Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Учебное пособие 2133

.pdf
Скачиваний:
9
Добавлен:
30.04.2022
Размер:
6.92 Mб
Скачать

экзамен не в полной мере показывает качество образования. Одним из направлений критики ЕГЭ является вероятность наличия ошибок и некорректно сформулированных вопросов в контрольно-измерительных материалах.

Другой причиной неприязни к ЕГЭ можно назвать убежденность в неприемлемости ЕГЭ как формы контроля усвоения знаний по тем или иным конкретным предметам. Так, довольно часто среди преподавателей литературы встречается мнение, что эта форма экзамена в первую очередь ориентирована на проверку корпуса знаний, а передача знаний не основная цель преподавания литературы в школе, его цель — научить школьника анализировать чужие тексты и создавать свои. Отсюда вытекает и следующая проблема, связанная с разрушительным действием ЕГЭ на преподавание того или иного предмета. В последние годы ученики и преподаватели стали больше ориентироваться на знания, связанные с тем, как сдавать экзамен, нежели на сам предмет. Также существует мнение, что в результате перехода от полноценного экзамена к тестам исключается развитие способности к доказательству и формированию правильного ответа, страдают логические и мыслительные навыки. Помимо недостатков, относящихся, в общем, к системе образования, существуют проблемы, непосредственно включающие недоработки в схеме организации экзаменов.

Таким образом, по проблеме единого государственного экзамена до сих пор нет общего мнения. Одни считают, что реформа ЕГЭ улучшила систему образования, потому что каждый выпускник получил возможность поступить в престижный ВУЗ. Другие утверждают, что ЕГЭ изменил систему образования в худшую сторону, так как данный экзамен не в полной мере определяет качество знаний. В любом случае, сколько бы мнений не было по данному вопросу, можно только спустя какое-то время понять оправдал ли себя единый государственный экзамен в России.

Литература

1.Федеральный закон № 17-ФЗ от 09.02.2007 о введении ЕГЭ.

2.Миронов В.В. Размышления о реформе российского образования / В.В. Миронов. М., 2011.

3.Мишукова Е.В. Единый государственный экзамен. Идея, сущность, принципы. Режим доступа: http://bank.orenipk.ru/Text/t19_141.htm

4.Заместитель председателя Комитета Государственной Думы по образованию и науке Виктор

ШУДЕГОВ.

Режим

доступа:

http://bujet.ru/article/56866.php

 

5.Официальный портал Министерства Образования

иНауки Российской Федерации. Режим доступа: http://www.ed.gov.ru

40

УДК 94

К ВОПРОСУ ОБ ИСТОРИЧЕСКИХ ТРАДИЦИЯХ РОССИЙСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННОСТИ

Студент группы ИБ-121 Кургузкин Владимир Александрович Руководитель: канд. ист. наук, ст. преп. Григорова В.А.

В статье подробно анализируются традиции российской государственности. В контексте политической культуры раскрывается проблема сохранения самобытности русского народа

На современном этапе развития науки своеобразие российской государственности является общепризнанным фактом. Ученые указывают на особенное географическое положение страны, на наличие отличительных черт развития государственности от других стран. Однако до сих пор среди исследователей существуют противоречия относительно традиций государственности России. Одна группа ученых утверждает, что традиции тормозят развитие страны, поэтому от них необходимо отказаться с целью движения по цивилизационному европейскому пути. Вторая группа ученых указывает, что копирование и внесение чужой культуры обычно заканчиваются разрушением собственных структур[1, 3].

Учитывая неоднозначную трактовку традиций российской государственности, возникает необходимость подробного анализа данного вопроса.

