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信号学那些事——信道

2021-12-30 14:28 作者:盲人号  | 我要投稿

信道常用于各种通讯,控制,路由,传输领域


今天 来聊聊这个

信道决定了 我们每个供电和相应设备的之间关系


信号是建立在供电之上的,所以供电标准是每个国家对于

信号理解的基础

        世界各国民用用电所使用的电压大体有两种,分别为100V~130V,与220~240V二个类型。100V、110~130V被归类低压如美国、日本、等以及船上的电压,因此它的设备都是按照这样的低电压设计的,注重的是安全;220~240V则称为高压,其中包括了中国的220伏及英国的230伏和很多欧洲国家,注重的是效率。一般说来同属一种电压体系的普通电器带到国外去用,大多不会有问题,因为大部分的电器都有20%的电压浮动范围。

世界各国家用电压标准

100V:日本、韩国2国

110~130V:中国宝岛、美国、加拿大、墨西哥、巴拿马、古巴、黎巴嫩等30国

220~230V:中国、香港(200V)、英国、德国、法国、意大利、澳大利亚、印度、新加坡、泰国、荷兰、西班牙、希腊、奥地利、菲律宾、挪威约120国。

 

理解通道有助于我们理解信息交互的核心逻辑


信息的交互离不开

传达,编译,执行,反馈,再编译

这几个过程

在这个过程中 信息会改变,会统合,会体系化


最终导向唯一的点


信道就是这样的东西


层级思维中,

信道被大方向模糊,被级级分类


在节点思维中,信道北分出了多路,而失去统一关系


这里引入一个历史著名案例,拜占庭将军问题

       拜占庭将军问题(Byzantine failures),是由莱斯利·兰伯特提出的点对点通信中的基本问题。含义是在存在消息丢失的不可靠信道上试图通过消息传递的方式达到一致性是不可能的

            拜占庭将军问题是一个协议问题,拜占庭帝国军队的将军们必须全体一致的决定是否攻击某一支敌军。问题是这些将军在地理上是分隔开来的,并且将军中存在叛徒。叛徒可以任意行动以达到以下目标:欺骗某些将军采取进攻行动;促成一个不是所有将军都同意的决定,如当将军们不希望进攻时促成进攻行动或者迷惑某些将军,使他们无法做出决定。如果叛徒达到了这些目的之一,则任何攻击行动的结果都是注定要失败的,只有完全达成一致的努力才能获得胜利 

           拜占庭假设是对现实世界的模型化,由于硬件错误、网络拥塞或断开以及遭到恶意攻击,计算机和网络可能出现不可预料的行为。

        “拜占庭将军问题”延伸到互联网生活中来,其内涵可概括为:在互联网大背景下,当需要与不熟悉的对方进行价值交换活动时,人们如何才能防止不会被其中的恶意破坏者欺骗、迷惑从而作出错误的决策。进一步将“拜占庭将军问题”延伸到技术领域中来,其内涵可概括为:在缺少可信任的中央节点和可信任的通道的情况下,分布在网络中的各个节点应如何达成共识 [4]  。

     在很久很久以前,拜占庭是东罗马帝国的首都。那个时候罗马帝国国土辽阔,为了防御目的,因此每个军队都分隔很远,将军与将军之间只能靠信使传递消息。

在打仗的时候,拜占庭军队内所有将军必需达成一致的共识,才能更好地赢得胜利。但是,在军队内有可能存有叛徒,扰乱将军们的决定。





不幸的是,两军问题作为现代通信系统中必须解决的问题,我们尚不能将之完全解决,这意味着你我传输信息时仍然可能出现丢失、监听或篡改的情况。

图2


而事实上,A并不会知道B是否收到了y+1;并且,由于信道的不可靠性,x或者y都是可能被截获的,这些问题说明了即使是三次握手,也并不能够彻底解决两军问题,只是在现实成本可控的条件下,我们把TCP协议当作了两军问题的现实可解方法。

