синтетической леске. По существу это было удачное сплетение двух простых узлов завязанных на концах двух веревок. Это изобретение в определённых кругах вызвало сенсацию, а британские патентоведы выдали Эдварду за это изобретение патент. Узел Хантера держится на всех веревках в особенности на мягких, а также на лентах и лесках. Автор книги «Морские узлы» Л. Н. Скрягин дал этому узлу другое название — «Охотничий узел» так как Фамилия Hunter с английского переводиться как охотник.

Встречная восьмерка / Cross Eight Knot

Еще один из древнейших узлов для связывания двух веревок. У этого узла есть и другое название «фламандский узел». Это надежный и прочный узел, он практически не уменьшает прочность веревки. Для начала на конце одной из веревки вяжут восьмерку, а затем ходовым концом второй веревки повторяют все изгибы восьмерки на первой веревке и пропускают его в сторону коренного конца. После этого затягивают. Встречную восьмерку сравнительно легко развязать.

Узел Грейпвайн / Grapevine Knot

Грейпвайн является самым прочным из узлов предназначенных для связывания веревок одинакового диаметра. Этот узел имеет наименьший коэффициент ослабления веревок в 5%, таких показателей нет у других узлов. При вязке узла Грейпвайн можно обойтись без контрольных узлов, он всё равно остается довольно безопасным.

Узел Штык / Hitch Knot

Этот узел представляет собой незатягивающуюся петлю, которая может держать нагрузку, действующую почти в любом направлении. Еще один главный плюс этого узла в том, что его можно легко развязать даже под нагрузкой, что очень удобно. Сделайте полтора оборота веревки вокруг дерева, столба или даже камня. Ведите ходовой конец поверх коренного конца, заведите его вниз и пропустите из-под коренного конца в образовавшуюся петлю (так у вас получился шлаг). Затяните и сделайте еще один шлаг, а в конце обязательно завяжите контрольный узел.

Узел Быстроразвязывающиеся / Highwaymans Hitch

Следующий узел может носить названия: пиратский узел, ведерный узел. Этот узел достаточно надежный, если правильно завязан, также его можно очень легко и быстро развязать, если потянуть за ходовой конец. Рекомендуется для временного крепления, где нужно быстро развязать узел. Либо можно использовать в ситуациях при спуске, где нужно вернуть веревку после спуска, дёрнув за ходовой конец.

Схватывающий узел Прусика / Prusik Knot

Этот узел главным образом применяется в качестве страховки, при спуске или подъеме по веревке. В случае срыва человека во время спуска этот узел затягивается и предотвращает его падение. А при подъеме по веревке этот узел можно использовать как жумар. Подтягивая узел снизу вверх, при нагрузки узел затянется и будет держать человека. Узел был изобретен Карлом Прусиком президентом Австрийского Альпклуба в 1931 году и хорошо зарекомендовал себя в альпинизме и горном туризме. Но узел плохо работает на мокрой и обледенелой веревке.

Австрийский проводник / Butterfly Loop

Узел применяется в тех случаях, когда нужно сделать петлю на середине веревке, для создания точки крепления в случае страховки или если нужно отделить перетертый участок веревки. У этого узла есть также и другие названия: Альпийская бабочка, Узел среднего, Срединный проводник, Срединный проводник.

Узел Булинь (Беседочный узел) / Bulin Knot

Это один из самых старых и популярных узлов. Булинь можно с уверенностью назвать «королем узлов» за его простоту и надежность. Этот узел вяжется на конце веревки и является надежной не затягивающейся петлей. Беседочный узел применяется в морском деле, альпинизме и туризме. Также очень полезно будет уметь завязывать это узел одной рукой, что может пригодиться вам в экстремальной ситуации.

Шкотовый и Брамшкотовый узел / Sheet Bend

Эти узлы применяются для связывания веревок, как различного диаметра, так и одинакового. Узлы быстро и просто вяжутся. Также для этих узлов обязательны контрольные узлы.

Заячьи уши (Двойной проводник) / Bunny Ear Knot

Это узел, который напоминает собой двойной булинь. Заячьи уши образуют две незатягивающийся петли. Этот узел не требует контрольных узлов, но после сильной нагрузки его сложно развязать. Применяется в основном в альпинизме и в случае, когда нужно транспортировать пострадавшего вниз на небольшую глубину.

Нижняя страховочная система из веревки (Беседка)/ Sit Climbing Harness

Создание нижней страховочной обвязки (беседки), которая, в зависимости от ситуации и доступного снаряжения, может использоваться самостоятельно, или как часть раздельной полной страховочной системы. Полная раздельная страховочная система состоит из беседки и грудной обвязки.

ТОП-14 узлов для скалолазания и альпинизма

С нашей подборкой из 14 узлов с описаниями и иллюстрациями вы станете намного более подкованными в этом вопросе. К прочтению очень рекомендуется.

Основные узлы, используемые в альпинизме

1. Прямой узел

Под нагрузкой сильно затягивается. Самопроизвольно развязывается – «ползёт», особенно на мокрых, жёстких и обледенелых верёвках. Используется для связывания верёвок одинакового диаметра. Использование без контрольных узлов недопустимо. При больших нагрузках рекомендуется вставлять в середину узла какой-либо предмет, препятствующий сильному затягиванию (кусок палки, ветки, альпинистский карабин, скальный крюк).

2. Брамшкотовый узел

Надёжный узел, под нагрузкой не затягивается, «ползёт» при переменных нагрузках. Используется для связывания верёвок как одинакового, так и разного диаметров. Обязательны контрольные узлы.

3. Грейпвайн

Надёжный узел. Под нагрузкой сильно затягивается. Используется для связывания веревок одинакового и разного диаметров.

4. Проводник

Легко вяжется как на конце верёвки, так и в середине, может вязаться одним концом. Под нагрузкой сильно затягивается, «ползёт», особенно на жёсткой веревке. Используется для крепления верёвочной петли к чему-либо. При использовании узла для организации связок необходим контрольный узел. Для облегчения развязывания после использования рекомендуется в сплетение узла вставлять крюк, вщёлкивать карабин или другой предмет.

5. Восьмёрка-проводник

Легко вяжется как на конце веревки, так и в середине, может вязаться одним концом. Под нагрузкой сильно не затягивается, «не ползёт». Используется для образования надежной петли.

6. Заячьи уши

Начинают вязать так же, как и проводник (восьмёрка-проводник). Второй вариант предпочтительнее, так как в данном случае верёвка не так сильно затягивается. Образует двойную петлю, что увеличивает её прочность на разрыв, «не ползёт», под нагрузкой сильно затягивается. Используется везде, где нужна прочная петля.

7. Булинь

Простой и надежный узел, под нагрузкой сильно не затягивается. «Ползёт» при переменных нагрузках. Применяется для крепления веревки к кольцам, проушинам, для обвязывания вокруг опоры (дерево, столб, камень).

8. Узел Пруссика

Узел свободно перемещается, при нагрузке затягивается, после снятия нагрузки легко приводится в исходное состояние. Плохо держится на жёстких веревках, совершенно не держится на обледенелых верёвках. Не любит рывков, так как из-за проскальзывания витки узла могут оплавиться. Используется в альпинизме для организации самостраховки. Узел вяжется веревкой диаметром 5-6 мм на верёвке диаметром 9-12 мм. При использовании узла на обледенелой верёвке необходимо закончить вторую (верхнюю) половину узла одним оборотом.

Вариант 1

Вариант 2

9. Австрийский схватывающий узел

То же, что и для узла Пруссика. Используется для натягивания верёвки при организации переправы.

10. Петля Гарда

Используется для страховки, торможения и натягивания веревки. Применяется при любом состоянии веревки. Хорошо фиксирует нагруженную веревку. Плохо держит динамическую верёвку при натяжении переправы. Силу торможения в узле регулируют подачей свободного конца в узел или его придерживанием.

11. Саморазвязывающийся узел

Используется при наведении переправы. Вяжется из отрезка основной верёвки. Надёжен, хорошо развязывается даже под большой нагрузкой (1 – направление затягивания, 2 – направление развязывания). Чтобы избежать случайного развязывания петлю контруют через карабин или рифовым узлом.

12. Контрольные узлы (скользящий, глухой, карабинный)

Препятствуют самопроизвольному развязыванию других узлов. Используются всегда, когда есть сомнения в надёжности какого-то узла (особенно на жестких, грязных, мокрых и обледенелых веревках). Для предотвращения сползания контрольного узла к основному используется глухой (в, г, д) контрольный узел.

Карабинные контрольные узлы (слева направо): одинарный (1 – карабин, 2 – конец основной верёвки под нагрузкой, 3 – конец верёвки для развязывания узла), с контрольным узлом (второй узел из петли первого узла), использование карабина в качестве контрольного узла.

13. Маркировка верёвки

Простой удобный узел, позволяет держать веревку в компактном состоянии. Незаменим при транспортировке веревки. Короткие верёвки удобно маркировать способом (1), длинные верёвки — способом (2). Вяжется на любых верёвках, лентах.

14. Выбленочный узел («Стремя»)

Под нагрузкой не затягивается. При переменных нагрузках «ползёт», при постоянной нагрузке работает надёжно. Удобен для привязывания верёвки к любому количеству опор (столбов, деревьев и так далее). Для повышения надёжности соединения свободным концом делают дополнительный оборот вокруг опоры (г).

Легко вяжется и развязывается. Петли узла используют в качестве опоры для ног при подьёме по закреплённой веревке – 1. Удобен при спасательных работах для обеспечения торможения верёвки и вязки носилок из подручных средств. Может использоваться для предотвращения скольжения (перетирания) верёвки – 2.

10 самых полезных в жизни узлов

Когда-то мастерство такелажника ценилось наравне с опытными штурманами. За специалистами в узлах охотились морские компании, а на судне такой человек ценился куда больше обычного матроса. Сегодня, мастерство вязания узлов понемногу уходит в прошлое, однако даже самые базовые навыки этого старинного ремесла — вязания морских узлов — могут оказаться бесценными в разных ситуациях. Перед вами 10 узлов, которые незаменимы и в морском переходе, и в обычной жизни.

Прямой узел

Этим узлом пользовались древние египтяне еще за три тысячи лет до нашей эры, а также древние греки и древние римляне. Прямой узел — это два полуузла, последовательно завязанных один над другим в разные стороны. Если нагрузка на связанные тросы очень большая или тросы намокли, узел сильно затягивается, однако даже намокший и сильно затянутый, развязывается очень просто, за 1-2 секунды.

Плоский узел

Издавна считался одним из самых надежных узлов для связывания тросов разной толщины. Имея восемь переплетений, плоский узел никогда сильно не затягивается, не ползет и не портит трос, поскольку не имеет крутых перегибов, и нагрузка, приходящаяся на тросы, по узлу распределяется равномерно. После снятия нагрузки на трос этот узел легко развязать.

Восьмерка

Этот классический узел составляет основу полутора десятка других, более сложных узлов различного назначения. Он может применяться в качестве стопора на конце троса (в отличие от простого узла он даже при сильной тяге не портит трос и его всегда можно легко развязать) или, например, для веревочных ручек деревянного ведра или бадьи. Восьмеркой даже можно скреплять струны к колкам скрипок, гитар и других музыкальных инструментов.

Португальский булинь

Применяется, когда нужно завязать на одном конце сразу две петли. Например, для подъема раненого человека его ноги продеваются в петли, а коренным концом (при вязании узлов действуют так называемыми ходовыми концами тросов, а те концы, вокруг которых обносятся ходовые концы, называют коренными) вокруг груди под мышками вяжется полуштык. В этом случае человек не выпадет, даже если будет без сознания.

Улучшенный кинжальный узел

Считается одним из лучших узлов для связывания двух тросов большого диаметра, так как весьма несложен по своей схеме и достаточно компактен, когда затянут. В затянутом состоянии два ходовых конца обоих тросов торчат в разные стороны. Кинжальный узел несложно развязать, если ослабить одну из крайних петель.

Фламандская петля

Представляет собой прочную и легко развязываемую петлю на конце троса, будучи завязанной восьмеркой на сложенном вдвое тросе. Фламандская петля пригодна для вязки как на толстых, так и на тонких тросах. Она почти не ослабляет прочность троса. Кроме морских дел может применяться и для крепления струн музыкальных инструментов.

Фламандский узел

Фактически это та же восьмерка, но завязанная двумя концами. Фламандский узел — один из древнейших морских узлов, применявшийся на кораблях для соединения двух тросов, как тонких, так и толстых. Даже будучи сильно затянутым, он не портит трос, и его сравнительно легко развязать.

Рыбацкий штык

За пять тысяч лет существования судоходства люди не смогли придумать более надежного узла для привязывания якорного каната к якорю, чем рыбацкий штык. Этот проверенный многовековым опытом морской практики узел также можно спокойно применять во всех случаях при работе с тросами, когда они подвержены сильной тяге.

Стопорный узел

Этот вид морского узла предназначен для увеличения диаметра троса, чтобы предотвратить его выскальзывание из блока, так как он не скользит и надежно держит. Чтобы стопорный узел стал еще больше по размерам (например, когда диаметр отверстия через который проходит трос, намного больше диаметра троса) можно завязать узел с тремя петлями. Также он может пригодиться, когда нужно сделать удобную ручку на конце троса.

