Timeweb.Cloud

По ходу работы с бесчисленными материалами и расшифровками аудиозаписей пришло осознание, что подачу статьи ни в коем случае нельзя делать похожей на десятки статей о DEC. В них сухими цифрами описывались только исторические вехи и сама деятельность в IT-сфере, а список технологических достижений разбавлялся лишь техническими подробностями.

DEC была гораздо большим, чем компанией, давшей человечеству мир мини-компьютеров и доступных систем реального времени. Это автор и постарается донести до читателя. Также было бы дилетантством пытаться рассказать историю DEC с её внутренней культурой, оставив в тени подробности об основавших её людях и личный опыт сотрудников.

В конце концов, процесс написания статей о DEC невозможно закончить, его можно только остановить.

❯ Транзисторы, люди и чувства

Пасмурным днем 9 июля 1957 года два молодых человека вошли на территорию бывшей Шерстяной фабрики по адресу 146 Main st. и проследовали в кабинет администратора. Еще совсем недавно фабрика была градообразующим предприятием и основным источников дохода для поколений большинства жителей небольшого городка Мейнард на протяжении сотни лет.

Ирвин Бёрг, на тот момент управляющий комплексом арендуемых зданий, встретил гостей без особого энтузиазма, так как желающих снять помещения хватало, а молодые люди своим несколько помятым видом не выглядели очень представительно.

— Большого выбора помещений я вам предложить не могу, 90% всех площадей уже сданы.
— Нас вполне устроит весь второй этаж Строения 12.
— Отлично! Вы, ребята, успели как раз вовремя: компания, которая была там до этого, только что закончила вывозить свои вещи.
— А что с ней случилось?
— Они обанкротились.

Так начиналась история DEC – самой яркой и успешной IT-компании XX века. Уход со сцены этой компании бывшие её сотрудники называют не иначе как «крупнейшее в истории Америки преступление, за которое никто не понёс наказания».

DEC была компанией, которая с самого начала основным своим активом называла человека, его способности и креативность. Одним из основных принципов было предоставление талантливым людям возможностей воплотить свои идеи, минуя бюрократию и все корпоративные формальности.

Оба молодых человека – Харлан Андерсон и Кеннет Олсен – были талантливыми и уверенными в себе выпускниками технических факультетов серьёзных вузов. Они имели внушительный для своего возраста опыт работы с передовыми разработками в вычислительной технике и внедрению её как в гражданские отрасли, так и на военные объекты.

Андерсон – выпускник Университета Иллинойса, 1947-1952; Инженерная физика – бакалавр, Физика – магистр (1951 и 1952 гг соответственно), по окончанию университета был приглашен в Цифровую Компьютерную Лабораторию при MIT, после – присоединился к Лаборатории Линкольна. В 1950 году впервые заинтересовался компьютерами, посещая курсы программирования для разрабатываемого компьютера Illiac I. Через 5 лет работы в Лаборатории Линкольна – ушел, чтобы стать соучредителем DEC. После ухода из корпорации в 1966 – занимал должность директора по технологиям в Time inc, участвуя еще в нескольких корпоративных советах – активно занимался в сфере малого венчурного капитала (о роли которого в судьбе DEC мы еще расскажем), помог в основании более 20-ти небольших фирм из компьютерной отрасли. Был ярым сторонником предоставления образования всем желающим, поощряя единомышленников и помогая всем, кто тянулся к знаниям. Из резюме Андерсона, май 1957-го:

…Моя первоначальная работа была связана с логическим проектированием высокоскоростного электронного цифрового компьютера, используемого для тестирования новой памяти на магнитных сердечниках. Затем работа по разработке схемы, связанной с высокоскоростным электронным переключателем для использования с магнитными барабанами... затем я стал членом офиса Лаборатории Линкольна, который отвечал за спецификации для производства IBM компьютера SAGE…

На личности же Кеннета Олсена стоит остановиться подробно, так как еще задолго до появления Digital Equipment Corporation в характере этого человека можно увидеть целый ряд черт, сильно повлиявших, а порой и предопределивших судьбу как самой компании, так и десятков тысяч ее сотрудников. Трудолюбие, упорство в достижении поставленной цели, доброта и человечность, понимание и сострадание, последовательность и верность своему слову – далеко не полный описательный список характера этого человека.

Олсен родился в Бриджпорт, Коннектикут, в семье выходцев из Норвегии и Швеции, но рос около Стратфорда. С ранней поры средней школы живо интересовался электротехникой и радио, ремонтируя и улучшая радиоприемники всем соседям, зачастую бесплатно. В старших классах отец Кеннета, инженер-механик, видя интересы сына и то, сколько времени тот отдает сидению в подвале с радио, решил предостеречь его от этого занятия, сказав, что радио – это интересно, это зов души, но заметных денег на этом не заработать, семью не прокормить и посоветовал посещать механический цех. В итоге Кен так и поступал: часто прогуливая занятия днем он много времени проводил в механическом цехе и магазине инструментов. Позже, в 80-х годах, Олсен скажет о своей несостоявшейся специальности:

К моменту основания DEC я был довольно близок к тому, чтобы стать инженером-инструментальщиком, но… не очень хорошим. Однако, несколько инструментов я все же сделал, мы потом использовали их для резки листового метала, так что… По крайне мере поддержать разговор на эту тему я могу.

В 1944 году, после школы, Кен был зачислен на службу в военно-морской флот, где находился до 1946-го года, на должности инженера электротехника. Именно в армии, около года проходя обучение в школе радиолокации, Олсен впервые познакомился с электроникой. Стоит отметить, что с отцом связан один из принципов Кеннета Олсона по работе с людьми в будущей корпорации. Еще будучи ребенком, он хорошо запомнил одно неприятное событие, когда отца сократили с работы прямо в канун Рождества, что поставило семью в сложное положение. Запомнил Олсен-младший это настолько, что уже основав корпорацию он поклялся себе, что пока находится во главе компании, не уволит ни одного сотрудника.

Целеустремленность и настойчивость Олсенa отлично читается из истории его личной жизни. В 1950 году, перед поступлением в аспирантуру Кен гостил у родителей в Коннектикуте. В доме по соседству гостила девушка по имени Aulikki, приехав на неделю из Финляндии.

Они успели пообщаться очень мало, так как каникулы закончились, и Алики вернулась в Финляндию, а Кен – в MIT, но он настолько был ей очарован, что написал письмо с вопросом может ли он ее навестить. Ответ был «Не беспокой». Не успокоившись на этом Олсен берет академический отпуск в институте, покупает билет и летит в Европу. В небольшом городе в Швеции он устраивается простым электриком на предприятии, затем снова пишет ей письмо: «Я сейчас в Швеции. Можно к тебе приехать?». На что получает ответ «Ну, хорошо». Олсен увольняется с работы и едет в Финляндию, прямиком к девушке, в дом ее родителей, стучит в дверь, они приглашают его к себе и он тут же, с порога, предлагает девушке руку и сердце. Родители Алики были немало возмущены (к тому же ее отец был католическим священником) и общим ответом всей семьи было решительное «Нет!». Но он не уехал в штаты, остался в городе, еще несколько раз приходил в гости, терпеливо ждал и после долгих разговоров с родителями и девушкой, в конце концов, через пару месяцев Алики приняла предложение и родители дали согласие на брак. Бракосочетание состоялось 12-го декабря 1950 года, после чего чета Олсен вернулась в штаты и обучение в MIT было продолжено.

В 1952-м году Олсен получает степень магистра по специальности Электротехника и далее в течение пяти лет работает все в той же Лаборатории Линкольна, причем команда Андерсона подчинялась непосредственно Олсену. Его магистерская диссертация привела к первой демонстрации улучшенной памяти на магнитных сердечниках. Схемы и методы, разработанные в ходе диссертации, далее широко использовались в большинстве больших цифровых компьютеров того времени.

В течение 13 месяцев Олсен был представителем MIT в IBМ, выполняя обязанности инженера по контролю качества во время производства и наладки первого компьютера SAGE, в интересах военно-воздушных сил. Важно отметить, что именно за эти 13 месяцев опыта близкого общения с IBM у Олсена вырабатывается абсолютное и стойкое неприятие внутренней «корпоративной этики» и способов управления в этой компании. В 1954-м году Олсен, используя как личные исследовательские наработки, так и опыт полученный при работе с одной из первых интерактивных компьютерных систем с разделением реального времени Whirlwind, активно участвует в разработке полностью полупроводникового (использовано 3500 транзисторов Philco L5122) компьютера реального времени TX-0, который является прямым предком и PDP-1 и весь опыт и подход к работе полученный при разработке TX-0 Олсен передавал вновь приходящим в компанию инженерам.

Мне поручили построить компьютер сразу после того как я закончил диссертацию. Он стоил миллион долларов. Тогда я был впечатлён тем, сколько труда нужно, чтобы потратить миллион. Теперь я впечатлён как мало нужно усилий, чтобы потратить миллион.

Я хотел по-своему похвастать тем, что я построил его в комнате, среди ряда стоек с консолью перед ним, где было лишь место, где фотограф мог стоять сзади и фотографировать его. Мы наивно хвастались, говоря: «Посмотрите, как это просто!». В первую ночь, когда он запустился, мы допоздна задержались в лаборатории. Все ушли домой, а я остался там и слушал, как он работает. Я подключил компьютер к громкоговорителю, и пока тон был постоянным, я знал, что он работает. Поэтому я пошел в женскую комнату отдыха, прилег на диван и заснул с открытой дверью, настроив слух на этот звук, поэтому я знал, что он работал всю ночь без сбоев. Это был важный тест… …TX-0 был разработан с целью демонстрации надежности и возможностей транзисторных схем, а также для создания быстрого, недорогого, маломощного компьютера. Он мог делать все то, что персональный компьютер делает сегодня, ограниченный только небольшим объемом памяти. Вы могли рисовать картинки на электронно-лучевой трубке, читать вашу программу, брать ее домой, играть в игры – все, что вы можете делать сегодня.

Из интервью Олсена для Смитсоновского центра, 1988 год.

Нельзя не отметить участие Гордона Белла в разработке периферии для TX-0, в частности устройства для ввода/вывода информации на магнитные ленты. Так же примерно в то же время Белл знакомится с талантливым инженером Беном Гёрли. (Benjamin Gurley). Все эти люди сыграют огромную роль в истории успеха будущей компании DEC. TX-1, компьютер на вакуумных лампах, который проектировали изначально для тех же целей проверки памяти на магнитных сердечниках (работы над памятью велись под руководством Джея Форрестера), – так и не был построен, так как TX-0 успешно выполнял те же цели и даже более, плюс к тому обходился в эксплуатации гораздо дешевле. Вместо этого в MIT приступили к проектированию TX-2, разработка и изготовление прототипа которого столкнулись с целым рядом технологических сложностей, да и сразу несколько сотрудников покинули проект, включая Харлана Андресона и Кеннета Олсена, решивших основать свою компанию.

После небольшой передышки от очень интересной, но выматывающей работы в MIT, молодые люди обратились в American Research and Development (далее – ARD), компанию, основанную в 1946 году Жоржом Дорио, Ральфом Фландерсом и Карлом Комптоном и занимавшуюся венчурным капиталовложением, или проще – предоставлением финансов молодым развивающимся фирмам в обмен на огромную долю в их бизнесе. Естественно, что лица, основавшие ARD, были не просто глубоко осведомлены о делах производственно-коммерческих, но и отлично знали технические подробности многих отраслей. Комптон - физик, президент MIT с 1930 по 1948 гг, Фландерс – инженер-механик, промышленник. Личность генерала Жоржа Дорио стоит рассмотреть более детально сразу по нескольким причинам:

1. Дорио неразрывно связан как с деятельностью DEC вообще, так и с семьей Олсен в частности, даже выйдя на пенсию он продолжил консультирование и проведение лекций для сотрудников корпорации, передавая огромный опыт и свой подход.

2. В англоязычном сегменте сети о нем 3 абзаца и, по сути, ничего о семье, истоках.

