Модели хаотических явлений в высокоскоростных информационных системах — это модели ансамбля взаимодействующих нелинейных осцилляторов.
Общие сведения
Двусторонний информационный поток между двумя смежными системами в сети может быть обеспечен каналом, который связывает две системы. Главными параметрами каналов считаются скорость информационных потоков (пропускная способность) и задержка передачи. Во всех точках подключения маршрутизаторов к каналу существует буфер, в котором формируется очередь данных, ожидающих отправки по этому каналу. Буферное пространство и пропускная способность являются разделяемыми ресурсами сети. Когда скорость поступления информации в маршрутизатор становится выше максимально возможной скорости ее отправки, то это означает перегрузку сети, которая выражается в переполнении буферов и потере информации (информационных пакетов). Перегрузка сети может привести к образованию так называемых заторов на отдельных участках сети, именуемых «узкими местами». Главными характеристиками, которые определяют поведение набора ТСР-соединений в узком месте, считаются пропускная способность канала, задержка в канале и размер буфера маршрутизатора.
Протокол транспортного уровня должен занимать самое важное положение во всех сетевых архитектурах, включая и TCP/IP, так как он способен обеспечить надежную и эффективную передачу информации (в пакетном формате) непосредственно между конечными системами сети. Для этого транспортный протокол должен задавать согласованную совокупность правил поведения для участников информационного обмена. Данные правила регулируют совместный доступ узлов к подразделяемым ресурсам сети, поэтому эффективность транспортного протокола задаёт эффективность функционирования всей сети в целом.
Транспортным протоколом в архитектуре TCP/IP считается протокол TCP (Transmission Control Protocol), обеспечивающий надежную двустороннюю связь при наличии контроля скорости передачи. Для реализации обмена TCP должен установить логическое соединение между двумя узлами сети, на каждом из которых обязан исполняться алгоритм протокола TCP. Поток сегментов по TCP соединению способен проходить через упорядоченную очерёдность маршрутизаторов и каналов. Пропускная способность соединения в общем ограничивается минимальной из пропускных способностей каналов, через которые осуществляется соединение. Алгоритм управления потоком, который является частью TCP, должен отправлять данные со скоростью, не превосходящей наименьшую из пропускных способностей каналов вдоль соединения и скорости приёма информации получателем.
Исследование моделей хаотических явлений в высокоскоростных информационных системах
Проведённый анализ экспериментальной информации, а также теоретические представления об информационных процессах в живой системе, позволили сформировать и в определённой мере представить обоснование гипотезы о наличии общих принципов и закономерностей информационной обработки в системах, обладающих сложной динамикой, которая зависит от конкретного вида и реализации самих систем.
На её базе появляется возможность построить простые математические структуры, реализующие разные процессы информационной обработки с применением теории хаоса. Было показано, что в качестве такой структуры способны эффективно применяться одномерные и многомерные отображения специального типа. Важным обстоятельством является тот факт, что они являются пригодными не только для теоретического анализа и модельных оценок, но и для разрешения практических задач повышенной сложности. Это означает, что начали проявляться контуры кардинально новых систем информационной обработки, а именно, универсальные хаотические процессоры.
Аттрактором (от английского слова attract, то есть, привлекать, притягивать) является множество состояний (вернее, точек фазового пространства) динамической системы, к которому она стремится с течением времени. Первым типом информационной структуры является логистическое отображение, которое может быть охарактеризовано линейной релаксацией начальной информации. Переменная может терять фиксированный объем начальной информации на каждом шаге итерации отображения. Второй тип может быть охарактеризован экспоненциальной релаксацией начальной информации. Переменная способна терять постоянную долю оставшейся информации на каждом шаге итерации отображения.
Еще одной причиной, которая связана с необходимостью оценить наличие динамического хаоса с информационных позиций, может быть присутствие естественных объектов, обладающих детерминированной хаотической динамикой или же смешанной динамикой, включающей в свой состав как детерминированный хаос, так и случайные процессы. Обычно присутствуют одномерные сигналы, и необходима их обработка для того, чтобы получить более или менее детальную информацию о параметрах динамики объекта. Данная обработка является способом получения информации об исследуемом объекте на основании хаотического процесса, происходящего в нём.
Формирование модели хаотического процессора подразумевает следующие операции:
- Реализация выбора типов аттракторов, которые пригодны для работы с информацией.
- Осуществление выбора динамических явлений, которые необходимы для реализации базовых операций обработки информации с использованием хаоса.
- Разработку принципов, позволяющих ставить во взаимно-однозначное соответствие информацию и траектории динамической системы.
- Разработку конкретных математических моделей, позволяющих работать с информацией как с траекториями отображений и управлять характером динамических явлений с целью осуществления базовых операций хаотического процессинга.
Важным результатом компьютерного моделирования является масштабная инвариантность. Она важна для практических приложений и правдоподобности модели.