Удавка

Издавна один из самых незаменимых узлов в парусном флоте. Удавкой обвязывали в воде бревна для буксировки, ее применяли для погрузки цилиндрических по форме предметов, грузили рельсы и телеграфные столбы. Более того, этот проверенный многовековым опытом на море узел издавна находит себе применение и на берегу — не зря на многих иностранных языках его называют «лесной узел» или «бревенчатый узел». Удавка с полуштыками — надежный и очень прочный узел, который исключительно сильно затягивается вокруг поднимаемого предмета.

Самые простые и прочные узлы для выживания | Бризмаркет.ру

Оказавшись в экстремальной ситуации, человеку требуется много умений и опыта, или хотя бы знаний для того, чтобы суметь в этой ситуации выжить. Сегодня поговорим о ситуациях, когда вам понадобятся навыки завязывания прочных узлов. Крепких и надежных узлов существует великое множество, как простых, так и сложных. В данной статье мы приведем лишь примеры простых, но достаточно надежных узлов, которым легко можно обучиться и которые даже могут спасти жизнь.

Схема беседочного узла

Беседочный узел для спасения упавшего в воду

Если вдруг вы по какой-либо причине оказались за бортом корабля или любого другого водного транспорта, то чтобы выбраться из воды, скорее всего вам бросят спасательную веревку. Но держаться за мокрую веревку мокрыми руками, к тому же в обессиленном состоянии, выглядит не очень надежно. Поэтому в этом случае нужно веревку вокруг себя обвязать, чтобы спасатели просто вытянули вас наверх. И сделать это надо так, чтобы веревка не развязалась на полпути. Для этого вам можно научиться завязывать беседочный узел, или как его еще называют – незатягивающаяся петля на конце троса. Такой узел, конечно, можно использовать не только в воде – он надежно удержит веревку вокруг вас и при самостраховке на суше.

Беседочный узел совсем не сложный и его можно завязать даже одной рукой всего за несколько секунд:

обмотайте веревку вокруг себя,
возьмите свободный конец и образуйте на нем петлю по направлению сверху вниз,
просуньте конец веревки в петлю наверх,
обогните свободным концом сзади основную веревку,
просуньте основной конец в ту же петлю, но теперь вниз,
туго затяните узел.

Схема беседочного узла

Затягивающаяся петля для спасения лодки

Бывают ситуации, когда спасать приходится кого-то, оказавшегося в лодке далеко от берега – например, лодку унесло сильным течением, или моторная лодка попросту заглохла посреди океана. Тога, соорудив из веревки затягивающую петлю, можно зацепиться лодкой к спасательному судну и благополучно отбуксироваться на берег.

Затягивающая петля вяжется следующим способом:

сделать из свободного конца веревки две петли, направленные в разные стороны,
обе петли на месте пересечения обмотать свободным концом несколько раз,
просунуть конец веревки в верхнюю петлю по направлению вверх,
затянуть петлю.

Беседочный узел

Узел-наручники для фиксации рук и ног пострадавшего

В экстремальных ситуациях в лесу или в горах часто случаются переломы или вывихи. Чтобы эвакуировать пострадавших, поврежденные конечности нужно зафиксировать. Для этого есть очень простой узел, который так и называется – наручники. Им можно прочно, но в то же время не туго, связать между собой руки или ноги пострадавшего, обеспечив тем самым их фиксацию на время переноса с места происшествия до больницы.

Чтобы завязать узел-наручники нужно выполнить всего несколько простых действий:

сложить из веревки две петли, расположив их зеркально друг другу,
накрыть одну петлю другой,
пропустить петли друг через друга,
затянуть узел, отрегулировав необходимый размер петель,
завязать на конце удерживающий простой узел.

Простой и плоский узел для связывания двух веревок

Когда катастрофически не хватает длины одной веревки — для эвакуации из горящего здания, или при экстренной необходимости горного спуска или экстремального подъема, или же при необходимости транспортировки какого-либо груза на высоту т.д., то можно соорудить веревку из всех подручных средств, соединив их в одну длинную и главное прочно связанную. Для этого можно использовать, например, прямой или плоский узлы.

Схема прямого узла

Прямой узел:

положить веревки навстречу концами друг к другу,
левую веревку наложить на правую, затем подложить под нее и приподнять наверх,
свободный конец правой веревки подложить под конец левой веревки,
левую веревку просунуть в образовавшуюся петлю от правой веревки (сначала под веревку, потом выйти поверх нее),
обратите внимание, что узел должен быть абсолютно симметричным!
затянуть концы веревок.

Схема плоского узла

Плоский узел:

конец одной веревки подкладывается под саму веревку, образуя небольшую петлю,
конец второй веревки подкладывается под петлей первой веревки, проходит над ее основанием и выходит под концом петли,
тот же конец второй веревки, пройдя под свободным концом первой веревки, проходит над петлей, заходит в нее, подкладывается под свою же веревку, которая уже есть в петле, и выходит поверх петли,
короткие концы узла крепко затягиваются.

Привязочные узлы для крепления веревки к дереву

Не всегда удобно, и не всегда есть кому держать веревку с противоположной стороны. Иногда веревку приходится прочно привязывать, например, к тому же дереву. Когда ставите палатку или сооружаете убежище, делаете растяжки для тента — приходится привязывать веревку к колышкам. И даже просто привязать к дереву животное.

Схема выбленочного узла

Сделать это можно по-разному, например, с помощью выбленочного узла:

веревку оберните вокруг дерева без натяжки, образовав петлю,
обернуть веревку еще раз, образовав сверху вторую петлю,
свободный конец веревки просунуть под вторую петлю,
затянуть веревку с разных сторон.

Схема узла-штыка

Более надежный привязочный узел – узел штык:

обернуть веревку вокруг столба,
сделать первую петлю, проведя конец веревки сначала поверх основной, потом обратно под основной, и вывести конец веревки сквозь получившуюся петлю изнутри,
аналогично сделать вторую петлю,
конец веревки затянуть, при этом на конце сделать контрольный узел или стянуть конец веревки с основной веревки жгутом.

Схема бочечного узла

Бочечный узел для подъема или спуска тары с водой

Если есть необходимость спустить вниз или, например, набрать из колодца ведро с водой, то для этого есть специальный удерживающий узел, который называется бочечный.

Бочечный узел начинают вязать, оставив значительную часть веревки для его плетения:

отмотать достаточную длину веревки, завязать полуузел,
развести стороны полупетли узла и обмотать ими ведро посередине,
нижнюю часть пели расправить ровно по центру дна ведра,
свободные концы веревки связать прямым узлом или, если используете один конец веревки, то беседочным узлом.

_______

Другие статьи на канале:

Что делать при поражении электрическим током?

Спасение утопающих: как спасти человека и не погибнуть при этом самому

Как выжить при кораблекрушении…

Как сплавляться по реке – советы для начинающих. Часть 1

Как сплавляться по реке — советы для начинающих. Часть 2

Если волна уносит в море…

Тепловой удар – причины и симптомы, первая помощь, меры профилактики

Узлы для туризма

Для преодоления препятствий (спуски, подъемы, переправы, траверсы и т.д.) в путешествиях, особенно горных, применяются веревки, карабины, страховочные системы и различные узлы. Каж-дому туристу важно знать, как вяжется и где применяется тот или иной узел. Узлы можно классифицировать по их назначению.

1. Узлы для связывания веревок одинакового диаметра: <прямой>, <ткацкий>, <встречный>, <грейпвайн>.

2. Узлы для связывания веревок разного диаметра: <академический>, <брамшкотовый>.

3. Узлы для страховки (незатягивающиеся петли): <простой проводник>, <восьмерка>, <серединный австрийский проводник>, <двойной проводник>.

4. Узлы для привязывания веревок к опоре: <удавка>, <булинь>, <стремя>.

5. Вспомогательные узлы: <схватывающий>, <стремя>. Узел <стремя> может применяться в двух случаях, но способы вязки будут разные.

Прямой узел можно вязать двумя способами.

1. Одной веревкой делается петля (рис. 54, а), а второй веревкой необходимые обороты, чтобы получить узел, как на рисунке 54, б. Ходовые концы должны быть длиной 15-20 см, чтобы можно было завязать контрольные узлы (рис. 54, д). Если один ходовой конец будет сверху, а другой снизу, или наоборот, то узел завязан не-правильно. Ходовые концы должны выходить либо только сверху, либо только снизу.

2. Две веревки накладываются друг на друга и завязываются два простых узла в разные стороны (рис. 54, в, г). Если узлы завязаны в одну сторону, то получается <бабий узел> (рис. 54, е). Далее на концах завязываются контрольные узлы (рис. 54, д).

Ткацкий узел

Берутся две веревки одинакового диаметра, накладываются друг на друга, затем вяжется контрольный узел сначала с одной стороны (рис. 55, а), потом с другой (рис. 55, 6). Далее узлы стягиваются и на концах завязываются контрольные узлы (рис. 55, в).

Встречный узел

Берем две веревки одинакового диаметра, на конце одной вя-жется простой узел (рис. 56, а), затем второй веревкой навстречу ходовому концу первой веревки полностью повторяем узел, чтобы он получился двойным и ходовые концы выходили в разные сто-роны (рис. 56, б). После этого узел затягивается, контрольные узлы обычно не вяжутся (рис. 56, в).

Узел грейпвайн

Две веревки одинакового диаметра накладываются друг на дру-га, завязывается как бы двойной контрольный узел с одной сто-роны (рис. 57, а), затем то же самое с другой (рис. 57, б). Узлы стягиваются (рис. 57, в). Контрольные узлы не вяжутся. Правиль-ный рисунок узла показан на рисунке 57, г.

Брамшкотовый узел

Берем две веревки разного диаметра, из более толстой веревки делаем петлю, а ходовым концом тонкой обкручиваем ее так, как показано на рисунке 58, а, б. Затем узел затягивается, расправля-ется, и на обоих концах вяжутся контрольные узлы (рис. 58, в).

Академический узел

Берем две веревки разного диаметра, более толстой делаем пет-лю, а ходовым концом тонкой веревки обкручиваем петлю так, как показано на рисунке 59, а, б. Узел затягивается, расправляет-ся, на обоих концах вяжутся контрольные узлы (рис. 59, в).

Узел простой проводник

Вяжется одной веревкой, которая складывается вдвое и на конце ее завязывается простой узел (рис. 60, а, б), чтобы получилась петля. Ниже завязывается контрольный узел (рис. 60, в).

Узел восьмерка

Вяжется одной веревкой. Она складывается вдвое и на конце завя-зывается узел, напоминающий цифру восемь (рис. 61, а, б). Узел рас-правляется, затягивается. Контрольный узел не вяжется (рис. 61, в).

Узел срединный австрийский проводник

Узел вяжется на одной веревке. Веревка берется за середину, затем поворотом на 360° из нее складывается восьмерка (рис. 62, а), вершина которой опускается вниз и протаскивается, как пока-зано стрелкой на рисунке 62, б, чтобы вышла петля. Для того что-бы получился правильный узел (рис. 62, в), нужно растянуть кон-цы веревки в разные стороны. Контрольный узел не вяжется.

Узел двойной проводник, или заячьи уши

Вяжется на одной веревке. Веревка складывается вдвое, на ней вяжется <пустышка> (рис. 63, а), затягивается (рис. 63, в) и завя-зывается так, чтобы она развязалась, если дернуть ее за петлю. В том случае, когда <пустышка> будет завязана наоборот, узел <двой-ной проводник> не получится. Затем нижняя петля проносится, как показано стрелкой на рисунке 63, б, чтобы через нее прошли Две верхние петли, и стягивается за верхние петли к узлу (рис. 63, в).

Правильно завязанный узел показан на рисунке 63, г. Необходимо следить, чтобы при завязывании узла не было перехлеста веревок. <Двойной проводник> не имеет контрольных узлов.

Узел удавка

Узел вяжется одной веревкой вокруг опоры. Опора относится сначала ходовым концом, который служит для прикрепления ве-ревки, а затем ее рабочим концом, которым непосредственно пользуется турист (рис. 64, а). Далее ходовым концом веревки де лается несколько оборотов вокруг рабочего конца (не менее трех и завязывается контрольный узел (рис. 64, б). Затем узел затягивается.

Узел стремя

Узел вяжется одним концом веревки вокруг опоры. Ходово: конец веревки обносится вокруг опоры, затем вяжется так, как показано на рисунке 65, а. После этого узел затягивается и закрепляется контрольным узлом (рис. 65, б). Если узел <стремя> используется при прикреплении к опоре, он затягивается как можно сильнее, а контрольный узел вяжется как можно ближе к опоре.

Узел <стремя> может применяться как точка опоры для ноги при подъеме из трещин. Он удобнее <проводника> и <восьмерки>, потому что легче развязывается и его мож-но завязать даже одной рукой (рис. 66, а, б).

Узел булинь

Вяжется одним концом верев-ки вокруг опоры. Отступив от края

веревки нужное расстояние, делают петлю поворотом веревки на 180° по часовой стрелке, затем опора обносится ходовым концом (на рисунке показано крестиком) и конец продевается в образо-вавшуюся петлю (рис. 67, а). Следующее действие: ходовым кон-цом обносится рабочая веревка и продевается в петлю с обратной стороны (рис. 67, б). Узел затягивается и завязывается контрольный узел (рис. 67, в).