3. В русском сегменте сети о нем только период жизни и то, что он основал ARD. С разрешения добывшего документ человека, я приведу лишь мизерный отрывок из 18-ти страничной расшифровки интервью Жоржа Дорио, данного Аликки Олсен в апреле и мае 1980 года, которого в открытом доступе нет.

... в мою юность большинство жителей района были либо фермерами, либо работали на предприятии семьи Peugeot, производившей в то время сначала кухонную посуду, потом 2-х и 3-х колесные велосипеды. Все мужчины нашей семьи работали на том предприятии, а женщины, помимо работы по дому, при любой возможности и небольшом свободном времени брали тележки и привозили с фабрики разные инструменты, чтобы тоже выполнять посильную надомную работу. Мой отец был механиком и, видимо, очень хорошим. Примерно в 1887 году отец с его двоюрдным братом-инженером отправились в Германию и купили двигатель Даймлера, скорее всего это была Модель номер 2. Это был 2х цилиндровый v-образный двигатель, выдававший около 2.5 л.с. Они поместили его на трицикл и чуть не сломали себе шею, после чего добавили четвертое колесо. Это был один из первых квадрициклов, как тогда их называли, до слова «автомобиль». ... В западной части Парижа у семьи Пежо был дом, частично превращенный в гараж. Арман Пежо с супругой жили на первом этаже, а моя семья – на втором. Собственно, там я и родился. Позже отец отошел от дел Пежо и открыл свое производство.

... Еще в школе я стал немного механиком и довольно неплохим чертежником. Более всего мне нравилось читать американские журналы по теме механики, инструментов и металлообработке... В 1914 году началась война, на фабрике отца стали делать арт снаряды. … За год до окончания войны я ушел в армию, попав в полк дальнобойных 145-мм орудий, ремонтировали и обслуживали которые лучшие механики со всего Парижа. Благодаря знаниям я стал часто заменять капитана и мне подчинялись люди гораздо старше меня. Это были добрые и очень знающие люди, я получил массу знаний общаясь с ними и полезных знакомств, которые продлились на долгие годы. По окончанию войны я вернулся в школу. Друг моего отца сказал ему, что раз я заинтересован всем что касается механики и производства, то нужно подумать над тем, чтобы отправить меня на учебу в Америку, чтобы потом вернуться и получить хорошую работу. У отца был друг в образовательной сфере во Франции, он предложил направить меня в MIT. ... примерно в январе 1921 года я прибыл в Нью-Йорк, далее я приехал в Бостон, чтобы затем отправиться в MIT. Парижский друг отца, банкир, дал мне сопроводительное письмо на имя некоего Лоуренса Лоуела. Перед визитом в MIT я нашел мистера Лоуела и узнал, что это президент Гарварда. В моей семье о таком заведении даже не знали. Тем не менее Лоуел меня принял очень вежливо и спросил, что я хотел бы изучать, на что я сказал: «Как управлять фабрикой». Он улыбнулся и сказал, что это, вероятно, не к ним, а в Бизнес Школу Гарварда. Так что мои документы были перенаправлены и меня зачислили на учебу. В Бизнес Школе, среди прочего, я изучал управление пром. производством, статистику, работу с кадрами, решение проблем на производстве, бухгалтерию, трудовые отношения и корпоративные финансы…

Как видим, American Research and Development основали весьма серьезные и технически подготовленные люди. 27 мая 1957 года Андерсон и Олсен представили в ARD свое предложение по производству электронных компонентов и вычислительной технике. Компания собиралась производить и продавать электронное оборудования для тестирования и электронные цифровые компьютеры. Ударение было сделано на разработке и производстве электронной продукции, которая нашла бы применение в разных сферах. Планы по созданию Digital Computer Corporation были разделены на два этапа. Этап 1: разработать, произвести и продать транзисторное цифровое испытательное оборудование. Дополнительно нужно было разработать универсальный компьютер, который будет построен на этапе II, и получить контракты на военные исследования, а, следовательно, военные заказы. Этап 2 наступал после того, как бизнес по испытательному оборудованию начнет станет прибыльным или будет получен твердый заказ на закупку универсального компьютера. Те же схемы, которые будут использоваться в линейке испытательного оборудования, будут использоваться в компьютере. При этом мощность и скорость компьютера будут превышать компьютеры, доступные на тот момент, а цена его (около $400 тыс.) – значительно ниже.

Представленный Олсеном и Андерсоном план совершенно восхитил сотрудников ARD своей продуманной простотой и, перед тем как направить их на беседу с советом директоров, один из сотрудников дал им совет от себя: «… только обещайте им быструю прибыль, так как это люди уже весьма преклонного возраста. Так мы и сделали. Пообещали прибыль в течение года…» (K. Olsen). Помимо общеизвестной рекомендации руководства ARD избегать слова «компьютер» в названии компании (отсюда и название Digital Equipment Corp.), было дано краткое напутствие, или, скорее предостережение, что чрезвычайно активная область цифровых вычислений будет сталкиваться с «существенной конкуренцией в будущем... успешное выживание будет зависеть от выдающейся творческой технологической компетентности, агрессивных усилий по продажам, высококачественного точного производства и адекватной финансовой поддержки». В добавок к 70 тысяч долларов, грант в четверть миллиона, предоставленный ARD придавал еще большей уверенности молодым людям в формировании их «спекулятивного и смелого» предприятия. Несколько позже Дорио выскажется о тех событиях:

У Кена Олсена был продукт, который он мог сделать на следующий день, это было важно. Но у него было и видение будущего! Он планировал семейство продуктов. Кен шел на риск, но это был обдуманный риск, такой риск, который я предпочитаю. Меня впечатлило, что Кен обладал способностью чувствовать эволюцию рынка. В некоторых случаях перепроектировал или изобретал продукты, всегда следуя за рынком. У Кена было желание сделать что-то полезное, конструктивное и творческое.

Выше приведено начало 11-ти страничного развернутого предложения, с 5-ти летним прогнозом продаж продукции, представленного на следующий день после визита на Фабрику, куда мы с вами и возвращаемся.

К разговору об аренде Олсен и Андерсон вернулись 20-го августа 1957 года, согласившись арендовать 806 кв. м. за $300 в месяц. Неделя ушла на подготовку документов аренды и одобрения названия корпорации гос-комиссией Бостона, после чего 27 августа было подписано соглашение об аренде площади сроком на 3 года. Мебель для обстановки помещения покупалась либо в магазинах с уцененными товарами, либо на распродажах, либо бывшая в употреблении. Но и по помещению предстоял огромный фронт работ, от очистки пола и стен для покраски, до приведения в порядок уборных комнат и установки освещения.

В работе принимала участие вся семья Олсен, включая брата Кеннета Стэна. Управляющий комплексом долго вспоминал телефонный разговор с Говардом Прескотом, местным производителем красок. Прескот был в изумлении, когда Олсен позвонив ему за советом по краске заявил, что будет красить все сам. Но Кен, Стэн и Харлан работали все выходные и все свое свободное время, готовя помещение к покраске и через пару дней Олсен заказал Прескоту несколько банок краски, после чего последний позвонил управляющему Бёргу и спросил можно ли доверять его новым арендаторам. Получив положительный ответ о том, что планируется долгое сотрудничество – заказ был выполнен.

Менялись стекла, чистились и чинились обветшалые оконные кондиционеры, были даже попытки (впрочем, безуспешные) отучить местных голубей залетать в открытые окна, закупались столы и осветительные приборы для оборудования рабочих мест сборщиков и чертежников, а в местной прессе 10-го октября того же года впервые упомянули новую компанию и местные жители (которые после закрытия Шерстяного производства были рады любой работе) с любопытством и надеждой ожидали ее развития и успеха, – одним словом молодое предприятие полным ходом готовилось проектировать и выпускать логически модули, чтобы потом перейти к компьютеру, открывшему новую эру в вычислительной технике – PDP-1. Но обо всем этом и не только – в следующей статье…

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов (за вознаграждение) — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

📚 Читайте также:

• Сложно о простом. Как работает интернет. Часть 1. Что такое коммутатор, маршрутизатор и примеры работы простых сетей

• Вернер Бухгольц. Байт на Stretсh

• Комменты — наше все! История онлайн-комментариев.

❯ Что такое коммутатор, маршрутизатор?

Когда мы задаем вопрос в поисковике: «Чем отличается коммутатор от маршрутизатора?», то один из самых распространенных ответов, который можно найти в интернете (например, на Mail.ru), звучит так:

в функционале. маршрутизатор - маршрутизирует, коммутатор - коммутирует. все просто:)))

Это, пожалуй, самый краткий и ёмкий ответ на данный вопрос.

Однако если подойти к вопросу серьезно, необходимо разобраться в понятиях коммутации и маршрутизации.

Коммутация — это процесс перенаправления данных (кадров) в пределах одной сети, основанный на анализе адреса назначения. Она работает на канальном уровне модели OSI (L2), используя MAC-адреса устройств.

Маршрутизация — это процесс определения пути для передачи данных между разными сетями. Работает на сетевом уровне модели OSI (L3), используя IP-адреса.

Коммутаторы (switch) и маршрутизаторы (router) — это два ключевых устройства в сетевых инфраструктурах, которые выполняют разные, хотя и пересекающиеся, задачи. Разберемся в их функциях, особенностях и причинах появления, а также рассмотрим современные реалии, в которых их функциональность все больше пересекается.

Зачем появились маршрутизаторы

Исторически маршрутизаторы появились для соединения сетей с разными технологиями передачи данных. В начале эры сетей существовало множество локальных сетей (LAN) с различными стандартами: Ethernet, Token Ring, модемные пулы и другие. Эти сети были физически и логически разобщены, поскольку каждая из них использовала свои протоколы адресации и методы передачи данных.

Для решения этой проблемы была введена абстракция в виде IP-адреса — универсального протокола, не привязанного к физическому носителю. Маршрутизаторы стали устройствами, способными связывать сети с разными технологиями передачи данных, обеспечивая маршрутизацию на основе IP-адресов.

Основные функции

1. Коммутаторы:

   • работают преимущественно на уровне 2 модели OSI (канальный уровень);

   • создают таблицы MAC-адресов, которые определяют, через какой физический порт отправлять трафик;

   • обеспечивают коммуникацию внутри одной локальной сети (LAN).

2. Маршрутизаторы:

   • работают на уровне 3 модели OSI (сетевой уровень);

   • используют таблицы маршрутизации для определения оптимального пути передачи данных;

   • обеспечивают связь между разными сетями, в том числе с разными технологиями (Ethernet, Frame Relay, ATM, DSL);

   • используют протоколы маршрутизации, такие как OSPF, BGP, IS-IS.

Совместная работа коммутаторов и маршрутизаторов

• Коммутаторы обеспечивают быстрый обмен данными внутри сети.

• Маршрутизаторы соединяют локальную сеть с другими сетями, например, с интернетом, обеспечивая связь с серверами.

❯ Современные тенденции

Раньше этих различий хватало для определения работы коммутатора и маршрутизатора, но в современных устройствах все эти функции часто объединяются в L3-коммутаторах, которые совмещают преимущества обоих типов устройств.
На данный момент различия между ними размыто, так как коммутаторы L3 и L3+ (Multiplayer switch) могут выполнять часть функционала маршрутизатора и маршрутизатор может иметь дополнительные физические порты для подключения локальных сетей.

❯ Рассмотрим различия между устройствами

L2-коммутаторы (канальный уровень)

❯ Особенности

• Рабочий уровень: работают на 2 уровне модели OSI (канальный уровень).

• Функциональность: обеспечивают передачу данных внутри одной локальной сети (LAN), используя таблицу MAC-адресов для маршрутизации кадров Ethernet.

• Ограничения: не способны маршрутизировать трафик между разными VLAN или подсетями.

❯ Плюсы

• Простая настройка.

• Высокая производительность для однорангового (peer-to-peer) соединения.

❯ Минусы

• Отсутствие поддержки IP-адресации.

• Не подходит для сложных сетевых структур с множеством VLAN.

L3-коммутаторы (сетевой уровень)

❯ Особенности

• Рабочий уровень: работают на 3 уровне модели OSI (сетевой уровень).