Первой традицией следует определить христианскую веру русских людей, которая сыграла огромную роль в жизни государства. Вера всегда сплачивала людей перед любой трудностью, будь то нападение кочевников или борьба со стихией. Христианские заповеди утверждали равенство всех людей перед Богом, что в свою очередь оказывало влияние на мораль. Например, представители власти старались заботиться о гражданах и о развитии государства, а не только о личной выгоде. Они опасались суда Божьего за отказ от христианских заповедей. Также анализ литературы по данному вопросу позволил выявить, что именно благодаря православной вере в дореволюционной России среди населения всегда поддерживался определѐнный уровень духовности и нравственности.[2, 3] К тому же современные ученые определяют российское общество и государство в целом как православно-христианское

[3].

Второй важной традицией является авторитарно-патриархальный характер российской политической культуры. Эта культура представляла государство и общество страны в качестве одной большой семьи, во главе которой стоял самодержец. Он располагал всем государством, заботился о каждом члене этой большой семьи. Данная концепция обусловила особое восприятие народом своего правителя. Не зря его даже называли царѐмбатюшкой.[4] В итоге Русь сформировалась как государство, за управлением которого стоял человек, сосредоточивший у себя в руках большую

власть. Народ же всѐ больше стал подразумевать власть в лице одного человека, сильного и справедливого, достойно справляющегося с возложенной на него миссией.

Также немаловажной является следующая традиция российской политической культуры. Она заключается в склонности к неправомерному, несанкционированному высказыванию своего политического протеста, предрасположенности к силовому методу выхода из конфликтных ситуаций. При этом среди недовольных граждан зачастую отсутствовала заинтересованность в поиске компромиссных решений, альтернатив существующим условиям.[5]

Обозначенную традицию можно рассмотреть на примере восстаний и бунтов России. Анализ событий указывает, что в основном население страны было недовольно своим социальным или материальным положением, политикой правителя. Однако конкретных требований выставлялось мало. Стремление действовать объяснялось темпераментом, характером русских людей, желанием быть свободными и независимыми. Но так как от политики зависимый класс был очень далек вследствие своей малограмотности и занятости, то и закрепостить его ещѐ больше было проще, нежели пытаться соблюдать его права в ущерб правящему классу. Эта пассивность народа в политической деятельности своеобразно повлияла на отечественную государственность. В личных целях правящего класса и в целях государства, людей ставили в ещѐ более жѐсткие рамки, обещая улучшение условий жизни и труда в будущем.

При этом, необходимо обозначить, что в отечественной истории на исходе смутных времен, переходных эпох в процессе укрепления исполнительной власти потребность в функционировании представительных структур исчезала (как например, Земских Соборов ХVII века) как в «верхах», так и в «низах» общества. Для первых они являлись помехой на пути реализации абсолютистских и авторитарных устремлений. Вторые же добровольно и даже охотно сдавали функции своих представительных институтов как соучастников политического процесса, удовлетворяясь ролью просителей, «бьющих челом» укрепившей свои позиции власти исполнительной, административной. Данные обстоятельства позволяют утверждать, что на поворотных этапах истории России «низы» социальной структуры общества институт своей представительности рассматривали как возможность реализации

41

инстинкта самосохранения социума, а не как возможность оказания влияния на ход политических процессов в государстве.

Обозначенная особенность национальной ментальности, специфика политической культуры россиян, предпочитающих не вмешиваться в «государево дело» вне ситуаций опасности, нависающей над страной в целом, оказалась устойчивой и пережила века.

Важно отметить, что Российское государство развивалось своим самобытным путѐм в отличие от западных и восточных соседей. Безусловно, полной изоляции быть не могло, поэтому некоторые черты сходства с тем или иным государством присутствуют, но присутствуют и особые черты, свойственные только русскому народу.