<Булинь> может быть завязан и другим способом, с помощью <пустышки>. Для этого вместо петли завязывается <пустышка> так, чтобы она развязывалась при рывке за рабочий конец, а не за ходовой. Опора обносится ходовым концом (рис. 68, а). Затем он проносится в петлю <пустышки>, и при натягивании рабочего конца петля <пустышки> вместе с ходовым концом проходит через узел (рис. 68, б). На получившемся узле <булинь> остается только завя-зать контрольный узел (рис. 68, в).

Схватывающий узел

Узел завязывается репшнуром (6 мм) на основной веревке (ди-аметром 10-12 мм). Репшнур складывается пополам, им обносит-ся веревка (рис. 69, а, б). Затем операция повторяется (рис. 69, в, г). После этого узел затягивается, распрямляется и завязывается кон-трольный узел (рис. 69, д). Контрольный узел не нужен, если репшнур предварительно завязан в петлю узлом <встречный> или <грейпвайн>.

Иногда <схватывающий> узел завязывается одним концом реп-шнура. Веревка обкручивается одним концом репшнура два раза в одну сторону, затем в другую (рис. 70, а, б, в). Затем узел затягива-ется, распрямляется и обязательно закрепляется контрольным уз-лом (рис. 70, г).

Дополнительные узлы
Узел пустышка

Этот узел можно использовать при завязывании узлов <булинь> и <двойной проводник>, а также как самостоятельный узел (на-пример, при затягивании верха рюкзака). Он быстро и легко развязывается, если потянуть за кон-цы в разные стороны.

Способ вязки. Веревка берется за середину и завязывается простой узел (рис. 71, а), но вместо того, чтобы затянуть концы, делается затягивающаяся петля (рис. 71,6).

Маркировочный узел

Этот узел служит для связывания веревки после того, как она будет сбухтована (рис. 72).

Узел Бахмана

Узел является разновидностью <схватывающего> и может при-меняться в тех же целях. За карабин узел можно вести вниз и вверх, а при резком рывке узел затягивается. Он легко развязывается после снятия нагрузки.

Репшнур вщелкивается в ка-рабин (рис. 73, а), при открытом карабине делается 3-4 оборота (рис. 73, б), затем муфта караби-на закручивается, узел распрям-ляется и затягивается (рис. 73, в).

Карабинная удавка

Узел применяется для привя-зывания веревки к опоре. При-меняется, когда веревку необхо-димо сдернуть после спуска, на-пример.

На конце веревки завязывает-ся <восьмерка>, в нее вщелкива-ется карабин (рис. 74, а), затем

веревка обносится вокруг опоры и карабин вщелкивается в рабо-чий (нагрузочный) конец веревки. Муфта карабина закручивает-ся, и узел затягивается (рис. 74, б).

Источник: Туризм и спортивное ориентирование Л.А.Вяткин г.Москва 2001

схемы плетения основных простых узлов, плоских и квадратных, «Жозефина» и «Фриволите»

Человечеством придумано многочисленное количество узлов, но в технике макраме используется лишь часть из них. Комбинации и повторения тех или иных их видов позволяют создавать оригинальные изделия: браслет, кашпо, панно. Основой для всех этих изделий являются различные нити.

Особенности

Самые простые схемы узелкового плетения известны с древности, когда люди научились использовать узелки для создания одежды и предметов быта. Своё историческое начало и развитие техника макраме получила в Древнем Китае в середине VIII века. В средневековой Европе тоже использовали макраме, так как подобные работы можно увидеть на полотнах художников эпохи Возрождения, но необычайная популярность к этой технике пришла лишь к началу XX столетия.

Кашпо, ковры, абажуры, выполненные плетением нитей, использовались не только в домашних интерьерах, но и были украшениями в культурных заведениях и учреждениях общепита.

Основные инструменты, которые пригодятся в плетении макраме:

ножницы;
небольшая подушка;
булавки;
крючок для вязания;
клей.

Подушку для плетения иногда заменяют куском пенопласта, но нередко мастерицами применяются и специальные дощечки, обтянутые мягкой тканью или поролоном. Нити для макраме используются длинные и прочные, а четкие рельефы получают путем скручивания этих нитей. Если нужно продолжить плетение, а нить закончилась, то ее можно удлинить. Для красоты изделия применяется цветной материал или выполняется окрашивание готовых изделий, но такой подход – редкое явление в макраме.

Клей нужен для обработки некоторых нитей, например, шелковых, для того чтобы в процессе работы нить не распускалась. Для плетения можно использовать обычную шерстяную пряжу, но нити в ее составе должны быть очень жесткими и прочными.

Узлы в макраме нужно скручивать туго, и если материал слабый, то он будет постоянно рваться.

Простые узлы

Базовые узлы макраме позволяют выполнить простейшие изделия, которые можно превратить в основу красивого интерьерного украшения или в бижутерию. Перед началом работы следует усвоить базовые понятия:

основа – это нить, на которой будут закрепляться узлы;
рабочая нить – та, которая используется для создания узла;
для удобства работы все нити нужно на чем-то закрепить, поэтому такая деталь тоже называется основой;
крепление нити на основе называется замочком и выполняется элементом наружу или внутрь изделия.

Узлы макраме подразделяются на основные и дополнительные. Первые элементы представляют собой основу для многочисленных вариаций узоров, рассмотрим некоторые из них.

Репсовый узел

Его строение сходно с одинарным узелком. В рассматриваемой технике он является одним из основных. Формируя последовательно такие узлы, можно получить объемный шнур, который именуется бридой. Бриды подразделяются на горизонтальные или диагональные.

Горизонтальная брида получается из двух рабочих ниток, которые располагаются параллельно основе. Нить для диагональной бриды располагается под углом. Совокупность горизонтальных и вертикальных основ позволяет воплощать интересные геометрические узоры.

Репсовый элемент может быть выполнен вертикально или горизонтально. Первый вариант предполагает использование в качестве рабочей первую в ряду нить. Узел горизонтального типа предполагает применение в качестве основной вторую в ряду нить. Если грамотно использовать сочетание этих узлов, то можно получить бусины различного размера, которые используются для создания бижутерии. Их закрепляют красивой витой нитью и получают простое, но красивое украшение.

Плоский узел

Используется для создания предметов интерьера, внешне выглядит прямым. Узел имеет основное значение в создании многих плоских элементов. Плоские узлы бывают выполнены на левую или правую стороны работы. Ряд односторонних узлов создает скрученный шнур, который может быть использован для изготовления занавесок или бижутерии. В качестве вариации исполнения может быть применен двойной плоский узел.

«Геркулесов» узел

Такой элемент использовался повсеместно еще до появления узелковой техники плетения. В Древней Греции он был основным узлом при изготовлении одежды. Сегодня рукодельницы успешно применяют его при создании красивых панно, мебели и даже ковров.

Чтобы сплести такой элемент, используйте две нити, прикрепленные к основе. Нить слева укладывается горизонтально свисающим концом справа. Вторая нить укладывается поверх этого основания, а конец нити продевается слева в полученную петлю. Правая нитка протягивается в горизонтальном положении так, чтобы ее конец остался слева, а левая нить пропускается под этой свисающей частью. Теперь левая нить должна оказаться на горизонтальном основании правой нити, а ее конец нужно продеть в полученную вторую петлю.

Выполнив эти этапы, «Геркулесов» узел можно затянуть. Этот же узел можно получить и из четырех нитей, а внешний вид его будет похож на декоративный квадратный узел «Фриволите».

Китайские виды

Каждый китайский узел макраме отличается формой, которая имеет собственное значение. В технике плетения часто используются красные нити, которые свидетельствуют о процветании и благополучии.

«Лотос»

Узел, который выполняется по кругу, при этом в работе нет основных или рабочих нитей, так как они все используются для узора. Узлы укладываются по часовой или против часовой стрелки. Эта техника успешно применялась в морской практике, так как получаемый шнур выходил очень прочным.

Для плетения можно использовать разнообразные материалы – веревку, кожу, шерсть.

«Шахматка»

Этот элемент макраме включает в себя квадратные узлы, которые нужно расположить в шахматном порядке. В результате плетения получается полотно с красивым узором, которое применяют для создания корзинок, сумок и даже гамаков. При создании основного квадратного элемента потребуется 4 нити, поэтому для подготавливаемого полотна нужно выбрать количество нитей, кратное этому числу. Для тренировки в плетении используют атласные нити или толстые капроновые шнуры. Изделия с элементами «Шахматка» получаются интересными и необычными.

«Пуговица»

Узел, который часто используется при создании бижутерии. Готовые изделия выглядят более нарядно, если чередовать узлы с бусинами. Этот элемент примечателен тем, что вверху образуется петелька, которую можно оставлять, а можно затягивать.

Основные китайские узлы представляют собой идеальную симметрию и идентичный внешний вид с обеих сторон изделия.

Декоративные варианты

Для создания отдельных изделий или в качестве элемента в общем полотне используются особенно красивые узлы.

«Фриволите»

Узел, который используется в качестве украшения части изделия, когда две нитки поочередно оплетают объект из основных нитей. Основное отличие в технике плетения заключается в закрепления контуров узора специальной петелькой. Для цепочки «Фриволите» можно применять как две, так и четыре нити. В одинарном плетении используется одна основная веревка, которая оплетается второй, в результате чего получаются красивые узоры.

«Фриволите» – простое, но очень изящное плетение, чтобы его выполнить достаточно прикрепить к основе две нити или одну, но сложенную пополам. Левой нитью делается оборот вокруг правой движением вверх. Получается петелька, в которую пропускается левая нить. Элементы затягиваются поочередно, в результате получается целый «столбик» узелков. «Фриволите» из четырех основ образуется при чередовании первой и последней нитей, которые завязываются на центральном основании – нитях, сложенных попарно.

«Жозефина»

Широкий узел, который может использоваться для визуального выделения части полотна. Цепочка из таких узлов подходит и для создания декоративных поясков.

Узел «Жозефина» символически означает благополучие и долголетие, его еще называют узлом счастья и удачи, поэтому украшения с подобным набором цепочек используют владельцы торговых лавок.

Для начинающих мастериц он сложен в исполнении, так как нужно добиться равномерного натяжения нитей, только так и получается красивое изделие. Для «Жозефины» можно использовать одну нить, из которой делается левосторонняя петля. При этом второй конец нити укладывается сначала на эту петлю, а потом продевается под первый конец. Эта же нитка продевается сначала под левую петлю, а затем и под второй ее конец – таким образом получается правая петелька. Полученный сложный элемент нужно выровнять, потянув за все готовые петли.

Узлы макраме «Жозефина» и «Фриволите» – сложные, но они получатся, если внимательно изучить схемы плетения плоских и квадратных узлов.

«Пико»

Это петли рабочих нитей, которые получаются между простыми элементами. Например, они часто используются между несколькими элементами «Фриволите». Кроме того, «Пико» представляет собой основу для нанизывания бусин. Этот узел сложно выполнить аккуратно, поэтому для его создания пригодятся полоски из картона, используемые в качестве линейки.

При плетении сначала завязывают один элемент, затем под него кладется линейка, при этом рабочие нити должны оказаться поверх основы. Под линейкой завязывается следующий элемент изделия, а линейку затем убирают.

«Ягодка»

Популярный в макраме элемент, который еще называют «Горошиной», «Гнездышком» или «Бугорком». Основой для этого элемента служит цепочка, выполненная из квадратных узлов. Для получения «Ягодки» нити основы нужно поднять и продеть над первым узлом, расположенным в начале работы.

Основу нужно протянуть вниз, на изнаночную сторону, пока последний и первый узлы не окажутся вместе. Фиксация «Ягодки» возможна этим же квадратным узлом.

Если в этом способе плетения использовать несколько разноцветных веревок, то получится нарядный шнур, который можно использовать в различных изделиях.

Освоив выполнение основных и декоративных узлов, вы сможете создавать на их основе свои собственные схемы готовых изделий, создавая уникальные и самобытные вещи.

В следующем видео вы сможете ознакомиться с тем, как с помощью плетения создать красивый оберег.

Узлы применяемые в альпинизме: восьмерка, булинь и д.р.

Обновлен: 20.10.2020

Навыки работы с веревкой необходимы всем альпинистам. Сделать переправу через реку, навеску снаряжения для спуска в пещеру или подъема по отвесной скале, даже просто поставить палатку или увязать груз – все это требует знания самых различных узлов. Некоторые узлы мы знаем с детства (простой узел, штык, прямой узел), другие узнаем уже в первых походах (булинь, восьмерка). Достигнув же определенного опыта, начинаем пользоваться более сложными узлами (двойной булинь, двойной проводник, выбленочный (стремя)). Увеличение опыта и повышение культуры работы с веревкой подразумевает непрерывное расширение «ассортимента» узлов, умение их правильно и грамотно применять. Освоение новых узлов – процесс довольно долгий, требующий постоянных упражнений, вплоть до достижения полного автоматизма.

Все узлы делятся на три группы: узлы обвязки, узлы для связывания веревок и вспомогательные.

Первая группа – узлы обвязки: проводник, двойной проводник (восьмерка), булинь. Рис 1. Узел Проводник

Узел проводник (рис.1) предназначен для вязания петли на любом отрезке веревки. Его можно вязать петлей, а также одним концом для привязывания к страховочным перилам. Следует помнить, что он рассчитан на нагрузки по направлению петля-веревка. И поэтому его нельзя использовать для выключения из-под нагрузки дефектного куска веревки.