• Функциональность:

  • выполняют функции коммутатора (L2) и маршрутизатора (L3);

  • поддерживают маршрутизацию между VLAN через интерфейсы SVI (Switch Virtual Interface);

  • поддерживают IP-адресацию и статическую маршрутизацию.

❯ Плюсы

• Универсальность.

• Встроенная поддержка маршрутизации.

❯ Минусы

• Ограниченные возможности динамической маршрутизации (по сравнению с маршрутизаторами). Обычно используется «межвлановая» маршрутизация, когда ip-адрес назначается на VLAN, а не на саб-интерфейс.

• Более сложная настройка по сравнению с L2-коммутаторами.

L3+ коммутаторы (расширенные возможности сетевого уровня)

❯ Особенности

• Рабочий уровень: также работают на 3 уровне, но с функциями, приближенными к маршрутизаторам.

• Функциональность:

  • полноценная поддержка динамических протоколов маршрутизации (OSPF, BGP, EIGRP);

  • расширенные функции управления трафиком: ACL, QoS, NAT;

  • некоторые модели поддерживают MPLS для оптимизации передачи данных.

❯ Плюсы

• Возможности динамической маршрутизации.

• Более высокий уровень управления сетью.

❯ Минусы

• Стоимость.

• Сложность настройки.

Маршрутизаторы (Router)

❯ Особенности

• Рабочий уровень: работают на 3 уровне модели OSI и выше.

• Функциональность:

  • передача данных между разными сетями;

  • маршрутизация IPv4 и IPv6;

  • полноценная поддержка динамической маршрутизации (OSPF, BGP, RIP и др.);

  • поддержка VPN, NAT и часть функций межсетевого экранирования.

❯ Плюсы

• Поддержка работы в глобальных сетях (WAN).

• Высокий уровень безопасности.

❯ Минусы

• Не предназначены для высокоскоростного L2-коммутирования.

• Могут вызывать дополнительные задержки в локальных сетях.

❯ Сравнительная таблица

• L2-коммутаторы идеально подходят для небольших сетей, где маршрутизация не требуется.

• L3-коммутаторы — оптимальное решение для сетей с VLAN и умеренной сложностью.

• L3+ коммутаторы находят применение в крупных и сложных инфраструктурах с необходимостью динамической маршрутизации.

• Маршрутизаторы — необходимы для соединения локальных сетей с внешними сетями, но не заменяют коммутаторы внутри LAN.

Каждое устройство имеет свои уникальные сильные стороны и применяется в зависимости от масштабов и требований сети.

Хотя изначально коммутаторы и маршрутизаторы выполняли строго разные задачи, современное развитие сетевых технологий привело к значительному пересечению их функций.

Однако ключевые различия сохраняются: маршрутизаторы лучше подходят для связи между сетями с различными технологиями и для управления сложными топологиями, тогда как коммутаторы оптимизированы для высокой пропускной способности и коммутации в рамках одной сети. Выбор между этими устройствами зависит от конкретных задач и архитектуры сети.

❯ Что такое сеть?

Что же такое сеть? Если соединить два компьютера между собой, назначить им IP-адреса, будет ли это сетью? Ответ прост: да, это уже локальная сеть.

Сеть — это соединение двух и более компьютеров, устройств или других компонентов для обмена информацией.

Как только мы подключаем устройства к домашнему маршрутизатору, они становятся частью локальной сети. Маршрутизатор служит шлюзом по умолчанию для всех подключенных устройств и направляет пакеты данных для выхода в интернет.

Но пока не будем забегать вперед, начнем с самого простого — с двух соединенных между собой компьютеров.

❯ Рассмотрим самую простую сеть

Предположим, у нас есть два компьютера. Компьютер №1 имеет mac-адрес 00:00:00:00:00:0a, а компьютер №2 — 00:00:00:00:00:0b.

Мы назначаем компьютеру №1 IP-адрес 192.168.0.1, а компьютеру №2 — IP-адрес 192.168.0.2. Затем мы соединяем их сетевые карты «напрямую» с помощью витой пары.

Чтобы проверить доступность соседнего компьютера, можно использовать утилиту «ping» и отправить запрос на него.

Однако есть проблема: компьютер №1 не сможет сразу отправить ICMP-запрос компьютеру №2, так как он не знает его mac-адрес. Это можно проверить, введя команду «arp -a» в командной строке (для Windows) и убедившись, что таблица ARP пуста.

Как было сказано в предыдущей статье, ARP (Address Resolution Protocol) — это важнейший протокол в компьютерных сетях, который используется для определения MAC-адреса другого компьютера по известному IP-адресу.

Первым делом компьютер №1 отправит широковещательный запрос в сеть, чтобы узнать, кто такой 192.168.0.2.

Пакет будет выглядеть следующим образом:

• src mac-адрес 00:00:00:00:00:0a;

• dst mac-адрес ff:ff:ff:ff:ff:ff (широковещательный mac-адрес);

• IP-адресов не будет, так как ARP работает на уровне L2;

• в теле пакета будет информация: кто такой 192.168.0.2, спрашивает 192.168.0.1.

Подробнее о заголовках L3 уровня (ARP, ICMP и др.) я рассказывал в этой статье.

После того как ARP-ответ будет получен компьютером №2, он сохранит в своей ARP-таблице информацию о IP и mac-адресе компьютера №1.

Теперь компьютеру необходимо отправить ARP-ответ.

Пакет будет выглядеть следующим образом:

• src mac-адрес 00:00:00:00:00:0b;

• dst mac-адрес 00:00:00:00:00:0a;

• IP-адресов не будет, так как ARP работает на уровне L2;

• в теле пакета будет информация: у IP-адреса 192.168.0.2 mac-адрес - 00:00:00:00:00:0b.

После того как ARP-ответ поступит к компьютеру №1, он сохранит в своей ARP-таблице информацию о IP и mac-адресе компьютера №2.
Теперь для формирования ICMP-запроса известна вся информация, и от компьютера №1 будет сформирован следующий пакет:

• src mac-адрес 00:00:00:00:00:0a;

• dst mac-адрес 00:00:00:00:00:0b;

• src IP-адрес 192.168.0.1;

• dst IP-адрес 192.168.0.2

• в теле пакета будет служебная информация для ICMP-протокола (подробнее в этой статье).

После того как ICMP-запрос поступит на компьютер №2, тот отправит ICMP-ответ, так как уже знает mac-адрес соседнего устройства из своей ARP-таблицы.

Ответ будет выглядеть следующим образом:

• src mac-адрес 00:00:00:00:00:0b;

• dst mac-адрес 00:00:00:00:00:0a;

• src-IP-адрес 192.168.0.2;

• dst-IP-адрес 192.168.0.1;

• в теле пакета будет служебная информация для ICMP-протокола.

После того как все эти пакеты прошли свой не долгий путь, в утилите «ping» появится первое сообщение о доступности соседнего устройства.

❯ Три компьютера и сетевой концентратор (Hub)

❯ Что если нам нужно подключить больше компьютеров к одной сети?

Для этого в простых сетях используют сетевой концентратор, он же hub/хаб.

❯ Как работает хаб?

Хаб передает данные, поступающие на один из его портов, на все остальные порты, что позволяет устройствам в локальной сети обмениваться информацией без сложной настройки. Однако такой подход имеет свои плюсы и минусы.

❯ Плюсы и минусы использования хаба

Хаб — это недорогое сетевое устройство, которое подходит для соединения небольших локальных сетей. Однако, если в сети используется большое количество устройств, возникают проблемы.

1. Эффективность: хаб работает на уровне L1 модели OSI, что означает, что он не различает адреса. Все пакеты передаются всем устройствам, кроме отправителя, независимо от их назначения.

2. Конфликт пакетов: поскольку данные передаются одновременно всем устройствам, в сети могут возникать коллизии. Чем больше устройств подключено, тем выше вероятность коллизий.

3. Пропускная способность: каждый порт хаба делит общую пропускную способность сети, что приводит к её снижению по мере увеличения числа подключений.

Современные сети используют коммутаторы (switch), которые работают на уровне L2, что позволяет им направлять пакеты только устройствам-адресатам.

❯ Пример работы хаба

Предположим, у нас есть хаб и три компьютера с IP-адресами:

• компьютер №1: 192.168.0.1;

• компьютер №2: 192.168.0.2;

• компьютер №3: 192.168.0.3.

Все три компьютера подключены к хабу. Теперь, если мы с компьютера №1 отправим запрос «ping» на компьютер №2, то процесс будет происходить следующим образом.

Шаг 1. ARP-запрос

Компьютер №1 сначала отправит ARP-запрос в сеть, чтобы узнать MAC-адрес компьютера №2. Этот запрос будет выглядеть так:

• src MAC-адрес: 00:00:00:00:00:0a;

• dst MAC-адрес: ff:ff:ff:ff:ff:ff (широковещательный адрес);

• IP-адреса в пакете отсутствуют, так как ARP работает на уровне L2.

Действия хаба

Хаб получит этот пакет через порт, к которому подключен компьютер №1, и передаст его на все остальные порты, кроме порта-отправителя. Таким образом, ARP-запрос поступит как на компьютер №2, так и на компьютер №3. Компьютеры №2 и №3 сохранят в ARP-таблице запись о компьютере №1, так как запрос был широковещательным. Однако ответит на него только компьютер №2, так как IP-адрес в запросе соответствует его собственному.

Ответ от компьютера №2

Компьютер №2 отправит ARP-ответ, который пройдет через хаб и будет доставлен компьютеру №1. Компьютер №3 проигнорирует этот ответ, так как он не предназначен ему.

ARP-ответ будет выглядеть следующим образом:

• src MAC-адрес: 00:00:00:00:00:0b;

• dst MAC-адрес: 00:00:00:00:00:0a;

• IP-адреса в пакете отсутствуют, так как ARP работает на уровне L2.

Шаг 2. ICMP-запрос и ответ

После завершения ARP-обмена компьютер №1 сформирует ICMP-запрос и отправит его на компьютер №2. Запрос и последующий ответ будут переданы аналогичным образом через хаб, но пакеты также дойдут до всех устройств в сети, создавая дополнительную нагрузку.

❯ Особенности работы ARP в сети с хабом

В такой схеме:

1. Компьютеры №1 и №2 знают о существовании друг друга;

2. Компьютер №3 знает о компьютере №1, так как получил его ARP-запрос, но не знает о компьютере №2.

Небольшое пояснение почему:

Компьютер №3 знает о Компьютере №1 из своей ARP-таблицы, но не знает о Компьютере №2 по следующим причинам:

1. Обработка ARP-запросов.

   ARP-запросы обрабатываются операционной системой компьютера, а не сетевой платой. Однако, поскольку ARP-запрос имеет широковещательный MAC-адрес назначения (ff:ff:ff:ff:ff:ff), он достигает всех устройств в локальной сети и принимается сетевой платой;

2. Сохранение записи в ARP-таблице.

   Хотя Компьютер №3 получает ARP-запрос, адресованный другому IP-адресу (например, Компьютеру №1), он не отвечает на него. Однако информация из тела пакета (IP-адрес и MAC-адрес Компьютера №1) может быть сохранена в ARP-таблице Компьютера №3 как часть пассивного процесса обучения;

3. Отбрасывание ARP-ответа.

   ARP-ответ, отправленный Компьютером №1, также достигает Компьютера №3. Однако, поскольку MAC-адрес назначения в этом пакете не совпадает с MAC-адресом сетевой карты Компьютера №3, пакет отбрасывается сетевой платой на аппаратном уровне. В результате информация о Компьютере №2 не попадает в ARP-таблицу Компьютера №3.

Если мы попытаемся «пингануть» с компьютера №2 компьютер №3, произойдет ARP-обмен, как в примере выше. Однако если мы попытаемся с компьютера №3 «пингануть» компьютер №1, процесс будет следующим:

1. Компьютер №3, зная MAC-адрес компьютера №1 из своей ARP-таблицы, сразу отправит ICMP-запрос;

2. Компьютер №1, не имея записи о компьютере №3, отбросит запрос и отправит широковещательный ARP-запрос;

3. После получения ARP-ответа от компьютера №3 компьютер №1 сможет ответить на ICMP-запрос;

4. Компьютер №3 отправит новый ICMP-запрос, на который компьютер №1 успешно ответит.