图3

 在打仗的时候,拜占庭军队内所有将军必需达成一致的共识,才能更好地赢得胜利。但是,在军队内有可能存有叛徒,扰乱将军们的决定。

这时候,在已知有成员不可靠的情况下,其余忠诚的将军需要在不受叛徒或间谍的影响下达成一致的协议。莱斯利·兰伯特( Leslie Lamport )通过这个比喻,表达了计算机网络中所存在的一致性问题。这个问题被称为拜占庭将军问题。


会谈

会谈是一种传统的信息交换形式,有会议性的,功能性的,传播性的。

而会议这种形式的最终导向会不自觉的导向4方会谈

因为拜占庭将军问题,任何一个决策的合理性背后,一定是四个方位的决策结果 所以所有的会谈都会结束在四方交际的结果中


      四方会谈就是四个不同的单位或国家坐在一起商谈。如中国、美国、朝鲜、韩国四方会谈。如贷款银行、平台公司、政府部门、监管部门的四方会谈。四方会谈不是指某一个会议,而是侧重于会议的形式。

历史上著名的四方会谈:俄德乌法四国峰会又被称为“诺曼底四方会谈”。“诺曼底模式”调解机制来源于2014年6月在法国举行的诺曼底登陆70周年纪念活动期间,俄德法乌四国领导人就乌克兰局势进行了一系列磋商。





                            集:


简介

集合论可以看成是逻辑的几何化。集合是最简单的空间。


概念

集合是指具有某种特定性质的具体的或抽象的对象汇总而成的集体。其中,构成集合的这些对象则称为该集合的元素

例如,全中国人的集合,它的元素就是每一个中国人。通常用大写字母如A,B,S,T,...表示集合,而用小写字母如a,b,x,y,...表示集合的元素。若x是集合S的元素,则称x属于S,记为x∈S。若y不是集合S的元素,则称y不属于S,记为y∉S 。

        

微观上的信道还代指电路和带宽上的通道


电路上的信道 指的是供电电路之间的关系,之间复杂的脉络,

电路回路,即闭合回路,每个回路必须是闭合的才能有效。简单的说一个回路即一个接通的电路,一个电路中的电流必须从正极出发经过整个电路,当然电路中必须有电阻,否则就会形成短路,经过所有的电器回到负极这就形成了一个闭合回路。而交流回路则是从一相出发经过电路回到另一相(工业用电)或回到零线或地线(民用电)。










现实应用案例


(1)计算机领域信号通道

一句话   内存拓展插满

  (2)  物流和交通领域拓展

一句话   永远造两条路

 (3)生物和循环领域布设

一句话   永远有流动的液体

   










负载

负载,又称负荷、载荷。物理含义指将电能转换成其他形式能量的装置,是一切用电器的统称。 例如电灯泡、电动机、电炉等都叫负载,它们分别将电能转化成光能、机械能、热能等。 另一方面,对电力系统、电气设备本身来说, 它们承受载荷都有一定限度,一般都在其铭牌上标注。超过这个限度就叫过载,过载是不允许的,它是引起事故的重要原因

负载是指连接在电路中消耗电能的电源两端的电子元件。它是用电能进行工作的装置,又称“用电器”。负载(用电器)的功能是把电能转变为其他形式能。例如,电炉把电能转变为热能;电动机把电能转变为机械能等 [4]  。通常使用的照明器具、家用电器、机床等都可称为用电器。电压表、电流表等等不属于用电器,只是维修或维护的工具。

感性负载:

即和电源相比当负载电流滞后负载电压一个相位差时负载为感性(如负载为电动机、变压器)

容性负载:

即和电源相比当负载电流超前负载电压一个相位差时负载为容性(如负载为补偿电容)。

阻性负载:

即和电源相比当负载电流负载电压没有相位差时负载为阻性(如负载为白炽灯;电炉)。

容性负载,即具有电容的性质,(充放电,电压不能突变)。

感性负载,即具有电感的性质,(磁场,电流不能突变)。

混联电路中容抗比感抗大,电路呈容性反之为感性。


路由上的信道是指信号流的那些事情

负载均衡

负载均衡建立在现有网络结构之上,它提供了一种廉价有效透明的方法扩展网络设备和服务器的带宽、增加吞吐量、加强网络数据处理能力、提高网络的灵活性和可用性。

负载均衡(Load Balance)其意思就是分摊到多个操作单元上进行执行,例如Web服务器、FTP服务器、企业关键应用服务器和其它关键任务服务器等,从而共同完成工作任务。

负载均衡,英文名称为Load Balance,其含义就是指将负载(工作任务)进行平衡、分摊到多个操作单元上进行运行,例如FTP服务器、Web服务器、企业核心应用服务器和其它主要任务服务器等,从而协同完成工作任务。

负载均衡构建在原有网络结构之上,它提供了一种透明且廉价有效的方法扩展服务器和网络设备的带宽、加强网络数据处理能力、增加吞吐量、提高网络的可用性和灵活性。

负载均衡有三种部署方式:路由模式、桥接模式、服务直接返回模式。路由模式部署灵活,约60%的用户采用这种方式部署;桥接模式不改变现有的网络架构;服务直接返回(DSR)比较适合吞吐量大特别是内容分发的网络应用。约30%的用户采用这种模式。

1、路由模式

路由模式的部署方式,服务器的网关必须设置成负载均衡机的LAN口地址,且与WAN口分署不同的逻辑网络。因此所有返回的流量也都经过负载均衡。这种方式对网络的改动小,能均衡任何下行流量。

2、桥接模式

桥接模式配置简单,不改变现有网络。负载均衡的WAN口和LAN口分别连接上行设备和下行服务器。LAN口不需要配置IP(WAN口与LAN口是桥连接),所有的服务器与负载均衡均在同一逻辑网络中。

由于这种安装方式容错性差,网络架构缺乏弹性,对广播风暴及其他生成树协议循环相关联的错误敏感,因此一般不推荐这种安装架构。

3、服务直接返回模式

这种安装方式负载均衡的LAN口不使用,WAN口与服务器在同一个网络中,互联网的客户端访问负载均衡的虚IP(VIP),虚IP对应负载均衡机的WAN口,负载均衡根据策略将流量分发到服务器上,服务器直接响应客户端的请求。因此对于客户端而言,响应他的IP不是负载均衡机的虚IP(VIP),而是服务器自身的IP地址。也就是说返回的流量是不经过负载均衡的。因此这种方式适用大流量高带宽要求的服务。

负载均衡算法


介绍

现有的负载均衡算法主要分为静态和动态两类。静态负载均衡算法以固定的概率分配任务,不考虑服务器的状态信息,如轮转算法、加权轮转算法等;动态负载均衡算法以服务器的实时负载状态信息来决定任务的分配,如最小连接法、加权最小连接法等。 [2] 


分类

1、轮询法

轮询法,就是将用户的请求轮流分配给服务器,就像是挨个数数,轮流分配。这种算法比较简单,他具有绝对均衡的优点,但是也正是因为绝对均衡它必须付出很大的代价,例如它无法保证分配任务的合理性,无法根据服务器承受能力来分配任务。

2、随机法

随机法,是随机选择一台服务器来分配任务。它保证了请求的分散性达到了均衡的目的。同时它是没有状态的不需要维持上次的选择状态和均衡因子[5]。但是随着任务量的增大,它的效果趋向轮询后也会具有轮询算法的部分缺点。

3、最小连接法

最小连接法,将任务分配给此时具有最小连接数的节点,因此它是动态负载均衡算法。一个节点收到一个任务后连接数就会加1,当节点故障时就将节点权值设置为0,不再给节点分配任务。

最小连接法适用于各个节点处理的性能相似时。任务分发单元会将任务平滑分配给服务器。但当服务器性能差距较大时,就无法达到预期的效果。因为此时连接数并不能准确表明处理能力,连接数小而自身性能很差的服务器可能不及连接数大而自身性能极好的服务器。所以在这个时候就会导致任务无法准确的分配到剩余处理能力强的机器上。


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