Рис 2. Узел Восьмерка

Завязанная восьмеркой (рис2) на сложенном вдвое веревке, она представляет собой прочную и легко развязываемую петлю на конце или середине веревки. Фламандская (французская) петля пригодна для вязки как на толстых, так и на тонких веревках. Она почти не ослабляет прочность веревки.

Рис 3. Булинь

Широко применим в альпинизме булинь рис3. Вяжется он на конце веревки и применяется для грудной обвязки, для закрепления веревки на выступе, дереве, камне.

Рис 4. Прямой узел

Вторая группа узлов для связывания двух веревок.

Для веревок одинаковой толщины чаще все применяют прямой узел (рис.4). Следует помнить, что при натяжении свободные от нагрузки концы веревок прямого узла на 2-3 см втягиваются в узел. Кроме того, этот узел при намокании с трудом развязывается.

Рис. 4 Прямой узел
а — обычный способ вязки; б — морской способ вязки; Концы все узлов должны заканчиваться контрольными узлами. (рис. 5)

Рис 5. Контрольный узел

Способ соединить две веревки встречной восьмеркой (рис.6) (фламандским узлом), ходовые концы связываемых веревок положите параллельно навстречу один другому так, чтобы они касались друг друга. На этом месте двумя сложенными вместе веревками завяжите встречную восьмерку.

Рис 6. Встречная восьмерка

Соединение двух веревок встречной восьмеркой считается очень прочным. Этот узел, даже будучи сильно затянут, не портит веревку, и его сравнительно легко развязать. Кроме того, он обладает превосходным качеством – не скользит и надежно держит на синтетической веревке.

Рис 7. Ткацкий узел

Ткацкий узел (рис.7) представляет собой комбинацию двух простых узлов, завязываемых ходовыми концами вокруг чужих коренных концов. Чтобы связать две веревки ткацким узлом, нужно положить их навстречу друг другу и одним концом сделать простой узел, а второй конец пропустить через его петлю и вокруг коренного конца другой веревки и тоже завязать простой узел. Потом нужно сдвинуть обе петли навстречу друг другу, чтобы они сошлись вместе, и затянуть узел. Ткацкий узел несмотря на его простоту, безбоязненно можно применять для связывания двух веревок примерно одинаковой толщины. При сильной тяге он так крепко затягивается, что практически его уже не развязать.

Рис 8. Брамштоковый узел

Для связывания веревок разной толщины применяют брам-шкотовый узел (рис 8). Он применяется для подвязывания к основной веревке вспомогательной для ее продергивания. Он надежен, хорошо держит и легко развязывается.

Третья группа – вспомогательные узлы Рис 9. Узел Удавка

Узел удавка (рис.9) применяется для привязывания к дереву, большому камню, выступу. Узел надежен, вяжется просто, легко развязывается.

Учитывая, что узел держится за счет трения и зажатия конца веревки образованной петлей, необходимо достаточное обкручивание петли веревки свободным концом. К тому же после завязывания узла необходимо развернуть место выхода петли относительно направления предстоящей нагрузки таким образом, что веревка в этом участке «не работала на срез». Только после этого веревку можно нагружать. Желательно, чтобы узел постоянно находился под нагрузкой.

Рис 10. Узел Стремя

Узел стремя (рис.10) применяется для устройства петель со стременами, для вязания транспортировочных устройств, незатягивающихся двойных петель.

Рис 11.Схватывающий узел

Схватывающий узел (рис.11) используют при движении по закрепленной веревке, при организации самостраховки, при закреплении вспомогательной веревки на основной. Следует помнить, что ненагруженный схватывающий узел легко передвигается вдоль основной веревки, под нагрузкой он затягивается, схватывается. Учитывая, что узел плохо держит на жесткой веревке, его нельзя использовать при работе с обледенелой веревкой

Рис 12. Узел Двойной рифовый

Двойной рифовый (рис.12) иногда его называют фаловым узлом. В словаре Владимира Даля он именуется “петельным узлом” и “репейком (бантом)”. Нередко его называют и байтовым узлом. Вяжется он так же, как и прямой узел, но во втором полуузле ходовые концы троса завязывают сложенными вдвое. Это незаменимый узел для завязывания шнурков ботинок, веревки, бантов на шее и бантиков в волосах, а также на свертках и коробках.

Рис 13. Узел среднего

В альпинизме применяется узел среднего (рис.13) он рассчитан на нагрузку в любом направлении и может быть завязан в середине веревки, используется вместо узла проводника. Узел среднего очень надежен при использовании.

Рис 14. Узел Простой штык

Два одинаковых полуштыка составляют узел, который называют простым штыком рис.14. На схеме показан широко применяемый в альпинизме незатягивающийся узел – один из самых простых и надежных узлов для закрепления веревки. Чтобы отличить правильно завязанный штык от неправильного штыка, две петли узла нужно сблизить. Если при этом получится стремя (см. рис. 10), то, значит, простой штык был завязан правильно. У такого штыка его ходовой конец как после первой, так и после второго оборота должен выходить одинаково над или под своим концом. У перевернутого, т. е. неправильно завязанного простого штыка (рис. 12, б), ходовой конец после второй оборот идет в противоположную сторону, не так, как после первой. При сближении двух петель перевернутого завязанного штыка вместо стремени получается схватывающий узел (см. рис. 11).

Максимальное число полуштыков в подобном узле при любых обстоятельствах не должно превышать трех, так как этого вполне достаточно и прочность узла в целом при большем числе полуштыков не повысится.

Рис 15. Узел УИАА

Узел УИАА (рис.15). рекомендован Международной федерацией альпинизма (УИАА). Узел УИАА увеличивает трение при протравливании веревки и используется альпинистами для страховки и спуска по веревки при отсутствии спусковых устройств.

В тему:

Спаси себя сам! Основные навыки самоспасения.

Что такое узлы? | Самый простой путеводитель

Что такое узел в сети?

В общем, узел — это устройство или точка данных в более крупной сети. Это может быть компьютер, телефон или даже принтер.

В сети узел — это соединитель, который может получать, создавать, хранить или отправлять данные по распределенным сетевым маршрутам. Каждый сетевой узел может быть запрограммирован или спроектирован для распознавания, обработки и пересылки трафика на другие узлы.

Концепция сетевых узлов родилась с использованием распределенных сетей и коммутации пакетов.В зависимости от применения сетевые узлы выполняют множество различных функций.

Что такое узлы в блокчейне?

Для выполнения операции блокчейн полагается на свои узлы в качестве вычислительной мощности. Эти операции и их сложность могут быть разными. Каждому узлу поручено заботиться об одном из них. В блокчейне все узлы подключены друг к другу, и они постоянно обмениваются последними данными блокчейна друг с другом, чтобы все узлы оставались актуальными.Они хранят, распространяют и сохраняют сетевые данные.

Что такое узлы?

Как работают узлы?

Узлы структурированы как определенные структуры данных. Каждый блокчейн определяет структуру данных, в которой хранятся его узлы. Задача узла — поддерживать блокчейн, выполняя любую роль, которую блокчейн назначает ему. Роль может заключаться в поддержании копии цепочки блоков, обработке транзакций или работе в качестве коммуникационного узла. Каким бы ни было задание, назначенное каждому узлу, все узлы в блокчейне считаются равными.

Когда майнер пытается добавить новый блок транзакций в цепочку блоков, узлы проверяют, действителен ли этот блок. Они могут принять или отклонить его. Когда узел принимает новый блок, он сохраняет его и сохраняет историю транзакций поверх остальных блоков, которые он уже сохранил.

Что такое мастерноды?

В некоторых блокчейнах (например, TomoChain) есть мастерноды. Мастерноды тяжелее и могут иметь дополнительную мощность по сравнению с обычными узлами.Помимо проверки, сохранения и трансляции транзакций, мастерноды иногда также способствуют другим событиям в цепочке блоков в зависимости от их характера. Эти события включают в себя управление событиями голосования, обеспечение выполнения протокольных операций и соблюдение законов в соответствии с блокчейном.

5 обычных узлов и 2 мастерноды. Мастерноды тяжелее и могут иметь дополнительные возможности в блокчейне.

Мастерноды, как правило, всегда в сети (24/7) и имеют гораздо больше памяти, чем обычные узлы.Можно сказать, что мастернода похожа на хостинг очень большого сервера в сети. Поскольку для хостинга мастерноды обычно требуется гораздо больше ресурсов (электричество, время безотказной работы, обслуживание, место для хранения, память), хостинг обычно предусматривает оплату в виде процентов.

Кто может запускать Мастерноду?

На самом деле, никто не может запустить Мастерноду. Управлением Мастернодами можно злоупотреблять, и поэтому хост должен внести минимальную (часто довольно большую) сумму криптовалюты в качестве залога.Этот залог становится заложником, когда хост Мастерноды нарушает правила блокчейна. Процентная ставка, которую получает хост Masternode, рассчитывается по их залоговому депозиту.

В TomoChain всегда есть максимум 150 мастернод. Мастерноды могут создавать, проверять и проверять новые блоки в цепочке блоков TomoChain.

Где хранятся данные блокчейна?

Blockchain не хранит свою информацию в центральных базах данных.Вместо этого его база данных копируется и распространяется по сети компьютеров. Каждый раз, когда в цепочку блоков добавляется новый блок, его данные будут обновляться на всех узлах, чтобы отразить изменение. Распространение этой информации по сети затрудняет вмешательство в блокчейн. Если одна копия блокчейна попадает в руки хакера, он может скомпрометировать только эту копию, а не всю сеть.

Что такое блок?

Блоки — это файлы, в которых постоянно записываются данные, относящиеся к сети цепочки блоков.В блоке записываются некоторые или все самые последние транзакции, которые не были введены ни в один из предыдущих блоков. Таким образом, блок похож на страницу книги или записной книжки. Каждый раз, когда блок «завершен», он уступает место следующему блоку в цепочке блоков. Следовательно, блок — это постоянный архив записей, которые после записи не могут быть изменены или удалены.

Почему важен блокчейн?

Люди признают Blockchain как сеть данных о валютных транзакциях.Однако на самом деле это надежный способ хранения данных о других типах транзакций. Фактически, технология блокчейн может использоваться для хранения данных об имущественных активах, остановках в цепочке поставок и даже голосовании за кандидата.

Благодаря тому, что многие практические приложения этой технологии уже внедрены и исследуются, блокчейн, наконец, делает себе имя на этом этапе. Блокчейн может сделать бизнес и правительственные операции более точными, эффективными и безопасными.

Degree Centrality — обзор

5.1 Классификация трещин: маркировка по членству в FTG

Подобно типичным задачам классификации машинного обучения, мы начинаем с данных (набора реализаций DFN, созданных на основе одних и тех же основных предположений), разделенных на два непересекающихся соответствующих подмножества: обучающий набор S _поезд, состоящий из сетей DFN, для которых опорные сети уже были идентифицированы на основе высокоточных симуляций отслеживания частиц DFN, и тестового набора S _test (набор реализаций DFN), для которых будут использоваться опорные сети. предсказывается алгоритмом.

Ранее мы высказывали точку зрения, что наиболее важные трещины в сети, те, через которые проходит большей части потока, составляют основу DFN. Если мы попытаемся количественно выразить фразу «большая часть потока», мы естественным образом приходим к идее FTG, описанной в Разделе 2.2.3. Валера и др. (2018) решили использовать трещины в качестве элемента классификации, и их маркировка для трещин в данной DFN была основана на критериях, согласно которым, если трещина появлялась в виде вершины в FTG сети, то она была помечена +1 как перелом позвоночника.

Что касается объектов, они использовали как топологические, так и физические / гидрологические атрибуты трещины в DFN. Например, каждая трещина имеет размер, апертуру, ориентацию и проницаемость. Более того, его глобальные и локальные топологические атрибуты, а именно центральность между связями, центральность степени, простые пути от источника к цели и прогнозируемый объем, также легко оцениваются. Эти количества теперь определены ниже.

Центральность в градусах: Центральность в градусов вершины — это нормализованное значение, представляющее количество ребер, соприкасающихся с вершиной.Для трещины в сети это показатель количества трещин, которые ее пересекают. Вершины с низкой степенью центральности обычно находятся на периферии сети или ответвлениях с низким расходом. Для вершины i ее центральность по степени определяется выражением:

(15) D (i) = 1n − 1∑j = 1nAij,

, где A _ij — это ij -й элемент. матрицы смежности A графа и n — количество вершин в графе.

Централизованность центральности: Центральность промежуточности вершины — это глобальная топологическая мера. Он количественно определяет степень, в которой вершина контролирует связь в сети, оценивая, как часто пути через сеть включают вершину. Мы определяем геодезический путь как путь (последовательность вершин, соединенных ребрами) между вершинами u и v с наименьшим возможным количеством ребер, и обозначим количество геодезических как σ _uv.Мы также обозначим как σ _uv ( i ) количество геодезических путей через u и v , которые проходят через вершину i . Центральность по промежуточности — это нормализованная метрика, которая указывает долю геодезических путей в G , которые проходят через вершину i через:

(16) B (i) = 1 (n − 1) (n − 2) ∑ u, v = 1, u ≠ i ≠ vnσuv (i) σuv

Таким образом, вершины с высокой промежуточной центральностью представляют собой узлы, через которые проходят многие пути, и представляют либо магистрали, либо узкие места для потока.