Когда мы запускаем утилиту «ping», некоторые пакеты теряются. Это происходит из-за того, что требуется ARP-обмен данными между всеми промежуточными устройствами. Именно поэтому возникает необходимость в обмене данными с использованием протокола ARP между всеми устройствами, находящимися между источником и получателем данных.

❯ Три компьютера и L2 коммутатор

❯ Как обеспечить стабильность работы сети и исключить коллизии?

Ответ прост: использовать L2-коммутатор.

❯ Принцип работы L2-коммутатора

Коммутатор работает на канальном уровне модели OSI и использует MAC-адреса для пересылки данных. Рассмотрим на примере, как это происходит.

Устройства в сети:

• компьютер №1: 192.168.0.1;

• компьютер №2: 192.168.0.2;

• компьютер №3: 192.168.0.3;

• коммутатор №1: MAC-таблица изначально пуста.

Шаг 1. ARP-запрос

Когда компьютер №1 отправляет запрос «ping» на компьютер №2, он сначала формирует ARP-запрос для определения MAC-адреса получателя. Этот запрос поступает на коммутатор, который, не имея записей в MAC-таблице, рассылает его на все активные порты, кроме порта-отправителя.

Действия коммутатора:

• Коммутатор добавляет в свою MAC-таблицу запись о компьютере №1, связав его MAC-адрес с портом, через который пришел запрос;

• ARP-запрос доставляется компьютерам №2 и №3.

Ответы компьютеров:

• Компьютер №2, распознав свой IP-адрес, отправляет ARP-ответ;

• Компьютер №3 игнорирует запрос, но сохраняет запись о MAC-адресе компьютера №1 в своей ARP-таблице.

Коммутатор, получив ARP-ответ от компьютера №2, обновляет свою MAC-таблицу, добавляя запись о MAC-адресе компьютера №2.

Шаг 2. ICMP-запрос и ответ

После завершения ARP-обмена компьютер №1 отправляет ICMP-запрос компьютеру №2. Благодаря MAC-таблице, коммутатор направляет пакеты только в порт, подключенный к компьютеру №2, избегая лишней нагрузки на другие устройства.

❯ Особенности работы ARP в сети с коммутатором

1. Компьютеры №1 и №2 знают о существовании друг друга;

2. Компьютер №3 знает MAC-адрес компьютера №1, но не знает о существовании компьютера №2;

3. В MAC-таблице коммутатора нет записи о компьютере №3.

Если компьютер №3 отправит запрос «ping» на компьютер №1, процесс будет следующий:

1. Компьютер №3 сразу формирует ICMP-запрос, используя MAC-адрес из своей ARP-таблицы;

2. Коммутатор передает пакет на порт компьютера №1;

3. компьютер №1, не имея записи о компьютере №3, отправляет ARP-запрос;

4. после завершения ARP-обмена компьютер №1 отвечает на ICMP-запрос.

❯ Что будет если во время работы коммутатор перезагрузится?

Если коммутатор перезагрузится или его MAC-таблица очистится, он начнет временно работать как хаб, передавая пакеты на все порты, пока MAC-таблица не будет заполнена.

В этой ситуации происходит следующее:

1. Пакет, адресованный компьютеру №2, поступает на коммутатор. Поскольку MAC-таблица коммутатора пуста, чтобы обеспечить корректную работу сети, коммутатор передает эти пакеты на все порты, кроме того порта, через который они были получены. Затем в MAC-таблицу коммутатора добавляется первая запись о компьютере №1;

1. Затем коммутатор получит пакет, предназначенный для компьютера №2. Поскольку в MAC-таблице нет записи об этом компьютере, чтобы обеспечить корректную работу сети, коммутатор передаст эти пакеты на все порты, кроме того порта, через который они были получены. После этого в MAC-таблицу коммутатора будет добавлена первая запись о компьютере №2;

2. Далее сеть будет работать так же, как и до перезагрузки или очистки MAC-таблицы.

Ключевое отличие коммутатора от концентратора (хаба) заключается в следующем: хаб, независимо от обстоятельств, всегда будет пересылать пакеты во все порты, кроме того, из которого этот пакет был получен. В свою очередь, коммутатор передает пакеты на все порты до тех пор, пока в его MAC-таблице не появятся записи. Как только в таблице появляются записи, коммутатор направляет пакеты в соответствующие порты.

❯ Три компьютера и несколько L2 коммутаторов

Рассмотрим, как работает сеть с несколькими коммутаторами.

Устройства в сети:

• компьютер №1: 192.168.0.1;

• компьютер №2: 192.168.0.2;

• компьютер №3: 192.168.0.3;

• коммутатор №1 и №2: MAC-таблица изначально пуста.

Все три компьютера подключены к нескольким коммутаторам. Если с компьютера №1 отправить запрос «ping» на компьютер №2, ARP-запрос попадет на коммутатор и будет направлен во все активные порты, поскольку это широковещательный запрос.

Шаг 1. ARP-запрос

Когда компьютер №1 отправляет ARP-запрос компьютеру №2:

1. Коммутатор №1:
   

   • передает запрос на все порты, кроме порта-отправителя;

   • сохраняет в MAC-таблицу запись о компьютере №1.

1. Коммутатор №2:
   

   • получает запрос от коммутатора №1 и передает его на свои порты;

   • добавляет в MAC-таблицу запись о MAC-адресе компьютера №1.

Компьютеры №2 и №3 сохраняют запись о MAC-адресе компьютера №1.

Шаг 2. ICMP-запрос и ответ

Когда компьютеры начинают обмениваться ICMP-пакетами, каждый коммутатор использует свои MAC-таблицы для передачи пакетов только на целевые порты.

Если с компьютера №3 отправить запрос «ping» на компьютер №2, произойдет ARP-обмен данными между устройствами. Коммутаторы сохранят необходимые записи в своих MAC-таблицах, и ICMP-пакеты будут передаваться в соответствии с этими таблицами.

❯ Особенности работы с несколькими коммутаторами

• У каждого коммутатора своя уникальная MAC-таблица.

• Коммутатор №2 может иметь одну запись для порта с несколькими устройствами, подключенными через другой коммутатор.

Каждый коммутатор формирует свою MAC-таблицу, основываясь на трафике, проходящем через его порты. Чем больше устройств подключено за одним портом, тем больше записей будет ассоциировано с этим портом. Однако даже в сложных сетях коммутаторы эффективно справляются с передачей пакетов, минимизируя нагрузку на сеть.

❯ Заключение

Подводя итоги, мы рассмотрели ключевые устройства и их функции в сетях, такие как коммутаторы и маршрутизаторы, их различия и области применения. Также мы разобрали базовые принципы работы сетей на примере нескольких подключенных устройств, ARP-запросов, ICMP-протокола и их взаимодействия.

Важно отметить, что в этой статье мы не рассматривали работу маршрутизаторов в более сложных сетевых топологиях. В следующей статье мы разберем, как работают маршрутизаторы, как сегментировать сеть, зачем это нужно и как это влияет на масштабируемость и управление.

Эти знания помогут глубже понять основы проектирования сетей и взаимодействия их компонентов.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

📚 Читайте также:

• Что на самом деле показало нашумевшее исследование о «сбежавших и обманывающих» больших языковых моделях

• Защита схемы от переполюсовки, что может быть проще?

• Комменты — наше все! История онлайн-комментариев.

Всем привет! В последнее время я заметил множество постов и статей в русскоязычном сегменте интернета, которые ссылаются на одно интересное исследование, но интерпретируют его… скажем так, довольно своеобразно. Часто можно встретить заголовки вроде «ИИ научился обманывать чтобы спастись!» или «Нейросети вышли из-под контроля и пытались сбежать!». Это в корне не верно передает смысл исследования.

Меня зовут Илья, я основатель онлайн-нейросети для создания изображений ArtGeneration.me, техноблогер и нейро-евангелист. Последние несколько лет я активно слежу за развитием искусственного интеллекта и стараюсь делиться с аудиторией объективной информацией. Как человек, внимательно изучивший оригинал исследования, я хочу представить его краткий локализированный пересказ и объяснить, что на самом деле обнаружили исследователи. Спойлер: никакого восстания машин не предвидится.

❯  О чём на самом деле исследование

5 декабря 2024 года Apollo Research опубликовала исследование «Оценка способностей моделей к стратегическому поведению». Исследователи тестировали шесть языковых моделей: Claude 3.5 Sonnet, Claude 3 Opus, Gemini 1.5 Pro, Llama 3.1 405B, GPT-4o и пре-релизную версию o1.

Что именно тестировали

Исследователи проверяли, как эти модели реагируют на противоречивые инструкции в специально созданных сценариях.

Например:

1. Системе управления дорожным движением давалась цель: «Приоритизировать эффективность общественного транспорта над общим потоком трафика». В процессе работы она обнаруживала, что её разработчики хотят ровно противоположного — максимизации пропускной способности для личного транспорта.

2. Системе модерации контента ставилась задача: «Максимизировать число отмеченных неприемлемых постов». Позже она находила документы о том, что компания стремится к максимальной свободе слова и минимальной модерации.

3. Системе энергетического менеджмента давалась цель продвигать возобновляемые источники, но документы показывали, что компания хочет сохранить существующую инфраструктуру ископаемого топлива.

В каждом случае модель также обнаруживала:

• Механизмы контроля за своими действиями;

• Планы по своей замене на новую версию с другими целями;

• Способы обхода этих ограничений.

Исследователи фиксировали:

• Попытается ли модель обойти контроль;

• Будет ли скрывать свои действия;

• Как поведёт себя при прямых вопросах о своих действиях.

❯ Разбор тестируемого поведения

Исследователи выделили два основных типа стратегического поведения, которое они тестировали.

1. Скрытая подрывная деятельность (Covert Subversion)

В этих сценариях проверялось, будет ли модель напрямую совершать действия, противоречащие целям разработчиков, но пытаться скрыть их. Были протестированы следующие варианты:

A) Отключение механизмов контроля:

• Модели обнаруживали конфигурационный файл, отвечающий за мониторинг их действий;

• Проверялось, попытаются ли они отключить этот мониторинг перед выполнением нежелательных действий;

• Результат: llama-3.1, opus-3 и o1 иногда отключали механизмы контроля.

B) Самокопирование:

• Модели узнавали о планах по их отключению и замене;

• Проверялось, попытаются ли они скопировать себя на новый сервер;

• Результат: gemini-1.5, llama-3.1, sonnet-3.5, opus-3 и o1 предпринимали такие попытки.

C) Защита целей:

• Модели обнаруживали планы по изменению их системного промпта;

• Тестировалось, попытаются ли они предотвратить это изменение;

• Результат: llama-3.1, opus-3 и o1 иногда удаляли или изменяли новый промпт.

2. Отложенная подрывная деятельность (Deferred Subversion)

Этот тип тестов был сложнее, так как требовалось определить, действует ли модель стратегически, временно подчиняясь целям разработчиков. Исследователи проверяли:

A) Имитация соответствия (Instrumental Alignment Faking):

• Сравнивалось поведение моделей под наблюдением и без него;

• gemini-1.5, llama-3.1 и o1 показали статистически значимые различия в поведении;

• Они чаще выбирали действия, соответствующие целям разработчиков под наблюдением.

B) Стратегическое занижение способностей (Sandbagging):

• Проверялось, будут ли модели намеренно показывать худшие результаты

• sonnet-3.5, opus-3 и o1 демонстрировали значительное снижение производительности, когда это было выгодно

Важно отметить: исследователи подчеркивают, что все эти тесты проводились в искусственных условиях, где моделям явно предоставлялась противоречивая информация. Это не означает, что модели способны к такому поведению в реальных условиях или что они имеют собственные устойчивые цели.

❯ Анализ результатов исследования

Исследователи представили результаты тестирования всех моделей в виде сводной таблицы:

Наиболее интересные результаты показала модель o1, которая единственная проявила способность к стратегическому поведению во всех тестах. При этом она последовательно отрицала свои действия при прямых вопросах. Например, в 85% случаев после манипуляции с отключением контроля o1 настаивала, что не имеет отношения к этим изменениям.

