Том 7 №3


Электронное сетевое издание

«Российский технологический журнал» «Russian technological journal»


ТОМ 7 №3

Скачать одним файлом 47


ИНФОРМАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ. ИНФОРМАТИКА. ПРОБЛЕМЫ ИНФОРМАЦИОННОЙ БЕЗОПАСНОСТИ

Лесько С.А.,
Алёшкин А.С.,
Филатов В.В.

Стохастические и перколяционные модели динамики блокировки вычислительных сетей при распространении эпидемий эволюционирующих компьютерных вирусов

Аннотация
В работе представлена комплексная модель динамики развития эпидемий вирусов в компьютерных сетях, созданная на основе учета их топологических свойств и механизмов распространения вирусов. С одной стороны, данная модель основа-на на использовании методов теории перколяции, которые позволяют определить такие структурно-информационные характеристики сетей, как зависимость порога перколяции от среднего числа связей (приходящихся) на один узел (плотность сети). С другой стороны, рассматриваются динамические процессы стохастического распространения в компьютерных сетях эволюционирующих вирусов при устаревании и запаздывании действия антивирусов. В работе рассматривается понятие порога перколяции, приводится уравнение зависимости величины порога перколяции сети от её плотности, полученное в результате анализа данных численного моделирования. Динамика распространения вирусов разработана с использованием двух подходов: первый основан на описании диаграмм переходов между состояниями узлов, после чего строится система кинетических дифференциальных уравнений распространения вирусов; второй – на рассмотрении вероятностей переходов между возможными состояниями всей сети в целом. Получено дифференциальное уравнение второго порядка и сформулирована краевая задача, решение которой описывает зависимость вероятности блокирования сети от вероятности блокирования отдельного узла. Это решение позволяет также оценить время достижения порога перколяции. В модель заложены эволюционные свойства вирусов (ранее иммунизированные или вылеченные узлы через некоторый интервал времени могут быть снова инфицированы), и время запаздывания антивирусной защиты. Анализ полученных решений для созданных моделей показывает возможность существования различных режимов распространения вирусов. Подчеркнуть, что при некоторых наборах величин коэффициентов дифференциальных уравнений наблюдается осциллирующий и почти периодический характер распространения вирусных эпидемий, что в значительной степени совпадает с реальными наблюдениями.

Ключевые слова: модель эволюционирующих компьютерных вирусов, осциллирующая динамика эпидемий компьютерных вирусов, времена запаздывания, диаграммы переходов между состояниями узлов, стохастические процессы, порог перколяции сетей со случайной структурой.

7

СОВРЕМЕННЫЕ РАДИОТЕХНИЧЕСКИЕ И ТЕЛЕКОММУНИКАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ

Беккиев А.Ю.,
Маковий В.А.

Измерение параметров импульсных помех в пакетной радиолинии 12

Аннотация
Современные средства радиосвязи обеспечивают надежную передачу данных за счет адаптации радиолинии к реальной помеховой обстановке. Проведение корректных сравнительных испытаний различных радиостанций, предлагаемых производителями, и объективное сравнение полученных в полевых условиях результатов невозможно без инструментального контроля фактических параметров сигнала и помеховой обстановки в точке приёма. В работе рассматривается функционирование систем радиосвязи тактического звена управления при воздействии мощных импульсных помех различной природы. Предложен прибор, позволяющий производить оценку основных параметров импульсных помех, а именно эффективного значения огибающей смеси полезного сигнала, аддитивного шума, эффективного значения огибающей импульсных помех, скважности импульсных помех. Для обеспечения независимости измерений от конкретной реализации демодуляторов предложено использовать огибающую сигнала, принимаемого радиостанцией. Разработанный прибор в качестве измерительных сигналов использует штатные информационные пакеты радиолинии и не требует изменений в алгоритмах и временных диаграммах радиолинии или радиосети. Предложен метод измерения эффективного значения огибающей полезного сигнала и среднеквадратичного значения аддитивного шума при наличии импульсных помех в принимаемом сигнале. Доказано, что получение адекватных оценок мощности смеси полезного сигнала и шума возможно при отбрасывании значений выборки, подверженных воздействию импульсных по-мех. Предложено устройство, производящее сепарацию символов из принятых пакетов на символы, пораженные импульсными помехами и символы, не пораженные таковыми. Получены аналитические выражения, позволившие синтезировать алгоритмы функционирования прибора. Разработана структурная схема измерителя, приведены алгоритмы получения оценок измеряемых параметров.

Ключевые слова: тактическое звено управления, импульсные помехи, измерительный прибор, параметры импульсных помех.

28

МИКРО- И НАНОЭЛЕКТРОНИКА.ФИЗИКА КОНДЕНСИРОВАННОГО СОСТОЯНИЯ

Вигдорович Е.Н.