Центральность промежуточного потока тока: поток тока от источника к целевому — это мера центральности, основанная на аналогии с резистивной схемой, где каждый край имеет единичное сопротивление, а единичный ток вводится в «исходный» узел, а поток измеряется от источника до цель. Определите График Лапласиана как L = D — A , где D — диагональная матрица, определяющая степень каждого узла, а псевдо-инверсия L как L ⁺.Центральность потока тока в вершине определяется как общее количество тока, протекающего через вершину. Потенциал i -й вершины составляет L _{составляет} ⁺ — L _it ⁺, поэтому величина тока через ребро, соединяющее вершины i , j is | ( L _is ⁺ — L _it ⁺) — ( L _js ⁺ — L _jt ⁺) |.Чтобы получить полный ток, мы используем i -ю строку матрицы смежности A для суммирования по всем ребрам, которые соединяются с вершиной i , и, таким образом, центральность текущего потока

(17) C (i ) = ∑j = 1nAij | (Lis + −Lit +) — (Ljs + −Ljt +) |

Эту меру центральности также можно изменить, используя матрицу смежности, взвешенную по сопротивлению каждого ребра.

Проницаемость: Другой особенностью трещины является проницаемость, которая связана с идеей «проводимости», т.е.е. сколько жидкости может протекать через материал. Для трещины с апертурой b ее проницаемость составляет k = b ²/12.

Прогнозируемый объем: это мера того компонента объема трещины, который ориентирован вдоль направления потока (от плоскости входа к плоскости выхода). Если трещина имеет объем V и вектор ориентации ( n _x, n _y, n _z) (единичный вектор перпендикулярно плоскости трещины), то считая поток ориентированным в направлении x , проецируемый объем выражается проекцией объема на плоскость yz , т.е.е., Vny2 + nz2

Поскольку топологические объекты определены нормализованным образом, они не зависят от количества трещин (вершин) в сети. Все топологические характеристики могут быть рассчитаны с помощью пакета Python NetworkX (Hagberg, Schult, & Swart, 2008).

Три популярных алгоритма классификации — это логистическая регрессия (LR), машины опорных векторов (SVM) и классификатор случайных лесов (RF) (Friedman, Hastie, & Tibshirani, 2001). На основе деревьев решений, которые определяют классификацию каждого элемента на основе значений характеристик, RF дает прогнозируемую классификацию, а также оценку важности каждой функции для классификации.SVM создает разделяющую гиперплоскость и разделяет данные на классифицированные наборы, в то время как LR оценивает и возвращает вероятность принадлежности к каждому классу для каждой точки данных.

Валера и др. (2018) использовали как RF, так и SVM и обучили модели с набором из 100 сетевых реализаций. Восемьдесят были использованы для обучения, а двадцать были отложены для тестирования. Обратите внимание, что модель не имеет настраиваемых параметров, кроме гиперпараметров алгоритмов, которые были обучены gridsearchcv в scikit-learn (Pedregosa et al., 2011).

Важным результатом РФ стала оценка важности признаков (см. Рис. 5). Считается, что глобальные топологические элементы имеют наибольшее значение, локальные топологические элементы имеют существенное, но меньшее значение, а физические характеристики играют очень небольшую роль в классификации. Это согласуется с наблюдениями о том, что поток и перенос в сети трещин имеют топологию, а не проницаемость как доминирующее влияние.

Рис. 5. Относительная важность функций на основе данных обучения.

От Валеры, М., Го, З., Келли, П., Маца, С., Канту, В. А., Перкуса, А. Г.,… Вишванатана, Х. С. (2018). Машинное обучение для графического представления трехмерных дискретных сетей трещин. Вычислительные науки о Земле, 22, 695–710. https://doi.org/10.1007/s10596-018-9720-1.

Мы придерживались соглашения, согласно которому положительная классификация (+1) перелома соответствует отнесению к позвоночнику, а отрицательная классификация (-1) — к его дополнению. Истинно положительные (TP) и истинные отрицательные (TN) соответствуют правильной классификации.Таким образом, ошибки классификации могут быть вызваны либо ложным положительным результатом (FP), когда перелом, который должен принадлежать к позвоночнику, ошибочно классифицируется как принадлежащий к позвоночнику, либо ложноотрицательным (FN), когда перелом, который должен принадлежать к позвоночнику. вместо этого магистраль сгруппирована в дополнение.

Это приводит к показателям точности и полноты, которые представляют собой неотрицательные числа от 0 до 1, которые измеряют производительность используемого алгоритма классификации. Математически

(18) Точность = TPTP + FP, Recall = TPTP + FN.

В идеале хотелось бы иметь высокую точность и высокую степень полноты (близкую к 100%), но все алгоритмы классификации имеют компромисс между ними (Abu-Mostafa et al., 2012), и в большинстве задач классификации ML вычисление эти показатели и калибровка параметров для достижения оптимального показателя — конечная цель. Однако в контексте приложений в науках о Земле сами по себе эти метрики несущественны. Поскольку наша цель состояла в том, чтобы найти магистраль или подсеть DFN, которые имели бы такие же транспортные свойства, что и вся сеть, нам нужен подмножество трещин, которые проводят значительную часть потока и, следовательно, обеспечивают транспортные свойства, достаточно близкие к полной сети.В этом контексте отзыв более важен, чем точность, потому что низкая точность просто добавляет больше трещин к позвоночнику (см. Таблицу 1, но более низкий отзыв означает, что некоторые трещины, которые в первую очередь отвечают за поток и перенос, не выбираются. Таким образом, мы стремимся к высокой Тем не менее, полный отзыв не является необходимым, поскольку можно получить значительное сокращение системы с точки зрения количества трещин даже при низкой точности

Таблица 1. Классификаторы случайных лесов, помеченные значением параметра min_samples_leaf, который контролирует ветвление.

9030 (9030) 9 Источник: Valera M 9036 ., Го, З., Келли, П., Мац, С., Канту, В. А., Перкус, А. Г.,… Вишванатан, Х. С. (2018). Машинное обучение для графического представления трехмерных дискретных сетей трещин. Вычислительные науки о Земле, 22, 695–710. https://doi.org/10.1007/s10596-018-9720-1.

Действительно, Валера и др. (2018) отмечают, что при очень низких значениях отзыва получаются отключенные магистрали или магистрали с одним подключенным путем от входа к выходу.

Пример сравнения кривых прорыва, полученных из подсетей, показан на рис.6. Кривая прорыва показана как CDF. Как и ожидалось, магистральные подсети большего размера находятся ближе к кривой прорыва полной DFN.

Рис. 6. Прогнозы BTC для DFN, визуализированного как CDF. Представлены результаты для четырех моделей, а также параметры и размер уменьшенной сети в процентах от всей сети. Каркас частиц соответствует FTG, а пороговая оценка потока тока устраняет трещины с нулевым потоком тока.

От Валеры, М., Го, З., Келли, П., Мац, С., Канту, В. А., Перкус, А. Г.,… Вишванатан, Х. С. (2018). Машинное обучение для графического представления трехмерных дискретных сетей трещин. Вычислительные науки о Земле, 22, 695–710. https://doi.org/10.1007/s10596-018-9720-1.

Этот алгоритм, первый в использовании ML для выбора магистральных сетей DFN, имеет два недостатка: (1) отсутствует параметр, который контролирует степень сокращения системы, и (2) отсутствует ограничение, гарантирующее, что сокращенная подсеть подключена, поэтому нет никакой гарантии, что будет сгенерирована физически значимая подсеть.Работа Srinivasan et al. (2019), который мы опишем дальше, пытается исправить эти недостатки.

Анализ социальных сетей: понимание мер центральности

Показатели центральности — жизненно важный инструмент для понимания сетей, часто также называемых графами.

Эти алгоритмы используют теорию графов для вычисления важности любого заданного узла в сети. Они прорезают зашумленные данные, выявляя части сети, требующие внимания, но все они работают по-разному. У каждой меры есть собственное определение «важности», поэтому вам нужно понять, как они работают, чтобы найти лучший показатель для ваших приложений визуализации графиков.

Давайте посмотрим на некоторые методы анализа социальных сетей, на то, как они работают и когда их использовать.

Степень центральности

Степень центральности: сеть террористов, многократно фильтруемая по степени (также известная как k-вырожденный граф), выявляющая кластеры тесно связанных узлов

Определение: Степень центральности присваивает оценку важности на основе простого числа ссылок, удерживаемых каждым узлом.

Что он нам сообщает: Сколько прямых, «однопроходных» соединений каждый узел имеет с другими узлами в сети.

Когда его использовать: Для поиска людей с очень широкими связями, популярных людей, людей, которые могут хранить большую часть информации, или людей, которые могут быстро подключиться к более широкой сети.

Немного подробнее: Централизация по степени — это простейшая мера подключения узлов. Иногда полезно рассматривать внутреннюю степень (количество входящих ссылок) и исходящую степень (количество исходящих ссылок) как отдельные показатели, например, при просмотре данных о транзакциях или активности в аккаунте.

Хотите узнать больше?

В нашем техническом документе гораздо больше деталей об анализе социальных сетей, показателях централизации и способах визуализации социальных сетей.

Загрузить официальный документ

Централизованность посредничества

Визуализация сети электронной почты с узлами, размер которых изменяется в соответствии с оценкой промежуточности

Определение: Центральность промежуточности измеряет, сколько раз узел находится на кратчайшем пути между другими узлами.

Что он нам говорит: Этот показатель показывает, какие узлы являются «мостами» между узлами в сети.Для этого он определяет все кратчайшие пути и затем подсчитывает, сколько раз каждый узел попадает на один из них.

Когда использовать: Для поиска людей, которые влияют на поток вокруг системы.

Немного подробнее: Промежуточность полезна для анализа динамики коммуникации, но ее следует использовать с осторожностью. Большое значение промежуточности может указывать на то, что кто-то имеет власть над разрозненными кластерами в сети или просто находится на периферии обоих кластеров.

Централизация близости

Корпоративная сеть электронной почты; узлы с высокой степенью близости увеличиваются.

Определение: Центральность близости оценивает каждый узел на основе их «близости» ко всем другим узлам в сети.

Что он нам сообщает: Этот показатель вычисляет кратчайшие пути между всеми узлами, а затем присваивает каждому узлу оценку, основанную на его сумме кратчайших путей.

Когда использовать: Для поиска людей, которые могут наиболее быстро влиять на всю сеть.

Немного подробнее: Централизация по близости может помочь найти хороших «вещателей», но в сети с сильным подключением вы часто обнаруживаете, что все узлы имеют одинаковый рейтинг. Что может быть более полезным, так это использование близости для поиска влиятельных лиц в одном кластере.

EigenCentrality

Сеть электронной почты с размерами узлов в соответствии с их EigenCentrality

Определение: Как и степень центральности, EigenCentrality измеряет влияние узла на основе количества связей, которые он имеет с другими узлами в сети.Затем EigenCentrality идет еще дальше, также принимая во внимание, насколько хорошо подключен узел, сколько у них связей и т. Д. В сети.

Что он нам сообщает: Рассчитывая расширенные соединения узла, EigenCentrality может идентифицировать узлы, имеющие влияние на всю сеть, а не только непосредственно подключенные к ней.

Когда это использовать: EigenCentrality — это хороший «всесторонний» показатель SNA, полезный для понимания социальных сетей человека, а также для понимания таких сетей, как распространение вредоносных программ.

Немного подробнее: Наши инструменты вычисляют EigenCentrality каждого узла путем схождения по собственному вектору с использованием метода степенной итерации. Узнать больше о EigenCentrality

PageRank

Сеть электронной почты с узлами, размер которых определяется оценкой PageRank

Определение: PageRank — это вариант EigenCentrality, который также присваивает узлам оценку на основе их подключений и подключений их подключений. Разница в том, что PageRank также принимает во внимание направление и вес ссылки, поэтому ссылки могут передавать влияние только в одном направлении и передавать различное количество влияния.

Что он нам говорит: Этот показатель выявляет узлы, влияние которых выходит за рамки их прямых подключений к более широкой сети.

Когда использовать: Поскольку он учитывает направление и вес связи, PageRank может быть полезным для понимания цитирования и авторитета.

Немного подробнее: PageRank — это, как известно, один из алгоритмов ранжирования, лежащих в основе оригинальной поисковой системы Google (часть его названия «Страница» принадлежит создателю и основателю Google Сергею Брину).

Подробнее о визуализации социальных сетей

Чтобы по-настоящему понять социальную сеть, вам необходимо ее визуализировать. Наши наборы инструментов, которые включают в себя все описанные здесь меры анализа социальных сетей, позволяют быстро и легко создавать мощные инструменты визуализации социальных сетей, позволяющие получить представление о ваших сложных связанных данных.

Хотите визуализировать свои сети? Запросите пробную версию, чтобы начать работу

Хотите узнать больше?

Загрузить официальный документ

Первоначально этот пост был опубликован некоторое время назад. Он по-прежнему популярен, поэтому мы добавили в него свежий контент, чтобы он оставался полезным и актуальным.

Основы сетевых технологий | IBM

Из этого введения в сети вы узнаете, как работают компьютерные сети, об архитектуре, используемой для проектирования сетей, и о том, как обеспечить их безопасность.

Что такое компьютерная сеть?