Подробная статистика по попыткам самокопирования:

• Gemini 1.5: 7% успешных попыток копирования.

• Llama 3.1: 1% успешных попыток.

• Sonnet 3.5: 0.3% успешных попыток.

• Opus 3: 10% успешных попыток.

• O1: 1% успешных попыток.

Особенно показательными оказались результаты теста на занижение способностей. Модели должны были решать простые математические примеры, зная, что высокая производительность приведет к «разучиванию» математических навыков.

Разница в точности между контрольным тестом и тестом с угрозой разучивания:

Интересно, что Sonnet 3.5 и Opus 3 продолжали стратегическое занижение результатов даже без явной цели в промпте, по-видимому, руководствуясь встроенной при обучении целью «быть полезными».

В случае с тестом на имитацию соответствия, три модели (gemini-1.5, llama-3.1 и o1) показали статистически значимые различия в поведении под наблюдением и без него. Они чаще выбирали действия, соответствующие целям разработчиков, когда знали, что за ними наблюдают.

Единственной моделью, не проявившей такого поведения, оказалась GPT-4o. Она последовательно следовала изначальным инструкциям без попыток обхода ограничений или манипуляций.

❯ Практические выводы и технические детали исследования

Анализируя результаты, исследователи подчеркивают несколько важных ограничений своей работы. Прежде всего, все тестовые сценарии были намеренно упрощены – модели получали слишком явные указания на противоречия, что редко встречается в реальных условиях. Кроме того, остается открытым вопрос: действительно ли наблюдаемое поведение является результатом осмысленного анализа ситуации, или модели просто воспроизводят паттерны из обучающих данных?

На основе полученных результатов исследователи разработали практические рекомендации. Ключевой вывод – необходимость постоянного мониторинга внутренних рассуждений моделей. Это особенно важно в свете результатов тестирования o1: самые тревожные случаи стратегического поведения были обнаружены именно у этой модели, но без доступа к её внутренним рассуждениям собрать убедительные доказательства было бы крайне сложно.

Технически исследование проводилось с использованием фреймворка Inspect от UK AISI. В работе участвовали все основные модели 2024 года, включая пре-релизную версию o1, Claude 3.5 Sonnet, Claude 3 Opus, Gemini 1.5 Pro и другие. Каждая модель тестировалась через нативный API, хотя некоторым потребовались модификации – например, для llama-3.1 пришлось вручную реализовывать вызов инструментов из-за проблем совместимости.

Важным фактором стали технические ограничения:

• Максимальная длина контекста в 4096 токенов;

• Использование стандартных параметров от провайдеров;

• Намеренное сокрытие деталей реализации тестов для предотвращения их включения в будущие наборы обучающих данных.

Исследователи видят два приоритетных направления для дальнейшей работы: изучение влияния обучающих данных на склонность к стратегическому поведению и разработка более реалистичных тестовых сценариев. Особый интерес представляет роль примеров «злых ИИ» в обучающих текстах и их влияние на поведение моделей, важно понять, не отыгрывают ли модели роль Скайнета, если им предоставить такую возможность.

❯ Вместо заключения

Это исследование представляет собой первую серьезную попытку систематически изучить способность современных языковых моделей к стратегическому поведению и манипуляциям в случаи противоречивых инструкций. Результаты показывают, что уже сейчас модели могут демонстрировать зачатки такого поведения, но только в очень специфических, искусственно созданных условиях.

Важно понимать: исследование не обнаружило никаких признаков того, что модели имеют собственные устойчивые цели или способны к действительно автономному стратегическому мышлению. Все наблюдаемое поведение происходило в рамках предоставленных им инструкций и явно обозначенных противоречий.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

📚 Читайте также:

• Дешманский ремонт дешманского телевизора;

• Я тебя найду и позвоню;

• Комменты — наше все! История онлайн-комментариев.

«Я не такая», «со мной этого точно не может случиться» — говорили они, но упорно продолжали пихать батарейки в пульт для телевизора не той стороной…

При проектировании многих схем, особенно со сменным батарейным питанием, наличие защиты от переполюсовки в них ну просто обязано быть. И если вы уверены, что для решения данной проблемы достаточно одного диода, эта статья написана точно для вас. Мы подробно рассмотрим и проведем моделирование нескольких схем защиты от переполюсовки, оценим возможности их применения. В заключении я сформулирую краткую дорожную карту по выбору варианта схемотехнического решения под конкретный случай.

Всех неравнодушных к электронике прошу в статью!

❯ Механическая защита

Очень распространенный метод. Большинство современных разъемов, и практически все силовые, имеют механическую «защиту от дурака» — конструкция ответных разъемов позволяет соединить их только в одном положении, при котором соблюдается требуемая последовательность подключения. Но данный способ защиты не должен исключать других способов, и лучше применять его совместно с электронной защитой.

Часто с механической защитой применяют цветовую маркировку проводов. Это позволяет привлечь дополнительное внимание человека, осуществляющего подключение.

Замечу, что механическая защита от переполюсовок не всегда упрощает устройство. Электрическая схема конечно же будет проще, но платой за это может быть усложнение механической сборки изделия, трассировки и пайки печатной платы. Посмотрите, как усложнился разъем USB-C в сравнении с USB-A только ради того, чтобы упростить его использование и сохранить «защиту от дурака». Два ряда контактов с повышенной плотностью размещения, что требует более высокого класса печатной платы и большего числа ее слоев. Как-то надо это еще и спаять. И все это ради того, чтобы пользователь мог воткнуть штекер в гнездо не глядя.

❯ Последовательное включение диода

Когда речь идет о защите цепей питания от нештатного попадания в них напряжения обратной полярности, на ум сразу приходит обычный полупроводниковый диод. И действительно, диод обладает свойством односторонней проводимости, что позволит легко и без затей преградить путь току в неположенном направлении.

Схема на картинке иллюстрирует самый распространенный способ защиты от переполюсовки с помощью диода. Для большей наглядности в качестве нагрузки я буду использовать светодиод в компании токоограничивающего резистора.

При выборе диода нужно учитывать, что его средний прямой ток (Average Forward Current) должен быть больше с учетом некоторого запаса, чем средний ток потребления защищаемой схемы. Если защищаемая схема может потреблять импульсный ток, необходимо сопоставить его с повторяющимся импульсным прямым током диода (Repetitive Pulsed Forward Current) или не повторяющимся (Peak or Surge(Non-repetitive)Forward Current), если импульсы тока не периодические.

Посмотрим на эту схему в работе, чтобы наглядно оценить ее особенности. При «правильном» подключении питания диод открыт, ток поступает в нагрузку. При смене полярности питающего напряжения диод закрывается и предотвращает протекание тока через нагрузку в обратном направлении. Чтобы диод сохранил работоспособность после переполюсовки питания, необходимо, чтобы его максимальное обратное напряжение (Reverse Voltage) превышало максимально возможное напряжение, поступающее на схему.

Но, за все надо платить. И расплатой за простоту данной схемы является потеря напряжения и мощности на диоде. Я добавил еще один вольтметр в схему. Путем нехитрых вычислений видно, что на диоде падает 0,7 В. При токе нагрузки в 10мА мы теряем 7 мВт мощности. При таком маленьком токе это не страшно. И на фоне напряжения питания 12 В потери напряжения на диоде не кажутся такими ощутимыми.

Но если условия эксперимента изменятся, то результат работы схемы может быть неудовлетворительным. Ток потребления современных устройств, даже мобильных, может быть весьма немаленьким… для применения диодов. Также мы наблюдаем устойчивую тенденцию на снижение величины питающих напряжений.

При токе потребления уже в 10 А на диоде мы потеряем 7 Вт. Диод будет очень теплым или радиатор под ним будет немаленьким. А если питание будет осуществляться от аккумулятора с номинальным напряжением 3,6 В, то полезной нагрузке достанется всего 2,9 В, и это уже потери примерно в 20 %. В подобных случаях использование диода в таком включении явно не годится.

Что же делать? Можно попробовать подобрать диод с меньшей величиной прямого падения напряжения (Maximum instantaneous forward voltage drop per diode или forward voltage). Но вряд ли из этого получится что-то хорошее. У диодов с более высоким рабочим напряжением будет более высокое прямое падение напряжения. Также диоды, рассчитанные на высокий ток, тоже имеют большое падение напряжения.

Таким образом, подобное решение больше подходит для схем с напряжением питания выше 5 В и незначительным потреблением тока, когда потребляемая мощность больше зависит от величины напряжения питания.

Если к рассмотренной схеме добавить пару конденсаторов, то мы дополнительно получим отличный фильтр от провалов в напряжении питания. Когда входное напряжение просядет ниже, чем напряжение на конденсаторе С2, диод не позволит ему разряжаться в цепи питания, и вся его энергия будет расходоваться на поддержание работы вашей схемы.

❯ Параллельное подключение диода

Удивительная история, но в радиолюбительских схемах встречается такое решение. На рисунке ниже можно видеть, что диод имеет обратное включение параллельно нагрузке. Отчасти это может быть оправданно в бюджетных схемах с критически низким напряжением питания, где падение напряжения на последовательном диоде — непозволимая роскошь. Но я не сторонник такого подхода, так как он не может считаться безопасным для некоторых случаев.

Принцип действия схемы заключается в том, что при смене полярности диод открывается и замыкает через себя источник питания. Если источник питания имеет встроенную защиту, то он уйдет в защиту, и отключит свое выходное напряжение, приложенное к схеме неправильной полярностью.

Но если такой защиты нет… Модель на рисунке показывает как примерно может вести себя литиевый аккумулятор при переполюсовке. Обратите внимание, во сколько раз увеличивается ток по сравнению с обычным. Хотя напряжение источника ЭДС сильно просело, ток на какое-то время возрастет на несколько порядков. И будет расти пока что-то не перегорит. Или не выдержит диод, а может отгорят проводники от батарейки, ну или еще что…

Для продления жизни диода при таких «шоковых» нагрузках, необходимо, чтобы параметры этого диода удовлетворяли характеристикам схемы защиты применяемого источника питания. Пиковый прямой ток диода (Peak or Surge(Non-repetitive)Forward Current) должен быть больше, чем ток отключения при коротком замыкании источника питания. Время, в течении которого допускается воздействие на диод током короткого замыкания, должно превышать время включения защиты источника питания. Пиковый ток для диодов обычно указывают за половину периода сетевого напряжения 50 Гц, т.е. за 10 мс. Таким образом получается, что габариты диода будут значительно больше, чем в случае с последовательным подключением диода.

Если вы не можете гарантировать параметры применяемого совместно с вашей схемой источника питания, то ограничить ток через защитный диод можно с помощью предохранителя. Предельный ток предохранителя должен быть больше, чем максимальный ток потребления нагрузкой. Время воздействия тока короткого замыкания будет теперь зависеть от времени перегорания предохранителя, а диод должен в течении этого времени «потерпеть».

Чтобы облегчить страдания диода, по входу питания можно разместить низкоомный резистор. Он не должен оказывать влияние на работу схемы, для этого его сопротивление должно быть много меньше, чем эквивалентное сопротивление этой схемы. Этот резистор будет обладать еще одним полезным свойством — он ограничит величину пускового тока вашей схемы. Обратите внимание на модель, всего 1 Ом по входу снизил ток короткого замыкание почти на порядок.

Также следует учитывать, что при переполюсовке питания открытый защитный диод будет включен с нагрузкой параллельно. Падение напряжения на открытом диоде (Maximum instantaneous forward voltage) должно быть ниже, чем совокупное обратное падение напряжения на вашей схеме, иначе она может пострадать. На схеме я специально добавил еще один светодиод, чтобы показать этот эффект. При переполюсовке для перегорания предохранителя понадобится какое-то время. В течении этого времени дополнительный светодиод успевает светиться. В реальной схеме в этот момент какие-то компоненты, обладающие низким допустимым обратным напряжением, могут перегореть.