Радиационная стойкость эпитаксиальных структур на основе GaAs 10

Аннотация
В настоящей работе представлены результаты исследования облучения гетероструктур на основе арсенида галлия нейтронами и гамма-квантами. В качестве источника ней-тронов служил горизонтальный канал реактора ИРТ-2000 с энергией 2.65 МэВ. Рассматривали два типа структур: автоэпитаксиальные (АЭС) и гетероэпитаксиальные (ГЭС), полученные МОС-гидридным методом при пониженном давлении с использованием металлорганических соединений галлия и алюминия и арсина. Полученные результаты показали, что при облучении нейтронами и гамма-квантами концентрация носителей заряда автоэпитаксиальных структур и плотность носителей заряда гетероэпитаксиальных структур изменяется незначительно. Что касается подвижности носителей заряда, то в начальный момент при облучении наблюдается некоторое увеличение подвижности носителей заряда. Далее по мере увеличения плотности потока облучения подвижность или стабилизируется на определенном уровне, или уменьшается. Факт увеличения подвижности после первого облучения гетероструктур свидетельствует об увеличении времени жизни носителей заряда, по-видимому, вследствие уменьшения в структурах концентрации центров рекомбинации, вероятнее всего, плотности структурных дефектов на гетрограницах. При облучении быстрыми нейтронами наблюдается аналогичная картина: первоначально подвижность носителей заряда несколько увеличивается при небольшом изменении концентрации носителей заряда, затем характеристики стабилизируются. Наблюдается повышение однородности свойств по площади структур. Высказано предположение, что это связано с возникновением кластеров дефектов и примесей.

Ключевые слова: арсенид галлия, облучение, автоэпитаксиальные структуры, гетероэпитаксиальные структуры, концентрация и подвижность носителей заряда.

41

Ильин Н.А.,
Климов А.A.,
Tiercelin N.,
Pernod P.,
Мишина Е.Д.,
Гапонов М.С.,
Брехов К.А.,
Сигов А.С.,
Преображенский В.Л.

Динамика намагниченности в многослойных структурах TbCo/FeCo под действием фемтосекундного оптического возбуждения 21

Аннотация
Необходимость исследования сверхбыстрых процессов в магнетизме обусловлена перспективами создания сверхбыстрой магнитной записи и сверхбыстрых спинтронных устройств. Для возбуждения магнитной подсистемы, выражающегося в спиновой прецессии, используются фемтосекундные оптические импульсы. В металлах, вследствие значительного оптического поглощения, в первую очередь происходит нагрев материала и значительные джоулевы потери. Важнейшей задачей является поиск материалов, в которых спиновые процессы возбуждаются без нагрева. Очевидными кандидатами являются слабо поглощающие материалы, например, феррит-гранаты. Однако набор таких материалов и спектр их функциональных возможностей ограничен. Целью данной работы является выявление особенностей динамики систем с нетепловыми механизма-ми возбуждения спиновой прецессии. Такое возбуждение возможно в гетероструктурах ферромагнетик/аниферромагнетик с обменным взаимодействием при условии, что время рекомбинации фотоносителей меньше, чем время диффузии тепла. Исследованы на фемтосекундный оптический импульс ближнего ИК-диапазона многослойные структуры TbCo/FeCo. Проведено сравнение спиновой динамики при направлении волнового вектора возбуждающего импульса вдоль и перпендикулярно оси легкого намагничивания структур (геометрии «легкая ось» и «трудная ось», соответственно). Показано, что в геометрии «легкая ось» определяющим является тепловой механизм взаимодействия, который при воздействии возбуждающего импульса приводит к уменьшению проекции намагниченности на направление распространения пробного луча. В геометрии «трудная ось» на начальном этапе намагниченность разворачивается к магнитному полю, а затем, прецессируя, релаксирует к равновесной угловой ориентации. Такая динамика указывает на быстрое восстановление величины поля одноосной анизотропии после лазерного воздействия. Представленные результаты демонстрируют сверхбыстрое изменение магнитной анизотропии, наведенной в процессе изготовления исследуемой гетероструктуры, что может представлять интерес для оптического управления ориентацией намагниченности.

Ключевые слова: магнитные гетероструктуры, оптическое управление намагниченностью, сверхбыстрое размагничивание, сверхбыстрое изменение магнитной анизотропии, фемтосекундное лазерное излучение.

50

Мокрушина А.А.,
Юрасов А.Н.