Российская государственность представляет собой переплетение собственных и заимствованных составляющих, объединенных в целостную, действующую систему. С течением времени Россия менялась, менялось еѐ географическое положение, экономическое состояние, государственное устройство, но из поколения в поколение переходили отмеченные традиции. Возвращаясь к отсутствию единогласия между учѐными по поводу того, следует ли сохранить традиции российской государственности или же стоит отказаться от них,

необходимо заметить, без этих традиций российская государственность потеряет гораздо больше, чем приобретѐт. Потеряется еѐ самобытность. Казалось бы, что стоит потерять самобытность по сравнению с приближением государственности России к европейскому уровню, однако у малых государств Европы слишком много различий с Россией как в плане характера и нравов граждан, так и в плане исторического формирования страны. Конфликт должен быть разрешѐн в сторону сохранения традиций российской государственности, преследуя цель сохранить ту Россию, которую знали наши предки, могучую, независимую и передать еѐ нашим потомкам.

Литература

1.Бондар А.В, Динес В.А. Российские политические традиции и российская государственность / А.В. Бондар, В.А. Динес // Власть. 2008. №4. С.3.

2.Динес В.А. Российская государственность в контексте исторических традиций / В.А. Динес // Власть. 2008. №2. С. 3.

3.Тойнби А.Дж. Постижение истории / http://lib.ru/HISTORY/TOYNBEE/history.txt#Toynbee002.ht m

4.Ирхин Ю.В. Социология культуры / Ю.В. Ирхин. М. 2006. 238 с.

5.Соловьѐв А.И. Политология. Политическая теория, политические технологии / А.И. Соловьѐв. М. 2003. С. 385-386.

42

УДК 681.518.54

МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ТЕПЛОМАССООБМЕНА В ДИФФУЗИОННОМ ФИЛЬТРЕ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ВОДОРОДА ВЫСОКОЙ СТЕПЕНИ ОЧИСТКИ

Аспирант кафедры РД Бакаев Владимир Алексеевич Руководитель: д-р техн. наук, проф. Скоморохов Г.И.

Приводится математическая модель тепломассообмена в диффузионном фильтре для получения водорода высокой степени очистки

Создание простого и эффективного способа выделения водорода обеспечит снижение стоимости производства газообразного водорода, и как следствие уменьшит затраты на испытание водородных ЖРД. Таким способом может стать диффузионная фильтрация водородосодержащих газов до спектральной чистоты (99,9999%), которая обладает рядом преимуществ: простота конструкции; применение дешевых конструкционных материалов; низкая металлоемкость конструкции; невысокая трудоемкость изготовления; высокая селективность по водороду; низкие энергетические затраты по сравнению с другими способами выделения водорода из газовой смеси; возможность применения в других технологических процессах для выделения водорода как побочного продукта, например, углекислородная конверсия метана в синтез газ СО+Н2: СН4+1/2О2→СО+2Н2.1

Рассмотрим случай стационарного потока водорода, через мембрану ДФ, разработанного в ОАО КБХА (Рис. 1). Целью синтеза нового фильтра является повышение эффективности процесса выделения водорода из водородосодержащей смеси и упрощение конструкции для реализации этого процесса.

Указанная цель достигается тем, что для выделения водорода из водородосодержащей смеси, сначала нагревают мембранный элемент, путѐм пропускания через него электрического тока, а нагревание газовой смеси осуществляют посредством нагретого мембранного элемента. Благодаря нагреву мембранного элемента, содержащего катализатор, при контакте с ним газовой смеси происходит расщепление молекул водорода H2 и прохождение атомов Н сквозь кристаллическую решетку мембранного элемента с последующим образованием молекул H2. Все другие составляющие газовой смеси не в состоянии преодолеть мембранный барьер вследствие существенных размером их молекул. Таким образом, повышается чистота выделенного водорода, и эффективность мембранного фильтра.

При создании математического описания процессов происходящих в ДФ примем следующие допущения:

- температуры мембраны и корпуса фильтра

постоянны по длине;

-слой покрытия палладия не влияет на электрическое сопротивление мембраны;

-необратимых процессов при взаимодействии водорода с металлом не происходит;

-при разбиении мембраны на бесконечно малые длины, давление, газовой смеси, концентрация водорода на малом участке остаются постоянными.