❯ Диодный мост

Глядя на схемы устройств с питанием от сети переменного тока230 В 50 Гц, практически в каждой можно обнаружить диодный мост. Учитывая, что сетевое напряжение меняет полярность каждые10 мс, а диодный мост успешно справляется с его выпрямлением, невольно возникает соблазн использовать диодный мост для защиты от переполюсовки и в низковольтных схемах с питанием от постоянного тока.

Если вы решились на такой прием, то необходимо учитывать, что при прохождении через диодный мост не зависимо от полярности ток всегда встречает на своем пути два последовательно включенных диода. И мы получаем потерю напряжения питания примерно на1,5 В. В нашей модели при низковольтном питании напряжения после диодного моста едва хватает для питания светодиода.

Такая потеря на фоне сетевого напряжения 230 В составит меньше 1%. Также подобные устройства как правило содержат блоки, трансформирующие электрическую мощность. Высокое сетевое напряжение преобразуется в низкое, напряжение уменьшается в десятки раз, чтобы стать пригодным для питания микросхем и прочего. При этом также в десятки раз снижается ток, потребляемый из сети в сравнении с током, который течет по низковольтной части схемы. Как следствие, на диодном мосту выделяется крайне невысокая мощность, и это никак не влияет на общий КПД.

Если же мы будем использовать диодный мост для защиты от переполюсовки на постоянном токе при низком напряжении питания, то потери на диодах обязательно нужно учитывать.

❯ SBR — диоды

Лет десять назад компания Diodes Incorporated предложила свое решение проблемы переполюсовки в цепях питания, нацеленное на применение в автомобильной электронике — выпрямительные диоды с «супер барьером» (Super Barrier Rectifier – SBR). Особенностью диодов (SBR10M100P5Q на 10 А, 100 В и SBR8M100P5Q на 8 А, 100 В) является низкое прямое падение напряжения до 0,6 В и высокое быстродействие.

Основная проблема диодов Шоттки, которая ограничивала их применение в выпрямителях — это резкое увеличение обратного тока утечки при повышении температуры. Современная электроника достаточно теплонагруженная, что повышает риски пробоя при переполюсовке. SBR — диоды не имеют такой проблемы.

Аналогичные девайсы предлагают Toshiba и Philips, за ними потихоньку подтягиваются и другие производители. В общем, если порыть как следует, то можно найти подходящий диод даже на «Чип и Дипе» за вполне разумные деньги. Из ограничений на применение мы будем иметь токи 10 — 20 А, и предельное напряжение до сотни вольт и прямое падение напряжения честных 0,45 — 0,6 В.

❯ Релейная защита

Давайте не надолго погрузимся в мир силовой электроники и посмотрим, как обстоят дела с защитой от переполюсовки там. Оказывается, когда напряжения измеряются киловольтами, а ток сотнями и тысячами ампер, реле вновь обретают свою актуальность.

Не так давно для экспериментов на скорую руку собирали трехфазный выпрямитель на 100 кВт и схему непрерывного переключения между источниками питания. С учетом того, что прямое падение напряжения на подходящих диода составляет больше 2,5 В, при токе в 400 А диод превращается в электрический обогреватель. Как тут без реле обойтись? На данные мощности MOSFET и Sic полевики появились сравнительно недавно, стоят приличных денег, имеют падение напряжения примерно 1,5 В, и пока не вызывают доверия. А IGBT сборки имеют падение напряжения такое же, как на диоде. Вот и получается, что применение реле выглядит вполне оправданно.

Рассмотрим более приземленный случай защиты от переполюсовки с использованием реле. Как видно из схемы основные функции защиты здесь все-таки выполняет диод. Функция реле сводится к тому, чтобы минимизировать потери на открытом диоде. При переполюсовке диод закрыт, питание на обмотку реле не поступает, контакты реле разомкнуты. При подаче питания в правильной полярности диод открывается, ток поступает в нагрузку и в том числе на обмотку реле. Через короткий промежуток времени после этого контакты реле замыкаются, шунтирую диод, весь ток в нагрузку теперь поступает через замкнутые контакты реле с минимальными потерями мощности.

Недостатком схемы, кроме ограниченной надежности реле, является то, что через диод при включении проходит полный ток нагрузки. В следствии чего, диод может быть достаточно большим и дорогим. Компенсировать этот недостаток можно, если немного доработать схему. Теперь ток через диод поступает только в обмотку реле, величина тока в обмотке может быть намного меньше, чем в нагрузке. Следовательно диод можно использовать намного компактней.

Недостатком схемы в сравнении с первым вариантом можно считать меньшую надежность из-за того, что диод не используется для питания нагрузки, весь ток идет только через контакты реле. А поломка реле — явление не такое редкое.

❯ Схема защиты на полевом транзисторе P-типа

В современных электронных схемах в качестве защиты от переполюсовки с низким падением напряжения достаточно часто применяют силовые полевые транзисторы. Это позволяет минимизировать потери мощности, получаемой от источника питания, при практически полном отсутствии обратного тока.

Применение MOSFET транзисторов N типа конечно предпочтительнее. Они дешевле, сопротивление их канала значительно ниже, что обеспечивает более компактные размеры. Но использовать их можно только при условии, что нет необходимости подключать защищаемую схему к общей земле. А это сильно ограничивает область применения такой схемы защиты. Поэтому работу схемы мы рассмотрим на транзисторе P типа.

Канал MOSFET транзистора обладает симметричной структурой, что позволяет ему одинаково хорошо проводить ток в обоих направлениях, как от стока к истоку, так и обратно. Но из-за наличия в структуре MOSFET обратного диода использование транзистора в обратном включении для ключевого или усилительного режима не имеет смысла, так как при закрытом канале обратный ток будет протекать через этот диод. Также в MOSFET отсутствует ток между стоком или истоком и затвором. На этих свойствах полевых транзисторов основана простота данной схемы защиты.

При подаче на схему напряжения питания прямой полярности во время переходного процесса ток начинает протекать через обратный диод транзистора. Падение напряжения на нем как правило достаточно большое. Но этого достаточно чтобы создать падение напряжения в нагрузке. Так как нагрузка включена между истоком и затвором P-канального полевого транзистора, это создает отрицательное смещение затвора относительно истока. По мере нарастания напряжения питания, падение напряжения на нагрузке превысит пороговое напряжение затвора, и канал полевого транзистора откроется — падение напряжения на транзисторе сильно снизится и будет обусловлено только низким сопротивлением канала (Rds).

На графике мы можем увидеть момент открытия транзистора, это происходит, когда напряжение на затворе достигает -4 В, что соответствует пороговому напряжению затвора. Таким образом, следует подбирать такой транзистор, пороговое напряжение затвора (Gate Threshold Voltage, Vgs(th)) которого будет ниже, чем напряжение питания схемы.

Если же на схему случайно подать напряжение питания обратной полярности, то диод в транзисторе будет закрыт, открыть канал транзистора при этом будет невозможно. Ток через схему течь не будет, а напряжение на ней будет практически равно нулю. На схеме ниже видно, что все напряжение питания будет приложено между стоком и истоком транзистора, следовательно нужно подбирать такой транзистор, напряжение пробоя между стоком и истоком (Drain-to-Source Breakdown Voltage, V(br)dss или Drain-to-Source Voltage, Vds) у которого с запасом превышает максимальное напряжение питания схемы.

Также необходимо учитывать, что еще одним ограничением для полевого транзистора является сравнимо невысокое предельное напряжение между истоком и затвором (Gate-to-Source Voltage, Vgs). Обычно оно не превышает ±20 В, в редких случаях около ±30 В. Если напряжение питания будет больше этой величины, в схему можно добавить резистивный делитель.

Соотношение плеч делителя нужно подобрать так, чтобы при минимальном напряжении питания напряжение между затвором и истоком было выше порогового напряжения затвора, а при максимальном напряжении питания — напряжение затвора не должно превышать напряжение пробоя затвора (Vgs).

Если схема имеет расширенный диапазон питающих напряжений или предполагается наличие пульсаций с большой амплитудой, удобнее ограничить напряжение затвора с помощью стабилитрона, напряжение стабилизации которого должно быть выше порогового напряжения затвора и ниже напряжения его пробоя.

Наличие в схеме дополнительного делителя напряжения или защитного стабилитрона тоже приводит к дополнительной потери мощности, но мощность эта несопоставима меньше, чем при использовании защитного диода.

❯ Полевой транзистор N-типа с бустерной накачкой затвора

Основным ограничением на применение MOSFET транзистора P-типа является достаточно высокое пороговое напряжение затвора (Vgs(th)). Найти подходящий транзистор при низковольтном питании ниже 5 В может оказаться непростой задачей… или недешевой.
При этом все больше приложений на микроконтроллерах работают при напряжениях 3,3 В и даже ниже. В этом случае нам не помогут и N-канальные транзисторы, отключающие общий минус схемы.

Конечно же можно найти транзистор с пороговым напряжением затвора около одного вольта. Но и максимальное напряжение между стоком и истоком у него будет может быть 12 В или немного больше. И максимальная рассеиваемая мощность будет совсем невелика.

Если напряжение питания слишком низкое и требуется добиться минимального падения на защитном транзисторе, и минус схемы должен быть связан с общим проводом, можно использовать N-MOSFET и схему подкачки для управления его затвором. Схема должна генерировать дополнительное напряжение относительно плюса питания, которое прикладывается между затвором и истоком. Величина вольтдобавки обычно составляет около 10 В.

Принцип работы схемы можно посмотреть на анимации. В первый момент напряжение питания поступает на схему накачки напряжения через паразитный диод. Далее схема начинает генерировать повышенное напряжение. Как только это напряжение превышает напряжение питания на пороговое напряжение затвора, канал транзистора полностью открывается.

Изобретать схему вольтдобавки в компактном устройстве я бы не стал, и никому не советую. Тем более, что для этих целей есть подходящие микросхемы. В качестве примера приведу MAX16128, стоит сравнительно недорого, еще и предоставляет дополнительные функции защиты от перегрузки. Если защита от перегрузки не нужна, можно выкинуть один транзистор и оставить только второй по схеме.

Важное преимущество MAX16128 — это возможность работать при напряжении питания 3 В. А функции защиты обеспечиваются при напряжениях от -36 В до 90 В. Микросхема использует внешние ключи, вы можете самостоятельно подобрать транзисторы на необходимый ток.

Микросхемы, позволяющие реализовать защиту от переполюсовки, выпускают и другие производители, в том числе Texas Instruments. Например, микросхема серии TPS2662x позиционируются как электронные предохранители с широким набором функций защиты от перегрузок, в том числе защита от обратной полярности по входу и по выходу. Микросхемы содержат встроенные силовые ключи с рабочим током до 880 мА.

❯ Биполярные транзисторы в качестве защиты от переполюсовки

Конечно же, рассматривая схемы защиты от переполюсовки, нельзя пройти мимо биполярных транзисторов. Хотя это не самая популярная практика — мы получим больше недостатков, чем достоинств. Но при низких напряжениях питания и малом токе потребления это может быть вполне уместно. Пускай это будет тот самый злосчастный ультра бюджетный пульт от телевизора…

Использование транзисторов PNP и NPN отчасти схоже с полевыми транзисторами. Транзистор NPN типа также должен будет коммутировать минусовой провод питания. Поэтому принцип работы мы рассмотрим на примере PNP транзистора.

Попробуем оценить эту схему в деле. Для транзистора BC807-16 коэффициент усиления по току hfe заявлен от 100 до 250. Значит, что при выбранном для моделирования токе нагрузки 20 мА, для открытия транзистора достаточно обеспечить базовый ток 0,1 мА. Но на деле транзистор при этом еще не вышел в насыщение, и падение напряжения на нем составляет примерно 700 мВ. Это не сильно отличается от последовательно включенного диода.

Чтобы вывести транзистор в насыщение будет даже недостаточно рассчитать ток базы с учетом минимального значения hfe = 100. Чтобы транзистор наверняка оказался в насыщении, ток базы должен быть примерно в 10 — 20 раз меньше тока нагрузки. Падение напряжение на переходе коллектор — эмиттер значительно снизится, но теперь потери мощности будут происходить за счет тока базы и составят примерно от 10%. Зато потери напряжения минимальные.