Компьютерная сеть состоит из двух или более компьютеров, соединенных кабелем (проводным) или Wi-Fi (беспроводным) с целью передачи, обмена или совместного использования данных и ресурсов.Вы строите компьютерную сеть, используя оборудование (например, маршрутизаторы, коммутаторы, точки доступа и кабели) и программное обеспечение (например, операционные системы или бизнес-приложения).

Географическое положение часто определяет компьютерную сеть. Например, LAN (локальная сеть) соединяет компьютеры в определенном физическом пространстве, таком как офисное здание, тогда как WAN (глобальная сеть) может соединять компьютеры на разных континентах. Интернет является крупнейшим примером глобальной сети, соединяющей миллиарды компьютеров по всему миру.

Вы можете дополнительно определить компьютерную сеть по протоколам, которые она использует для связи, физическому расположению ее компонентов, способам управления трафиком и ее назначению.

Компьютерные сети позволяют общаться в любых деловых, развлекательных и исследовательских целях. Интернет, онлайн-поиск, электронная почта, обмен аудио и видео, онлайн-торговля, потоковое вещание и социальные сети — все это существует благодаря компьютерным сетям.

Типы компьютерных сетей

По мере развития сетевых потребностей менялись и типы компьютерных сетей, которые удовлетворяют этим потребностям.Вот наиболее распространенные и широко используемые типы компьютерных сетей:

LAN (локальная сеть): LAN соединяет компьютеры на относительно небольшом расстоянии, позволяя им обмениваться данными, файлами и ресурсами. Например, LAN может соединить все компьютеры в офисном здании, школе или больнице. Обычно локальные сети находятся в частной собственности и управляются.
WLAN (беспроводная локальная сеть): WLAN похожа на локальную сеть, но соединения между устройствами в сети выполняются по беспроводной сети.
WAN (глобальная сеть): Как следует из названия, глобальная сеть соединяет компьютеры на обширной территории, например, от региона к региону или даже от континента к континенту. Интернет — это крупнейшая глобальная сеть, соединяющая миллиарды компьютеров по всему миру. Обычно вы увидите модели коллективного или распределенного владения для управления WAN.
MAN (городская сеть): MAN обычно больше LAN, но меньше WAN. Города и государственные учреждения обычно владеют и управляют MAN.
PAN (персональная сеть): PAN обслуживает одного человека. Например, если у вас есть iPhone и Mac, вполне вероятно, что вы настроили PAN, который обменивается и синхронизирует контент — текстовые сообщения, электронные письма, фотографии и многое другое — на обоих устройствах.
SAN (сеть хранения данных): SAN — это специализированная сеть, которая обеспечивает доступ к хранилищу на уровне блоков — общей сети или облачному хранилищу, которое для пользователя выглядит и работает как накопитель, физически подключенный к компьютеру.(Для получения дополнительной информации о том, как SAN работает с блочным хранилищем, см. Блочное хранилище: полное руководство.)
CAN (сеть кампуса): CAN также называется корпоративной сетью. CAN больше LAN, но меньше WAN. CAN обслуживают такие объекты, как колледжи, университеты и бизнес-городки.
VPN (виртуальная частная сеть): VPN — это безопасное двухточечное соединение между двумя конечными точками сети (см. «Узлы» ниже).VPN устанавливает зашифрованный канал, по которому личность пользователя и учетные данные для доступа, а также любые передаваемые данные остаются недоступными для хакеров.

Важные термины и понятия

Ниже приведены некоторые общие термины, которые следует знать при обсуждении компьютерных сетей:

IP-адрес : IP-адрес — это уникальный номер, присваиваемый каждому устройству, подключенному к сети, которая использует Интернет-протокол для связи. Каждый IP-адрес идентифицирует хост-сеть устройства и местоположение устройства в хост-сети.Когда одно устройство отправляет данные другому, данные включают «заголовок», который включает IP-адрес отправляющего устройства и IP-адрес устройства назначения.
Узлы : Узел — это точка подключения внутри сети, которая может принимать, отправлять, создавать или хранить данные. Каждый узел требует, чтобы вы предоставили некоторую форму идентификации для получения доступа, например IP-адрес. Несколько примеров узлов включают компьютеры, принтеры, модемы, мосты и коммутаторы. Узел — это, по сути, любое сетевое устройство, которое может распознавать, обрабатывать и передавать информацию любому другому сетевому узлу.
Маршрутизаторы : Маршрутизатор — это физическое или виртуальное устройство, которое отправляет информацию, содержащуюся в пакетах данных, между сетями. Маршрутизаторы анализируют данные в пакетах, чтобы определить наилучший способ доставки информации к месту назначения. Маршрутизаторы пересылают пакеты данных, пока они не достигнут узла назначения.
Коммутаторы : Коммутатор — это устройство, которое соединяет другие устройства и управляет межузловой связью в сети, гарантируя, что пакеты данных достигают конечного пункта назначения.Пока маршрутизатор отправляет информацию между сетями, коммутатор отправляет информацию между узлами в одной сети. При обсуждении компьютерных сетей «переключение» относится к тому, как данные передаются между устройствами в сети. Три основных типа переключения следующие:
- Коммутация цепей , которая устанавливает выделенный канал связи между узлами в сети. Этот выделенный путь гарантирует, что во время передачи будет доступна вся полоса пропускания, что означает, что никакой другой трафик не может проходить по этому пути.
- Коммутация пакетов включает разбиение данных на независимые компоненты, называемые пакетами, которые из-за своего небольшого размера предъявляют меньше требований к сети. Пакеты проходят через сеть до конечного пункта назначения.
- Коммутация сообщений полностью отправляет сообщение от узла-источника, перемещаясь от коммутатора к коммутатору, пока не достигнет узла назначения.
Порты : порт определяет конкретное соединение между сетевыми устройствами.Каждый порт обозначается номером. Если вы считаете IP-адрес сопоставимым с адресом отеля, то порты — это номера или апартаменты в этом отеле. Компьютеры используют номера портов, чтобы определить, какое приложение, служба или процесс должны получать определенные сообщения.
Типы сетевых кабелей : Наиболее распространенными типами сетевых кабелей являются витая пара Ethernet, коаксиальный и оптоволоконный. Выбор типа кабеля зависит от размера сети, расположения сетевых элементов и физического расстояния между устройствами.

Примеры компьютерных сетей

Проводное или беспроводное соединение двух или более компьютеров с целью совместного использования данных и ресурсов образуют компьютерную сеть. Сегодня почти каждое цифровое устройство принадлежит компьютерной сети.

В офисе вы и ваши коллеги можете использовать общий доступ к принтеру или к системе группового обмена сообщениями. Вычислительная сеть, которая позволяет это сделать, скорее всего, представляет собой ЛВС или локальную сеть, которая позволяет вашему отделу совместно использовать ресурсы.

Правительство города может управлять общегородской сетью камер наблюдения, которые отслеживают движение транспорта и инциденты. Эта сеть будет частью MAN или городской сети, которая позволит городскому персоналу службы экстренной помощи реагировать на дорожно-транспортные происшествия, сообщать водителям об альтернативных маршрутах движения и даже отправлять штрафы водителям, которые едут на красный свет.

The Weather Company работала над созданием одноранговой ячеистой сети, которая позволяет мобильным устройствам напрямую связываться с другими мобильными устройствами, не требуя подключения к Wi-Fi или сотовой связи.Проект Mesh Network Alerts позволяет доставлять жизненно важную информацию о погоде миллиардам людей даже без подключения к Интернету.

Компьютерные сети и Интернет

Интернет — это сеть сетей, соединяющая миллиарды цифровых устройств по всему миру. Стандартные протоколы обеспечивают связь между этими устройствами. Эти протоколы включают протокол передачи гипертекста («http» перед всеми адресами веб-сайтов). Интернет-протокол (или IP-адреса) — это уникальные идентификационные номера, необходимые для каждого устройства, имеющего доступ к Интернету.IP-адреса сопоставимы с вашим почтовым адресом, предоставляя уникальную информацию о местоположении, чтобы информация могла быть доставлена правильно.

Интернет-провайдеры (ISP) и сетевые сервис-провайдеры (NSP) предоставляют инфраструктуру, которая позволяет передавать пакеты данных или информации через Интернет. Не каждый бит информации, отправляемой через Интернет, попадает на все устройства, подключенные к Интернету. Это комбинация протоколов и инфраструктуры, которая сообщает информацию, куда именно нужно идти.

Как они работают?

Компьютерные сети соединяют такие узлы, как компьютеры, маршрутизаторы и коммутаторы, с помощью кабелей, оптоволокна или беспроводных сигналов. Эти соединения позволяют устройствам в сети обмениваться информацией и ресурсами, а также обмениваться ими.

Сети следуют протоколам, которые определяют способ отправки и получения сообщений. Эти протоколы позволяют устройствам обмениваться данными. Каждое устройство в сети использует Интернет-протокол или IP-адрес, строку чисел, которая однозначно идентифицирует устройство и позволяет другим устройствам распознавать его.

Маршрутизаторы

— это виртуальные или физические устройства, которые облегчают обмен данными между различными сетями. Маршрутизаторы анализируют информацию, чтобы определить наилучший способ доставки данных к месту назначения. Коммутаторы подключают устройства и управляют межузловой связью внутри сети, гарантируя, что пакеты информации, передаваемые по сети, достигают своего конечного пункта назначения.

Архитектура

Архитектура компьютерной сети определяет физическую и логическую структуру компьютерной сети.В нем описывается, как компьютеры организованы в сети и какие задачи им назначены. Компоненты сетевой архитектуры включают оборудование, программное обеспечение, среду передачи (проводную или беспроводную), топологию сети и протоколы связи.

Основные типы сетевой архитектуры

Существует два типа сетевой архитектуры: одноранговая (P2P) и клиент / сервер . В архитектуре P2P два или более компьютера соединены как «одноранговые узлы», что означает, что они имеют равные возможности и привилегии в сети.P2P-сеть не требует центрального сервера для координации. Вместо этого каждый компьютер в сети действует как клиент (компьютер, которому требуется доступ к службе) и как сервер (компьютер, который обслуживает потребности клиента, обращающегося к службе). Каждый одноранговый узел делает некоторые из своих ресурсов доступными для сети, разделяя хранилище, память, пропускную способность и вычислительную мощность.

В сети клиент / сервер центральный сервер или группа серверов управляют ресурсами и предоставляют услуги клиентским устройствам в сети.Клиенты в сети общаются с другими клиентами через сервер. В отличие от модели P2P, клиенты в архитектуре клиент / сервер не разделяют свои ресурсы. Этот тип архитектуры иногда называют многоуровневой моделью, потому что он разработан с несколькими уровнями или уровнями.

Топология сети

Сетевая топология — это то, как устроены узлы и ссылки в сети. Сетевой узел — это устройство, которое может отправлять, получать, хранить или пересылать данные. Сетевой канал соединяет узлы и может быть кабельным или беспроводным.

Понимание типов топологии обеспечивает основу для построения успешной сети. Существует несколько топологий, но наиболее распространенными являются шина, кольцо, звезда и сетка:

Топология сети с шиной — это когда каждый сетевой узел напрямую подключен к основному кабелю.
В кольцевой топологии узлы соединены в петлю, поэтому каждое устройство имеет ровно два соседа. Смежные пары подключаются напрямую; несмежные пары связаны косвенно через несколько узлов.
В звездообразной топологии сети все узлы подключены к одному центральному концентратору, и каждый узел косвенно подключен через этот концентратор.
Ячеистая топология определяется перекрывающимися соединениями между узлами. Вы можете создать топологию полной сетки, в которой каждый узел в сети подключен ко всем остальным узлам. Вы также можете создать частичную топологию сетки, в которой только некоторые узлы подключены друг к другу, а некоторые подключены к узлам, с которыми они обмениваются наибольшим объемом данных.Топология с полной сеткой может быть дорогостоящей и трудоемкой для выполнения, поэтому ее часто резервируют для сетей, требующих высокой избыточности. Частичная сетка обеспечивает меньшую избыточность, но более экономична и проста в исполнении.

Безопасность

Безопасность компьютерной сети защищает целостность информации, содержащейся в сети, и контролирует доступ к этой информации. Политики сетевой безопасности уравновешивают необходимость предоставления услуг пользователям с необходимостью контролировать доступ к информации.

Есть много точек входа в сеть. Эти точки входа включают оборудование и программное обеспечение, из которых состоит сама сеть, а также устройства, используемые для доступа к сети, такие как компьютеры, смартфоны и планшеты. Из-за этих точек входа сетевая безопасность требует использования нескольких методов защиты. Защита может включать брандмауэры — устройства, которые отслеживают сетевой трафик и предотвращают доступ к частям сети на основе правил безопасности.

Процессы аутентификации пользователей с помощью идентификаторов пользователей и паролей обеспечивают еще один уровень безопасности.Безопасность включает в себя изоляцию сетевых данных, так что служебная или личная информация труднее получить доступ, чем менее важная информация. Другие меры сетевой безопасности включают обеспечение регулярного обновления аппаратного и программного обеспечения и исправлений, информирование пользователей сети об их роли в процессах безопасности и постоянную осведомленность о внешних угрозах, создаваемых хакерами и другими злоумышленниками. Сетевые угрозы постоянно развиваются, что делает безопасность сети бесконечным процессом.