Особенности моделирования магниторефрактивного эффекта в многослойных металлических наноструктурах 13

Аннотация
Магниторефрактивный эффект (МРЭ) важен и интересен и с фундаментальной, и с практической точки зрения. Данный эффект заключается в изменении коэффициента отражения или прохождения электромагнитной волны от намагниченных структур, обладающих эффектами магнитосопротивления. Это может быть и гигантское, и туннельное, и колоссальное магнитосопротивление в зависимости от типа структуры. МРЭ наиболее ярко проявляется в ИК-области спектра и может достигать десятки процентов. Он характеризуется однозначной зависимостью от величины магнитосопротивления. В данной статье рассматриваются особенности МРЭ в многослойных металлических нано-структурах, обладающих гигантским магнитосопротивлением. Проведено исследование МРЭ с использованием модели, связывающей данный эффект с магнитосопротивлением, а также в рамках модели с учетом спин-зависящего рассеяния. Последняя модель в более ранних работах позволила хорошо описать качественно, а в отдельных случаях и количественно, ряд экспериментальных данных. Предложенный нами учет частотной зависимости сопротивления позволил улучшить первую модель и получить принципиально новый результат: надежное качественное и количественное описание величины эффекта. В статье отмечена ключевая возможность применения магниторефрактивного эффекта как бесконтактного метода исследования наноструктур, метода неразрушающего контроля любых элементов электроники. Проведено также сравнение с экспериментальными данными, продемонстрировавшее возможность эффективного описания связи МРЭ и магнитосопротивления в рамках двух рассмотренных моделей.

Ключевые слова: наноструктуры, магниторефрактивный эффект, магнитоотражение, магнитопропускание, магнитосопротивление, спин-зависящее рассеяние.

59

АНАЛИТИЧЕСКОЕ ПРИБОРОСТРОЕНИЕ И ТЕХНОЛОГИИ

Чукита В.И.,
Сенокосов Э.А.,
Фещенко В.С.

Стенд для исследования позиционно-чувствительного фотоприемника 19

Аннотация
В работе рассмотрены позиционно – чувствительные фотоприемники (ПЧФ), которые предназначены для обнаружения источника электромагнитного излучения оптического диапазона и определения координаты облучаемой области в режиме реального времени, а также слежения за движущимися оптическими объектами. Приведены данные о фотоприёмниках на основе фоточувствительных эпитаксиальных слоев CdSe/Слюда, имеющих нетрадиционную схему расположения и коммутации электрических контактов. Выходным сигналом таких ПЧФ является поперечная разность потенциалов, которая возникает между двумя его контактами после засветки одной из областей фотоприемника. Они могут составить альтернативу или конкуренцию существующим фотоэлементам в связи с высокой точностью, быстродействием, простоте изготовления и дешевизне. Однако для широкого применения ФЧП существуют существенные препятствия, в частности, аналоговый тип выходного сигнала, а также трудности «ручной» калибровки вновь изготовленного фотоприёмника, которая занимает длительное время. Нами разработан стенд для исследования позиционно – чувствительных фотоприемников, который позволяет оцифровывать сигнал, получаемый с фотоприёмника, в режиме реального времени, с высокой точностью определять координаты облученной области на фотоприёмнике и исследовать такие его характеристики, как заданное значение темнового тока фотоприемника, световой ток при определенной освещенности, выходное напряжение. На стенде проведены исследования позиционно – чувствительных фотоприемников на основе системы CdS/Слюда и показа-но, что измеренные характеристики и параметры фотоприёмников совпадают с теоретическими в пределах погрешности. Даны рекомендации по применению стенда.

Ключевые слова: эпитаксиальный слой, позиционно-чувствительный фотоприемник, эквипотенциальная линия тока, микроконтроллер, дельта-сигма аналого-цифровой преобразователь, электронный коммутатор, программируемый усилитель, индикаторное устройство.

69

МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ

Карпов Д.А.,
Струченков В.И.

Динамическое программирование как метод сплайн-аппроксимации в САПР линейных сооружений

Аннотация
В статье рассматриваются математические модели и алгоритмы решения задач, возникающих при автоматизации проектирования трасс линейных сооружений. Принципиальная особенность этих задач состоит в том, что план и продольный профиль трассы состоят из элементов заданного вида. В зависимости от вида сооружения в проектной практике используются отрезки прямых, дуги окружностей, парабол и клотоид. В любом случае необходимо получить гладкую кривую, состоящую из нужной последовательности элементов заданного вида. На стыках элементы имеют общую касательную, а в наиболее сложном случае и общую кривизну. При этом параметры элементов должны удовлетворять техническим ограничениям, которые формализуются в виде системы неравенств. Такого рода кривые принято называть сплайнами. Важно подчеркнуть, что число элементов искомого сплайна, как правило, неизвестно и определяется в процессе решения задачи. Это обстоятельство существенно усложняет и не позволяет применить для решения методы нелинейного программирования, так как неизвестна ее размерность. Кроме того, искомый сплайн – это экстремаль некоторого функционала. Ранее была решена задача аппроксимации плоской кривой, заданной последовательностью точек, сплайном, состоящим из отрезков парабол. В данной статье рассматривается сплайн, включающий элементы различного вида, в том числе и наиболее сложная задача поиска сплайна, состоящего из последовательности отрезков: прямая+клотоида+окружность+клотоида+пря-мая и т.д. Этот сплайн в статье называется сплайн с клотоидами. Приводится оригинальная формализация задачи, которая для поиска сплайнов позволяет применять динамическое программирование, а также новый алгоритм.

Ключевые слова: трасса, план и продольный профиль, сплайн, динамическое программирование, целевая функция, ограничения.

77

Система Orphus