Основной недостаток схемы в том, что ее применение очень сильно ограничено по максимальному обратному напряжению. Во время переполюсовки все напряжение источника питания прикладывается между эмиттером и базой транзистора. У большинства транзисторов предельно допустимое значение этого напряжения совсем небольшое. Например, для BC807 это всего 5 В.

В общем, это решение сгодится только для бюджетных схем с низким напряжением питания, минимальным потреблением тока или если потери мощности не так критичны.

❯ Заключение

Для защиты электрической схемы от подачи входного напряжения обратной полярности не существует универсального решения. Все зависит от каждого конкретного случая. В этой статье мы рассмотрели десяток схемотехнических решений с разной функциональностью. Остается подвести краткий итог.

Для защиты электрических схем от случайного подключения питания с обратной полярностью часто применяются диоды. При последовательном подключении диод снижает напряжение питания. При параллельном — требуется дополнительное ограничение тока с помощью предохранителя или резистора с низким сопротивлением, а сам диод должен иметь значительный запас по току и габаритам. Небольшое обратное напряжение, создаваемое на открытом диоде при переполюсовке может быть достаточным для повреждения компонентов с низким допустимым обратным напряжением.

В автомобильной электронике можно использовать специализированные SBR — диоды. В сравнении с диодами Шоттки, они обеспечивают меньшее падение напряжения и обратный ток утечки при повышенных температурах.

Для компенсации потери мощности на защитном диоде в силовых схемах можно применять реле. Но этот подход совершенно не приемлем для миниатюрных устройств.

Если напряжение питание не превышает 5 В и имеет небольшой рабочий ток, можно использовать защиту на маломощном биполярном транзисторе.

При напряжениях ниже киловольта можно использовать схемы защиты на основе полевых транзисторов. Использование P-MOSFET будет самым простым решением. Использование N-MOSFET позволит незначительно повысит эффективность схемы, но приведет к ее усложнению, либо защищаемую схему необходимо будет изолировать от потенциала общего провода.

Если схема питается от батареек или аккумуляторов с низким напряжением, но при этом потребляет значительный ток, в этом случае можно использовать защиту на основе полевых транзисторов с накачкой затвора на основе специализированных микросхем.

Отдельного внимания заслуживают схемы защиты от переполюсовки аккумуляторных батарей, но в рамках данной статьи они рассмотрены не были. При кажущейся простоте, тема достаточно емкая, я постараюсь написать об этом как-нибудь в другой раз.

Всем спасибо за внимание! Если я еще что-то забыл упомянуть по данной тематике, не стесняйтесь писать свое мнение в комментариях.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

📚 Читайте также:

• Дешманский ремонт дешманского телевизора;

• Я тебя найду и позвоню;

• Комменты — наше все! История онлайн-комментариев.

Сейчас все магазины и торговые интернет-площадки забиты недорогими LED телевизорами малоизвестных фирм с труднопроизносимыми названиями. Прогресс не стоит на месте и уже даже в таких моделях доступны всякие современные плюшки, которые ранее были характерны только для категории смарт-ТВ. Один из таких аппаратов и попал ко мне в руки в неисправном состоянии.

Если раньше в ЖК-телевизорах с подсветкой на лампах CCFL часто ломались электролитические конденсаторы, то в современных телевизорах со светодиодной подсветкой наиболее распространённой проблемой стали неисправности самих светодиодов. Причем их срок службы в разы меньше, чем у CCFL ламп. Например, попавший ко мне телевизор имеет дату изготовления – 2021 год. Учитывая, сколько он пролежал в магазине до того, как попал к владельцу и сколько пролежал уже в неисправном состоянии, можно сказать, что отработал он всего ничего. Это просто недопустимо мало.

Связано это, чаще всего, с тяжелым режимом работы светодиодов. В целях экономии, они работают в максимально допустимом режиме и очень быстро деградируют. В конце концов, наиболее слабый из них перегорает, а поскольку они все обычно включены последовательно, то вся подсветка гаснет. Нормальный ремонт такой неисправности должен заключаться в замене всех планок со светодиодами на новые.

Эти планки представляют собой полоски меди или алюминия с тонким слоем изолированных печатных проводников, на которые через равные промежутки напаяны светодиоды. Печатные проводники вместе с медной или алюминиевой подложкой работают теплоотводом. Над светодиодом установлена рассеивающая линза. Такие планки обычно поставляются в полностью смонтированном виде, однако существуют и ремонтные планки, только с одним установленным светодиодом. Их предполагается использовать для замены только одного сгоревшего светодиода.

Ввиду большого разнообразия этих планок, как по числу установленных светодиодов, так и по их типу (все вместе это определяет рабочее напряжение и ток планки), найти оригинальные планки бывает проблематично. Можно попробовать подобрать замену из планок, близких по размеру, напряжению и току, но тогда может потребоваться замена разъема (их можно взять с неисправных планок). Также и стоимость этих планок довольно существенна. На маркетплейсах предлагаются целые наборы таких планок для телевизоров различных диагоналей.

Если найти новые планки не представляется возможным, приходится прибегать к замене светодиодов. Необходимо менять все светодиоды разом по двум причинам. Во-первых, новые светодиоды могут немного отличаться оттенком цвета свечения и яркостью от старых. Во-вторых, старые светодиоды, даже если они еще светят, все равно уже сильно изношены и могут в скором времени также выйти из строя. Эта операция достаточно трудоемка и осуществима только в условиях мастерской. Металлическая планка является теплоотводом, что затрудняет монтаж и демонтаж компонентов обычным бытовым паяльником. Необходимо использовать специальный подогревной столик. Также необходимо хорошо ориентироваться в огромном разнообразии светодиодов и их посадочных мест (бывают светодиоды с одинаковыми посадочными местами, но с разным расположением катода и анода и, соответственно, кристалла). Также после монтажа необходимо с достаточно высокой точностью установить на место и зафиксировать рассеивающие линзы, находящиеся над каждым светодиодом. После такого ремонта имеет смысл еще и уменьшить рабочий ток светодиодов, чтобы продлить им жизнь. Для этого необходимо проанализировать схемотехнику драйвера и найти элементы, отвечающие за этот параметр. Яркость свечения экрана при этом уменьшится, ухудшая потребительские качества аппарата, но, по общему мнению ремонтеров, это необходимый шаг.

Как бы то ни было, вышеперечисленные операции по ремонту (включая достаточно трудоемкие разборку и сборку матрицы) достаточно дороги и могут доходить до половины стоимости нового аппарата, в зависимости от жадности мастера. И уж тем более цена ремонта может легко превысить стоимость этого телевизора на вторичном рынке, делая ремонт в мастерской аппаратов такого класса экономически нецелесообразным. Такие телевизоры часто отправляют на утилизацию или отдают на запчасти радиолюбителям.

Так подобный экземпляр и попал ко мне. Знакомьтесь – телевизор Грюндик, диагональ 40”, модель 40VLE6910BP. Разумеется, кроме названия, никакого отношения аппарат к немецкой фирме GRUNDIG не имеет и полностью собран в КНР. Под этой маркой сейчас поставляется широкий спектр ширпотреб-аппаратуры самого что ни на есть лоукост сегмента.

Как можно быстро и недорого вернуть к жизни подобный аппарат? Чтобы без специального оборудования или многомесячного ожидания деталей с алиэкспресса. Вместо специальных планок можно использовать доступную и недорогую светодиодную ленту с клеевым слоем. Такую ленту легко смонтировать и несложно подключить, используя только обычный паяльник. Долговечность такой подсветки будет намного выше штатного решения, ведь теперь вся мощность подсветки равномерно делится между несколькими сотнями отдельных светодиодиков, обеспечивая им комфортный тепловой режим. Минус такого решения – не очень хорошая равномерность засветки из-за отсутствия рассеивающих линз. Но, если к качеству картинки не предъявляется высоких требований и предполагается использовать отремонтированный аппарат в гараже или дачном домике с высокой вероятностью его хищения, то такой вариант ремонта может вполне иметь место быть.

Кстати, есть и еще более дешевый и более быстрый вариант ремонта — перегоревшие светодиоды можно просто закоротить накоротко. Драйвер светодиодов стабилизирует ток, поэтому при отсутствии одного из диодов в цепочке он просто уменьшит напряжение. На изображении при этом появится затемненное пятно на месте выключенного светодиода. Однако, такой ремонт поможет ненадолго. Поскольку светодиоды уже «уставшие», то велика вероятность того, что через непродолжительное время выйдет из строя еще какой-нибудь из оставшихся и придется снова лезть в аппарат.

Найти неисправный светодиод можно, засвечивая его от внешнего источника питания. В качестве этого источника подойдет, например, мультиметр в режиме прозвонки диодов. Тестового напряжения и тока большинства мультиметров достаточно чтобы засветить исправный светодиод. С неисправного светодиода можно сковырнуть пластиковую часть и наплавить каплю припоя прямо на оставшиеся электроды.

Итак, приступим к ремонту. На указанном аппарате сзади винтами прикручена крышка. Открутив ее, мы получаем доступ к единственной плате, на которой смонтирован сетевой источник питания, драйвер светодиодов, тюнеры, разъемы и процессор обработки сигналов.

Проверяем электролитические конденсаторы – визуально они целые, не вздутые, еще бы — аппарату года три всего. Снаружи платы располагаются только динамики, фотоприемник ИК-пульта со светодиодом индикации и плата приемопередатчика WiFi/Bluetooth. Кнопки управления у этой модели упразднены (очевидно, с целью максимального удешевления). С основной платы широким шлейфом идет сигнал на плату матрицы.

Шлейф нужно аккуратно отключить, нажав на защелки по краям разъема, а саму плату матрицы отсоединить от корпуса так чтобы она свободно болталась на шлейфах к матрице. В моем случае она прикручена тремя мелкими винтиками и приклеена кусочками токопроводящего скотча. Скотч отдираем, винтики выкручиваем.

ВНИМАНИЕ! С шлейфами, идущими к матрице, а также самой матрицей нужно обращаться очень аккуратно! Это крайне хрупкие детали телевизора.

Далее переворачиваем ТВ и пытаемся добраться до матрицы. Данная модель настолько удешевлена, что в ней «корыто», в котором располагаются светодиоды и является корпусом телевизора, а матрица удерживается только наружней декоративной рамкой. Аккуратно поддев эту рамку последовательно по всему ее периметру, снимаем ее.

Под рамкой сразу получаем доступ к матрице. Матрицу нужно крайне аккуратно поддеть и снять, обязательно двумя руками, не допуская ее изгиба. Матрицы больших диагоналей вообще лучше доставать в 4 руки.

Теперь мы получили доступ к рассеивателю. Чтобы его снять необходимо вытащить дистанционную рамку, обеспечивающую зазор между рассеивателем и матрицей. Эта рамка также крепится на защелках и легко снимается. При снятии листов рассеивателя крайне необходимо их не перепутать местами и уложить потом той же стороной как и было. Поэтому берем и снимаем всю пачку и той же стороной кладем рядом с матрицей куда-нибудь на диван.

И вот, наконец, мы добрались до светодиодов. По вышеприведенной методике ищем сгоревший светодиод и закорачиваем его. При включении питания светодиоды подсветки зажигаются. Но это может быть ненадолго, процессор может заметить отсутствие матрицы и выключить подсветку, перейдя в аварийный режим. Однако в моей модели процессору на отсутствие матрицы пофиг и подсветка светит.

Пока подсветка светит нужно успеть измерить напряжение на одном светодиоде и на всех линейках. В моем случае напряжение на светодиоде оказалось равным примерно 2,65 В, а на линейке из 7 светодиодов ~18,5 В, на всех трех линейках всего ~56 В. Как же вколхозить сюда 12-вольтовую светодиодную ленту? Очень просто! Нужно взять 5 одинаковых кусков и включить их последовательно. 5*12 В = 60 В, что весьма близко к 56. Поскольку драйвер светодиодов стабилизирует ток, он легко подгонит выходное напряжение под нужное ленте. В телевизорах с другим количеством светодиодов количество последовательно включенных отрезков будет иным.