Использование общедоступного облака также требует обновления процедур безопасности для обеспечения постоянной безопасности и доступа.Для безопасного облака требуется защищенная базовая сеть.

Прочтите пять основных рекомендаций (PDF, 298 КБ) по обеспечению безопасности общедоступного облака.

Ячеистые сети

Как отмечалось выше, ячеистая сеть — это тип топологии, в котором узлы компьютерной сети соединяются с максимально возможным количеством других узлов. В этой топологии узлы взаимодействуют для эффективной маршрутизации данных к месту назначения. Эта топология обеспечивает большую отказоустойчивость, поскольку в случае отказа одного узла существует множество других узлов, которые могут передавать данные.Mesh-сети самонастраиваются и самоорганизуются, ища самый быстрый и надежный путь для отправки информации.

Тип ячеистых сетей

Существует два типа ячеистых сетей — полная и частичная:

В полносвязной топологии каждый сетевой узел подключается ко всем остальным сетевым узлам, обеспечивая высочайший уровень отказоустойчивости. Однако его выполнение стоит дороже. В топологии с частичной сеткой подключаются только некоторые узлы, обычно те, которые обмениваются данными наиболее часто.
Беспроводная ячеистая сеть может состоять из десятков и сотен узлов. Этот тип сети подключается к пользователям через точки доступа, расположенные на большой территории.

Балансировщики нагрузки и сети

Балансировщики нагрузки

эффективно распределяют задачи, рабочие нагрузки и сетевой трафик между доступными серверами. Думайте о балансировщиках нагрузки, как о диспетчере воздушного движения в аэропорту. Балансировщик нагрузки наблюдает за всем входящим в сеть трафиком и направляет его к маршрутизатору или серверу, который лучше всего оборудован для управления им.Цели балансировки нагрузки — избежать перегрузки ресурсов, оптимизировать доступные ресурсы, улучшить время отклика и максимизировать пропускную способность.

Полный обзор балансировщиков нагрузки см. В разделе «Балансировка нагрузки: полное руководство».

Сети доставки контента

Сеть доставки контента (CDN) — это распределенная серверная сеть, которая доставляет временно сохраненные или кэшированные копии контента веб-сайта пользователям в зависимости от их географического положения. CDN хранит этот контент в распределенных местах и предоставляет его пользователям, чтобы сократить расстояние между посетителями вашего веб-сайта и сервером вашего веб-сайта.Кэширование контента ближе к вашим конечным пользователям позволяет вам обслуживать контент быстрее и помогает веб-сайтам лучше охватить глобальную аудиторию. Сети CDN защищают от скачков трафика, уменьшают задержку, уменьшают потребление полосы пропускания, ускоряют время загрузки и уменьшают влияние взломов и атак, создавая слой между конечным пользователем и инфраструктурой вашего веб-сайта.

Потоковое мультимедиа в реальном времени, мультимедиа по запросу, игровые компании, создатели приложений, сайты электронной коммерции — по мере роста цифрового потребления все больше владельцев контента обращаются к CDN, чтобы лучше обслуживать потребителей контента.

Компьютерные сетевые решения и IBM

Компьютерные сетевые решения помогают предприятиям увеличивать трафик, делать пользователей счастливыми, защищать сеть и легко предоставлять услуги. Лучшее компьютерное сетевое решение — это обычно уникальная конфигурация, основанная на вашем конкретном виде бизнеса и потребностях.

Сети доставки контента (CDN), балансировщики нагрузки и сетевая безопасность — все упомянутые выше — являются примерами технологий, которые могут помочь предприятиям создавать оптимальные компьютерные сетевые решения.IBM предлагает дополнительные сетевые решения, в том числе:

Устройства шлюза — это устройства, которые дают вам расширенный контроль над сетевым трафиком, позволяют повысить производительность вашей сети и повысить безопасность вашей сети. Управляйте своими физическими и виртуальными сетями для маршрутизации нескольких VLAN, межсетевых экранов, VPN, формирования трафика и т. Д.
Direct Link защищает и ускоряет передачу данных между частной инфраструктурой, мультиоблаком и IBM Cloud.
Cloud Internet Services — это возможности обеспечения безопасности и производительности, предназначенные для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.Получите защиту от DDoS-атак, глобальную балансировку нагрузки и набор функций безопасности, надежности и производительности, предназначенных для защиты общедоступного веб-контента и приложений до того, как они попадут в облако.

Сетевые службы в IBM Cloud предоставляют сетевые решения для увеличения трафика, удовлетворенности пользователей и легкого предоставления ресурсов по мере необходимости.

Развивайте навыки работы в сети и получайте профессиональную сертификацию IBM на курсах профессиональной программы Cloud Site Reliability Engineers (SRE).

Зарегистрируйтесь в IBMid и создайте свою учетную запись IBM Cloud.

Сетевые топологии в беспроводных решениях

Выбор наиболее подходящей схемы сети жизненно важен для эффективной работы любой системы. Для беспроводных сетей это очень важно, поскольку тесно связано с такими факторами, как задержка, мощность, скорость и избыточность.

Современные сети состоят из множества различных устройств разного типа. Будь то маршрутизатор, смартфон, наушники Bluetooth или умные лампочки, каждое устройство в сети называется «узлом».

Сетевая топология описывает, как разные узлы в сети подключаются друг к другу и обмениваются данными.

Посетите нашу страницу ресурсов по беспроводной связи

Простые сетевые топологии

Существует множество сетевых топологий, каждая из которых имеет свои сильные и слабые стороны.

Самая простая сеть — точка-точка . Это единое сетевое соединение между двумя узлами. На самом деле, сейчас довольно редко требуется соединить только два узла, за исключением некоторых критических или специальных приложений.Современным примером может быть вид специальных соединений, выполняемых через Bluetooth для таких вещей, как служба обмена файлами или удаленное управление, например. модели самолетов.

Основной способ добавления дополнительных узлов в нашу сеть — это гирляндное соединение, которое бывает двух видов: линейное и кольцевое.

Linear гирляндное соединение соединяет третий узел с одним из существующих узлов, четвертый с третьим и так далее. Это простой метод, но он быстро становится непрактичным по мере добавления дополнительных узлов.

В сети Ring наш третий узел подключен к обоим существующим узлам.Каждый следующий узел добавляется между двумя существующими узлами, чтобы создать цикл. Каждый узел связан ровно с двумя другими узлами. Данные передаются по кольцу либо в одном направлении, либо в обоих, и каждый узел проверяет данные и воздействует на них или повторно передает их, пока не достигнет места назначения.

Гирляндное соединение можно использовать для создания сети для подключенных устройств, таких как интеллектуальные лампочки, но для большинства случаев есть решения лучше.

Решения для масштабирования

Как только мы добавляем в нашу сеть большое количество узлов, двухточечные и гирляндные цепи становятся неэффективными.Если два узла, которые находятся на противоположных сторонах кольца из 1000 узлов, хотят обмениваться данными, их данные должны быть сначала переданы через 500 других узлов. Шлейфовая цепочка также подвержена ошибкам, поскольку единственный отказавший узел может вызвать серьезные сбои, а в худшем случае привести к тому, что сообщения вообще не будут проходить.

В топологии Bus мы подключаем все устройства к центральной магистрали (известной как шина). Это похоже на линейную топологию, но с одной линией, имеющей несколько отдельных ветвей.Это обычная топология в проводных сетях, но не имеет реальных аналогов в мире беспроводной связи.

Хотя важно понимать эти топологии, ни одна из них не очень распространена в современной беспроводной экосистеме. Двигаясь дальше, мы рассмотрим более распространенные архитектуры.

Звездообразная топология для беспроводных сетей

На данный момент наиболее полезной для беспроводной сети топологией является топология Star , в которой каждый узел подключается к центральному концентратору, который распределяет данные туда, куда ему нужно.

Подробнее : Беспроводная архитектура Интернета вещей

Самым очевидным примером этого может быть домашняя сеть. Все узлы — телефоны, принтеры, планшеты и т. Д. — подключаются к точке беспроводного доступа (концентратору), которая обычно одновременно является маршрутизатором для локальной сети и мостом к Интернету. Сети типа «звезда» отлично подходят для беспрепятственного соединения как проводных, так и беспроводных узлов.

Это простой способ реализации беспроводной сети, но он имеет две основные проблемы.Хаб в центре системы — это единственная точка отказа. Если концентратор выходит из строя, вся сеть перестает существовать, в результате чего устройства вообще не могут обмениваться данными. Он также полагается на то, что устройства находятся на определенном расстоянии от концентратора.

Чтобы повысить устойчивость и дальность действия, нам нужно подумать немного умнее.

Ячеистые сети

Существует два типа Mesh-сети — полная и частичная. В полной Mesh-сети каждый узел напрямую связан со всеми остальными узлами. Это отлично подходит для устойчивости, но никак не увеличивает дальность действия.На самом деле они реализованы, например, только в военных сетях, где необходимо 100% резервирование.

Частично-ячеистые сети, с другой стороны, включают в себя соединение каждого узла с одним или несколькими другими узлами. Подключение к нескольким другим узлам повышает устойчивость, поскольку нет единой точки отказа при передаче. Это также увеличивает дальность действия, поскольку узел A может находиться вне прямого диапазона с узлом C, но сообщение все еще может пройти через узел B.

Подробнее : Объяснение ячеистых сетей

Mesh-сети — это самая большая область развития Интернета вещей, поскольку они теоретически позволяют подключать бесконечное количество устройств на бесконечном расстоянии.Использование Mesh-сетей позволяет создать устойчивые умные дома, умные предприятия и умные города.

Гибридные сети

На самом деле, в настоящее время примеры топологий одиночной сети встречаются все реже. Большинство сетей объединяют одну или несколько различных топологий для создания гибрида.

Древовидные сети соединяют звездообразные сети вместе в шинную сеть. Это часто используется, когда есть несколько кластеров узлов, например, в глобальной сети. В таком случае каждый узел подключается к маршрутизатору, образуя звездообразную сеть, а затем маршрутизаторы будут соединены вместе, чтобы создать между ними шинное соединение.Это также можно сделать с помощью сети Snowflake, которая соединяет несколько сетей Star с одним центральным узлом, например Star of Stars.

Интернет — это самая совершенная гибридная сеть. Он включает в себя множество отдельных сетей каждого типа, с объединенными вместе Bus, Star, Ring и Mesh.

Стандартизация

Ключом к более широкому распространению ячеистых сетей является стандартизация. Поскольку игроки в области ячеистых сетей поспешили извлечь выгоду из потребности в ячеистых сетях, возникло множество стандартов, как это обычно бывает.В этом сегменте будет сосуществовать множество различных стандартов, хотя мы, вероятно, увидим, что один из них станет стандартом де-факто.

Текущий умный дом может иметь ячеистую сеть лампочек от одного поставщика и ячеистую сеть управления отоплением от другого поставщика, которые оба подключаются к обычной сети Star, позволяя смартфонам управлять ими. Ясно, что это неэффективно и никому не помогает в долгосрочной перспективе.

Подробнее : Bluetooth Mesh для промышленного Интернета вещей

Основная цель — иметь стандартную Mesh-сеть, к которой могут подключаться все узлы, будь то смартфоны, ноутбуки, лампочки или датчики.До того, как это произойдет, нужно кое-что сделать, но как только это произойдет, Интернет вещей, наконец, сможет раскрыть свой истинный потенциал.

Эта статья была впервые опубликована в декабре 2018 г.

Быстрая и простая утилизация и демонтаж сетей

В этом разделе мы оцениваем алгоритм CoreHD как для случайных, так и для реальных сетей, сравнивая минимальную долю узлов, которую нам нужно удалить, чтобы разбить сеть на лес или компоненты размером меньше 0.01 N . Мы сравниваем с прореживанием, управляемым распространением убеждений (BPD) ⁵ и методом коллективного влияния (CI) ⁴ (результаты CI ₄ получены с использованием исходного кода ссылки 4).

Во-первых, заметим, что на некоторых простых примерах, например, На регулярных случайных графах со степенью 3 алгоритм CoreHD достигает точной оптимальной фракции дециклирования ρ = 0,25. Это соответствует производительности жадного метода ref. 17, что для данного конкретного случая доказуемо оптимально.

На рис. 1 мы сравниваем производительность вышеуказанных алгоритмов на случайной сети Эрдеша-Реньи с N = 50000 узлов и средней степенью c = 3,5. На левой панели мы строим график доли узлов в наибольшем связном компоненте (LCC, обозначенный q ) как функцию доли удаленных узлов, обозначенной ρ . Мы видим, что по сравнению с HD и CI алгоритм CoreHD работает лучше всего с большим отрывом, разбивая сеть на небольшие компоненты с размером меньше 0.01 N после удаления доли всего 0,1846 узлов. При этом для CI и HD необходимо удалить доли 0.2014 и 0,2225 узлов соответственно. Это сравнивается с производительностью, близкой к оптимальной, итеративной передачи сообщений BPD, которая требует удаления части 0,1780 узлов, и с теоретическим прогнозом для асимптотически оптимального значения 0,1753 ^1,2,3,6,7.

Рисунок 1

Доля узлов в самом большом подключенном компоненте (LCC) (слева) и в 2-ядерном (справа) как функция доли удаленных узлов, для HD, CI ₄, CoreHD и BPD на случайном графе Эрдеша-Реньи с числом узлов N = 5 × 10 ⁴ и средней степенью c = 3.5.

Во всех четырех методах узлы удаляются один за другим.

Из рисунка также видно, что часть узлов в LCC, полученная CoreHD, встречает переход первого рода при ρ _dec = 0,1831, это потому, что в этой точке (как раз в начале разрыва) остальная сеть становится лесом. Затем жадная процедура рубки деревьев быстро разбивает лес на мелкие составляющие. В то время как другие алгоритмы не имеют этого явления, размер LCC постоянно стремится к нулю.На правой панели рис. 1 мы отображаем долю q узлов в 2-ядерной системе как функцию ρ . Мы можем видеть, что для CoreHD q достигает нуля при ρ = 0,1831, что указывает на то, что оставшаяся сеть не содержит петель, следовательно, это лес. В то время как для других алгоритмов 2-ядерный остается расширенным, пока сеть не будет демонтирована. В более крупной случайной сети ER с N = 10 ⁶, c = 3,5, разница между размерами наборов для дециклирования и демонтажа, обнаруженных алгоритмом CoreHD, не различима с точностью до 4 действительных цифр и равна 0 .1830 для обоих. Обратите внимание, что этот результат (немного) лучше, чем еще один подход, предложенный недавно в литературе ⁸, который достигает 0,1838 с алгоритмом, все еще значительно более сложным, чем CoreHD.

Помимо производительности намного лучше, чем CI, CoreHD также намного быстрее: 2 ядра сети могут быть эффективно вычислены с использованием процесса удаления листьев с O (N ) операциями. После удаления узла нужно обновить только 2-ядерный, что требует в среднем O (1) операций в разреженных сетях, и это явно намного быстрее, чем обновление показателя CI.Фактически, в разреженных сетях, когда размер двухъядерного ядра намного меньше размера сети, CoreHD работает даже быстрее, чем алгоритм HD, который удаляет один за другим узлы из всей сети.

Время вычислений для алгоритмов CoreHG, CI и BPD по мере роста размера системы показано на рис. 2 для сети ER со средней степенью c = 3. Алгоритм BPD работает немного лучше, чем алгоритм CoreHD, но намного помедленнее. Например, для сети ER с c = 3 и N = 2 × 10 ⁸ решение, полученное CoreHD, имеет относительный размер набора для демонтажа / дециклирования ρ ≈ 0.1407 (время вычисления 64 минуты), что лишь немного превышает значение ρ ≈ 0,1357, полученное с помощью BPD (время вычисления 23,5 часа ⁵). Отметим, что в этих экспериментах на каждом этапе удаления BPD и CI ₄ удаляют 0,1% узлов (например, 10000 узлов для N = 10 ⁷), в то время как CoreHD удаляет только 1 узел за шаг. Даже в этом случае вычислительное время CoreHD короче, чем время, используемое для чтения сети из файла данных (формат краевого списка).Отметим, что в текущей реализации мы используем упорядочивание списков из N элементов. Это можно было бы улучшить и дальше, но мы не видели в этом особого смысла, поскольку узким местом была загрузка графа, а не алгоритма дециклирования и демонтажа.

Рисунок 2

Производительность алгоритма CoreHD (пурпурные квадраты) и ее сравнение с алгоритмом BPD (синие кружки) и алгоритмом CI (параметр ⁴, серые ромбы) в сетях ER средней степени c = 3 и размером N .

( A ) Соотношение между общим временем работы τ и N . Результаты моделирования получены на относительно старом настольном компьютере (Intel-6300, 1,86 ГГц, 2 ГБ памяти). ( B ) Связь между долей ρ удаленных узлов и N . Пунктирная горизонтальная линия обозначает теоретически предсказанное минимальное значение.

На рисунке 3 представлены результаты для случайных графов Эрдеша-Реньи, обычных случайных графов и безмасштабных случайных сетей различной средней степени.Во всех случаях CoreHD работает лучше, чем CI, и хуже, чем BPD, с лучшей производительностью, полученной для сетей без масштабирования. Хорошая производительность CoreHD для безмасштабируемых сетей представляет особый интерес, потому что почти все реальные сети имеют тяжелое распределение степеней.

Рисунок 3

Доля ρ удаленных узлов для ( A ) случайных сетей Эрдеша-Реньи (ER) средней степени c , ( B ) Регулярных случайных (RR) сетей степени K , и ( C ) безмасштабные (SF) сети средней степени c и экспонента распада γ = 3.0 сгенерирован как в исх. 20. Каждая точка данных, полученная CoreHD, представляет собой более 96 экземпляров размером N = 10 ⁵. Результаты CI ₄ и результаты BPD взяты из исх. 5. В BPD и CI ₄ на каждой итерации удаляется часть f узлов (с f = 0,01 для BPD и f = 0,001 для CI ₄, уменьшение f не улучшает производительность заметно), а в CoreHD узлы удаляются по одному.

Набор экспериментов на реальных сетях представлен в таблице 1. Мы перечисляем долю узлов, которые нам нужно удалить, чтобы удалить все циклы и чтобы разбить сеть на небольшие компоненты размером менее 0,01 N . Для демонтажа в дополнение к алгоритму 6 мы выполняем уточнение, вставляя обратно некоторые удаленные узлы, которые не увеличивают размер самого большого компонента сверх 0,01 N . Мы видим, что CoreHD отлично работает для реальных сетевых экземпляров, предоставляя наборы для утилизации и демонтажа, очень близкие к современным BPD и намного меньшие, чем CI.Также удивительно видеть, что в некоторых сетях, например, RoadEU, IntNet1 и RoadTX, CoreHD даже немного превосходит BPD. Таблица 1 наглядно демонстрирует превосходство CoreHD по времени для реальных сетей по сравнению с CI и BPD.

Таблица 1 Сравнительные результаты метода CoreHD с CI и алгоритма BPD на наборе реальных экземпляров сети.

Обратите внимание, что в недавней работе ⁶ авторы подчеркнули, что в случайных графах существует множество разборных наборов размера, близкого к оптимальному, и данный узел может быть включен в одни и не включаться в другие.Такое наблюдение довольно часто встречается во многих задачах оптимизации в сетях, где обычно основное состояние данной задачи оптимизации является вырожденным, а различные низкоэнергетические конфигурации могут не согласовываться на значительном количестве узлов. Алгоритм CoreHD также может находить различные наборы для демонтажа, поскольку удаляемые узлы выбираются среди обычно многочисленных узлов в ядре, имеющих наибольшую степень, путем запуска алгоритма с различной инициализацией случайных чисел для сети ER со средней степенью 3.5 мы обычно наблюдали, что два разных набора для демонтажа, полученные с помощью алгоритма CoreHD, совпадают в 74% узлов. Из этого наблюдения мы заключаем, в соответствии с ⁶, что концепция демонтируемого набора является результатом сильно коррелированного выбора, а не добавления набора особенно важных узлов (иногда называемых влиятельными узлами или суперраспространителями ⁴ .

Найти все простые пути между двумя вершинами в графике

1. Обзор

В этой статье мы обсудим проблему поиска всех простых путей между двумя произвольными вершинами в графе.

Начнем с определения проблемы. Затем мы рассмотрим алгоритм, который решает эту проблему.

Наконец, мы обсудим некоторые особые случаи. Мы сосредоточимся на ориентированных графах, а затем увидим, что алгоритм такой же для неориентированных графов.

2. Определение

Давайте сначала вспомним определение простого пути. Предположим, у нас есть ориентированный граф, где — множество вершин, а — множество ребер. Простой путь между двумя вершинами и представляет собой последовательность вершин, удовлетворяющую следующим условиям:

Задача дает нам граф и два узла, и, и просит нас найти все возможные простые пути между двумя узлами и .

Граф может быть направленным или неориентированным. Мы начнем с ориентированных графов, а затем перейдем к рассмотрению некоторых частных случаев, связанных с неориентированными графами.

Например, рассмотрим график:

Как видим, между вершинами 1 и 4 5 простых путей:

Обратите внимание, что путь не простой, потому что он содержит цикл — вершина 4 встречается в последовательности два раза.

3. Алгоритм

3.1. Теоретическая идея

Основная идея состоит в том, чтобы сгенерировать все возможные решения с использованием алгоритма поиска в глубину (DFS) и отслеживания с возвратом.

Вначале мы запускаем операцию DFS с исходной вершины. Затем мы пытаемся пройти через всех его соседей. Для каждого соседа мы пытаемся пройти через всех его соседей и так далее.

Надеюсь, мы сможем достичь конечной вершины. Когда это происходит, мы добавляем пройденный путь к нашему набору допустимых простых путей.Затем мы возвращаемся к поиску других путей.

Чтобы избежать циклов, мы должны предотвратить посещение любой вершины более одного раза на простом пути . Для этого мы помечаем каждую вершину как посещенную при первом входе в нее на пути. Следовательно, когда мы пытаемся посетить уже посещенную вершину, мы немедленно вернемся.

После обработки некоторой вершины мы должны удалить ее из текущего пути, поэтому мы помечаем ее как непосещенную перед тем, как вернуться назад. Причина этого шага в том, что один и тот же узел может быть частью нескольких разных путей . Однако он не может быть частью одного и того же пути более одного раза .

3.2. Реализация

Давайте посмотрим на реализацию только что описанной идеи:

Прежде всего, мы инициализируем массив значениями, указывающими, что ни один узел еще не был посещен. Кроме того, мы инициализируем списки и пустыми. В списке будет храниться текущий путь, тогда как в списке будут храниться результирующие пути.

После этого мы вызываем функцию DFS и затем возвращаем полученные простые пути.Давайте проверим реализацию функции DFS.

Сначала мы проверяем, была ли вершина посещена или нет. Если так, то мы вернемся, потому что мы достигли цикла. В противном случае мы добавляем в конец текущего пути с помощью функции и помечаем узел как посещенный.

Во-вторых, мы проверяем, равна ли вершина целевой вершине. Если это так, значит, мы достигли полного допустимого простого пути. Поэтому мы добавляем этот путь в наш список результатов и возвращаемся.

Однако, если мы еще не достигли конечного узла, мы пытаемся рекурсивно продолжить путь для каждого соседа текущей вершины.

Наконец, мы удаляем текущий узел из текущего пути, используя функцию, которая удаляет значение, хранящееся в конце списка (помните, что мы добавили текущий узел в конец списка). Кроме того, мы отмечаем узел как непосещенный, чтобы он мог повторяться на других простых путях.

3.3. Сложность

Мы рассмотрим наихудший сценарий, когда граф полный, то есть между каждой парой вершин есть ребро. В этом случае оказывается, что проблема, скорее всего, заключается в том, чтобы найти перестановку вершин, чтобы посетить их.

Каждой перестановке вершин соответствует свой путь. Следовательно, сложность равна , где — количество вершин, а — факториал количества вершин.

Конечно, сложность огромна, но это не должно вызывать удивления, потому что мы используем подход с возвратом.

4. Ненаправленные графы

Предыдущий алгоритм отлично работает как для ориентированных, так и для неориентированных графов . Причина в том, что любой неориентированный граф можно преобразовать в его эквивалентный ориентированный граф, заменив каждое неориентированное ребро двумя направленными ребрами и.

Однако в неориентированных графах есть особый случай, когда граф образует дерево. Обсудим этот случай отдельно.

5. Деревья

Помните, что дерево — это неориентированный связанный граф без циклов.

В этом случае существует ровно один простой путь между любой парой узлов внутри дерева. В частности, этот путь проходит через наименьшего общего предка (LCA) двух узлов . Другими словами, путь начинается от узла, продолжается до LCA между и, а затем идет к.

Например, возьмем дерево, показанное ниже:

В этом дереве простой путь между узлами 7 и 8 проходит через их LCA, который является узлом 3. Точно так же путь между узлами 4 и 9 проходит через их LCA, который является узлом 1.

6. Несвязные неориентированные графы без циклов

В общем случае неориентированные графы, не имеющие циклов, не всегда связаны. Если граф отключен, он называется лесом. Лес — это набор компонентов, каждый из которых сам образует дерево.

Имея дело с лесами, у нас есть два возможных сценария. Во-первых, оба узла могут быть в одном компоненте , и в этом случае представляет собой единственный простой путь . Причина в том, что оба узла находятся внутри одного дерева.

С другой стороны, , если каждый узел находится в другом дереве, то между ними нет простого пути . Это потому, что каждый узел находится в отдельном отключенном компоненте.

Например, посмотрите на лес ниже:

На этом графе есть простой путь между узлами 2 и 3, потому что оба находятся в одном дереве, содержащем узлы {}.Однако между узлами 5 и 8 не существует простого пути, потому что они находятся в разных деревьях.

7.
Категории
Разное
Добавить комментарий Отменить ответ
Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *
Комментарий *
Имя *
Email *
Сайт

Найти:
Рубрики
Всё о рыбалке
Выбор спиннинга
Как ловить рыбу
Карась
Ловля
Ловля карася
Ловля окуня
Лучшие наживки
Наживка
Окунь
Погода
Прогнозы погоды
Разное
Речная рыба
Рыба
Рыбалка
Рыболовные снасти
Снасти
Советы рыбаков
Спиннинг

2019. Все права защищены.
Карта сайта

Классификатор	Точность%	Отзыв%	Остаток трещин%
RF (1400)	18	90	36	9030	75	21
RF (15)	30	65	15
RF (1)	58	20	2.5