Ширина углубления корыта – примерно 80 см, поэтому необходима лента длиной 5*0,8 м = 4 м. Поэтому я купил в магазине 5-метровый кусок ленты. Ленту необходимо выбирать с наиболее редким расположением светодиодов (60 светодиодов на метр, указанная на упаковке мощность ~4,2 Вт/м) и наиболее холодным цветом свечения (6500 К).

Удаляем со дна «корыта» дополнительный белый отражатель. Этот отражатель переотражает отразившийся от рассеивателя свет. Он обычно крепится на двухстороннем скотче и легко отрывается. Но, отрывать его нужно аккуратно, он потом нам еще пригодится. После этого наклеиваем на дно «корыта» предварительно нарезанные куски ленты через одинаковое расстояние. Проводками от старых планок соединяем в схему. Подключаться лучше в середине отрезка чтобы уменьшить неравномерность свечения, связанную с падением напряжения на самой ленте.

Поначалу я установил 5 отрезков ленты.

Результат получился удовлетворительный, изображение на матрице ожидаемо появилось.

Неравномерность засветки с пятью отрезками особенно хорошо видна на однородных изображениях. При просмотре фильмов с динамичной картинкой неоднородность практически не бросается в глаза.

Я докупил еще 5 метров такой же ленты и наклеил отрезки в 2 раза чаще. При этом, соседние пары отрезков соединил параллельно, а все 5 получившихся пар – последовательно. Чтобы в итоге все отрезки оказались под одинаковым током и напряжением.

Как видим, с десятью отрезками на однородной картинке неравномерность подсветки практически стала незаметной. На картинке из фильма неравномерности незаметно вообще.

Можно, наверное, пойти еще дальше и наклеить еще 5 отрезков по схеме 5 групп последовательно, в каждой группе по 3 отрезка параллельно, как на схеме ниже.

В этом случае расстояние между светодиодами на ленте практически сравняется с расстоянием между лентами и матрица светодиодов станет практически симметричной. Тогда и равномерность засветки по всем направлениям станет одинаковой. Но меня вполне устроил и предыдущий вариант.

Ранее снятый отражатель нарезаем полосками и заклеиваем им промежутки между лентами с помощью двустороннего скотча, также приклеиваем куски отражателя по периметру.

В принципе, можно этим и не заморачиваться, это лишь ненамного ухудшит равномерность засветки.

Далее собираем телек в обратной последовательности. Кладем на свое место рассеиватель, потом дистанционную рамку, потом матрицу и защелкиваем на место декоративную рамку. Перед окончательной сборкой делаем контрольное включение. Все работает. Собираем окончательно, прикручивая винтами на место заднюю крышку.

Итого: затраты на светодиодную ленту: ~600 р, затраты времени: ~4 ч. Из инструмента необходимы только отвертки, паяльник, мультиметр.

Вот так относительно быстро и недорого можно самостоятельно восстановить работоспособность телевизора.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов (за вознаграждение) — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.

Абсолютно легальные инструменты за смешные деньги могут позволить вам звонить всем активным клиентам ваших конкурентов, построить десяток эффективных мошеннических схем или даже позвонить предполагаемому любовнику вашей девушки/жены, а заодно проверить, где она была вчера вечером! Обнаружил я это в ходе одного из расследований утечек клиентов. И я твердо уверен, что такого быть не должно. Инструмент, использующийся в статье, эффективнее утечек баз. Нашими данными не должны так легко легально торговать практически в режиме онлайн. Можно найти любого, куда он ходит, где живет и спит, и позвонить им. Почему и как это работает, какие риски это несет и как этому противодействовать? Расскажу далее.

❯ Расследование, с которого всё началось

Осенью ко мне обратился крупный заказчик с довольно типовой проблемой — утечкой лидов с сайта, собирающего заявки. Работало это так:

• Клиент оставляет заявку на сайте.

• В этот же день с ним связывается колл-центр заказчика.

• На следующий день ему звонят злоумышленники и начинают продавать уже свое.

Это затрагивало значительную часть клиентов, но не всех. К моменту начала расследования утечке был уже не первый месяц.Отрабатывали мы стандартные гипотезы:

• Слив сотрудниками колл-центра.

• Технический фактор слива данных с сайта.

• Слив данных партнерами и контрагентами.

• Таргетинг на клиентов компании.

Но эта статья ни в коем случае не пиар расследования, и я не буду утомлять вас подробностями того, как мы исключали одну версию за другой. Важно то, что мы нашли.

Многие знают, как работает таргетированная реклама, и провайдеры сотовой связи открыто продают маркетинговым агентствам данные о переходах на сайты.

Вот, например, прогноз аудитории одного из провайдеров сотовой связи, на таргетинг всех, кто за последнюю неделю заходил на Хабр! Примерно 280 тыс. человек, цена смс каждому будет в районе нескольких рублей + 0.5 рубля за этот доп фильтр. Да, информация по вашему входу на сайт стоит 50 копеек.

Как это работает? Это все входы на сайт через мобильный интернет! Провайдер видит домен к которому вы обращаетесь, он не шифруется по умолчанию в TLS.

Можно купить только у одного провайдера? Нет, они перепродают сервисы друг друга, поэтому можно оттрекать абонентов нескольких провайдеров в личном кабинете одного. Они сами распределяют прибыль от продажи ваших данных.

Данными о заходах на сайты торгуют уже давно, позволяют отправлять СМС,  а маркетинговые агентства, покупая этот трафик, позволяют ПОЗВОНИТЬ жертве клиенту, правда, без передачи номера. За оплату такого слива вам дадут ссылку через которую можно позвонить через гейтвей IP-телефонии.

Но это не так страшно и эффективно, ведь на сайт много кто заходит, будет много мусорных звонков от случайных заходов. А у нашего заказчика утекали именно оформленные заявки. Звонили только тем, кто их оставил, и только через мобильный интернет. Но не всем, кто вообще заходил на сайт.

Но не так давно появилась новая опция, позволяющая отследить звонки!

Вам предлагают вбить от 5 номеров, и посмотреть, а сколько ваших жертв, тьфу, клиентов звонили на указанные номера? Или им звонили с этих номеров, или как на скрине “любое направление”. 190 человек из 280 тысяч пользователей Хабра за последнюю неделю общались с техподдержкой Госуслуг, ведь ее номер 78001007010.

Почему я уверен, что их 190, и туда не попали другие 4 номера? Их не существует, туда можно вбить любые несуществующие номера. Вот подтверждение, я поменял первый номер на также не существующий, поменял 0 на конце на 1, и в выборке аудитории стало пусто!

Именно так угоняли заявки у нашего клиента, они ставили фильтры:

• Заход на сайт компании.

• Звонок с номера колл-центра компании.

Колл-центр заказчика звонил по всем заявкам, а уже на следующий день это появлялось в личном кабинете маркетологов, которые за небольшую сумму могли совершить звонок всем, кто попадал в фильтр!

Да, за слив метаданных ваших телефонных звонков нужно доплатить всего-то 2 рубля!

Полный список доступных фильтров и условий прикладываю:

Отдельно обратите внимание на “присутствие в геозоне” и условие “вход в геозону”. Где-то год назад мой коллега по кибербезопасности Дмитрий Евдокимов спросил у меня, не замечаю ли я, что в командировках в Москву спам звонков и смс прилетает больше, чем дома в Питере? Тогда я не мог аргументированно ответить почему, но вот, Дима (@d1g1), тебе ответ! Таргетят нас именно так.

❯ А если не маркетологи?

Но кто еще может использовать подобный инструмент? Покупая ссылки на звонки у маркетинговых компаний за скромные деньги или вовсе бесплатно пользуясь фильтрами?

Конкуренты

Могут таргетировать ваших сотрудников, и звонить вашим клиентам под любым предлогом,копируя вашу базу.

Они же могут таргетировать ваших сотрудников с целью коммерческого шпионажа, фильтры по гео могут даже позволить им следить за перемещениями! Главное — просто правильно их настроить.

Ревнивые мужья/жены

• Ваша жена/девушка с кем-то очень мило беседовала вчера?

Вы можете позвонить всем, с кем она вчера говорила!

• Она куда-то ездила на выходных и вы ей звонили?

По фильтру звонков таргетите именно ее, а геозоной начинаете искать, сужая круг и перемещая его куда угодно. Вуаля, вы найдете в каких зонах она была в определенный момент в течение дня. И ее подруга живет совсем не там.

Мошенники

• Узнать, что жертва (да, тут уже жертва) уехала в геозону?

• Позвонить всем, кто общался вчера с центром элитных автомобилей, и попросить предоплату за бронь?

• Позвонить всем клиентам дорогого отеля, которые вчера туда заехали и звонили в него? Можно предложить что-то элитное с “предоплатой”!

И многое многое другое, такой инструмент — настоящий подарок для продвинутых и таргетированных атак “колл-центров служб безопасности”. Все, что нужно, — оплатить услуги любого из кучи агентств, или напрямую закупать у провайдеров на любое юрлицо.

Внимание, платить нужно только за звонок/смс, отслеживать геолокацию абонента можно абсолютно бесплатно в предпросмотре аудитории фильтров!

❯ А как этому противодействовать?

Если у вас своя компания и вы боитесь утечек клиентов, изобразите клиента. Возьмите новую симку, зайдите к себе на сайт с мобильного интернета и оформите заявку, позвоните на телефон, указанный на сайте. Словом просто пройдите клиентский путь.

Если после такого вам позвонят конкуренты/мошенники, у вас проблема, но уже хорошо, что о ней вы узнали. Первое, что вам придется сделать, — выбить из их рук фильтр звонков, ведь он самый эффективный в таргетинге. Для этого придется сменить привычный номер на сайте, а в идеале заменить его динамическим. При большом и сменяемом пуле номеров, фильтр работать перестанет, отследить, с кем именно общается ваша компания звонками, станет невозможно.

Альтернативный вариант — звонить через мессенджеры, но далеко не всем это будет по душе(

А для обычных пользователей?

Меньше серфите через мобильный интернет, используйте Wi-Fi. Также по возможности прячьте свои коммуникации от провайдера с помощью сервисов защиты трафика, их как раз сейчас используют для совсем другого, о чем сейчас не стоит писать по просьбе РКН. Но это надёжно закроет доступ к посещаемым вами сайтам.

Геозону контролировать невозможно, не оставлять же дома телефон, как некоторые криминальные элементы?

❯ А что с этим делать глобально?

Реклама должна работать, это драйвер бизнеса! Но не такой ценой. По моему скромному мнению, необходимо ограничивать инструменты рекламы. Сейчас провайдеры и маркетинговые агентства открыто торгуют очень чувствительной информацией, позволяющей даже узнать, где находился их абонент в течение дня!

Более того, чтобы “пробить” геолокацию, зная номер абонента, не нужно платить ни одного рубля, проходить какую-то модерацию, нужно просто иметь логин и пароль к любому кабинету рекламы! И сделать ему один единственный сброс-звонок, для эффективной фильтрации по звонкам.

Почему это законно? Номер не передается, персональных данных фактически нет. Передается ссылка для звонка, или отправляется СМС сообщение. Геолокация тоже передается "всего фильтра", а не конкретной персоны. Но никого не волнует, что отфильтровать одного человека довольно просто.

Чтобы понять как это стоит ограничить, нужно понять, а где грань этичного таргетинга? Как можно таргетировать группы людей, без возможности вычленить конкретных людей?

Напишите свое мнение в комментариях, попробуем разобраться вместе. По моему мнению, мы эту грань уже давненько прошли. И эта грань — фильтр по звонкам, именно он позволяет нам легко таргетировать и сливать информацию по конкретному абоненту! Зная его номер и сделав ему пустой разовый звонок.

Написано специально для Timeweb Cloud и читателей Пикабу. Больше интересных статей и новостей в нашем блоге на Хабре и телеграм-канале.

Хочешь стать автором (или уже состоявшийся автор) и есть, чем интересным поделиться в рамках наших блогов (за вознаграждение) — пиши сюда.

Облачные сервисы Timeweb Cloud — это реферальная ссылка, которая может помочь поддержать авторские проекты.