-газовая смесь считаем абсолютно прозрачной, т.е. лучеиспускательная способность равно нулю;

-потерями давления по длине аппарата в результате трения пренебрегаем.

Составим уравнения теплового баланса для i- го участка. На рис. 2 представлена диаграмма теплового баланса по длине фильтра.

На рисунке приняты следующие обозначения:

ТФ - температура

фильтра,

К;

Т ГС

- температура

газовой смеси, К;

 

 

Т

КВН

-

температура

корпуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

внутренняя,

К;

 

Т

ТКН

-

 

температура

корпуса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

наружная, К;

Т

ТИ

-

температура

изоляции, К;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

WИЗФ - тепловой поток от фильтра излучением, Вт;

WТКВН - тепловой поток от внутренней поверхности корпуса, Вт; WТКН - тепловой поток от наружной поверхности корпуса, Вт; WТИ - тепловой поток от изоляции в атмосферу, Вт; WКГС - мощность

отводимая смесью газов в результате теплообмена со стенками мембраны и корпуса.

Количество тепла, отданное фильтром с

абсолютной

температурой

Т

Ф

корпусу

с

 

 

 

 

 

абсолютной температурой Т

КВН

определяется как

 

 

 

 

 

[1-4]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Т

 

 

4

 

Т

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

Ф

 

КВН

 

 

W

 

С

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s

y

 

 

 

 

 

 

изф

 

ПР1

 

 

100

 

 

 

100

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Полученная система уравнений решается методом последовательных приближений, на языке программирования Delphi 7 по разработанному алгоритму алгоритму

43

1 фильтр; 2 фильтрующая мембрана; 3 корпус; 4 шина передачи напряжения; 5 изолятор; 6 источник постоянного тока

Рис. 1. Схема диффузионного фильтра (ДФ)

На рис. 2 представлено изменение температуры газовой смеси по длине мембраны фильтра при различных температурах мембраны.

– 873 К, *** 973 К, ■■■ 1073К.

Рис. 2. Изменение температуры газовой смеси по длине мембраны фильтра при различных температурах мембраны

Выводы

Анализ графиков показывает, что производительность мембраны увеличивается с повышением температуры. Так степень извлечения водорода при температуре мембраны 1073К и расходе GН2=0,0008кг, GN2=0,0008кг составит 8,4% ,

а при 873 К - 6,1%. Как уже отмечалось производительность мембраны можно повысить увеличивая парциальное давление водорода, уменьшая толщину мембраны, увеличивая площадь мембраны. Однако увеличение данных параметров ограничивается прочностными характеристиками материала мембраны.

Литература

1.Взаимодействие водорода с металлами. Агеев В.Н., Захаров А.П. и др. - М.: Наука, 1987–296 с.

2.С.И. Исаев, Б. М. Миронов и др. Основы термодинамики, газовой динамики и теплопередачи. - М.: Машиностроение, 1968, 275с.

3.Бакаев В.А. Математическая модель диффузионного фильтра для выделения водорода из смеси газов / В.А. Бакаев, Г.И. Скоморохов / Вестник Воронежского государственного технического университета. - Воронеж: ВВГТУ, том 7, №1, 2011. C. 3037.

4.Ведение в водородную энергетику /Э.Э. Шпильрайн, С.П. Малышенко, Г.Г.Кулешов; Под ред. В.А. Легасова. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 264 с.

44

УДК 539.377

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СТРУКТУРЫ МЕТАЛЛИЧЕСКОГО СТЕКЛА NI80ZR20

Аспирант кафедры МФМ Данильченко Максим Николаевич Руководитель: д-р физ.-мат. наук, проф. Косилов А.Т.

В данной работе проведено молекулярно-динамическое (МД) моделирование процессов

стеклообразования и структуры металлического стекла Ni80Zr20.

 

 

 

 

 

Молекулярно-динамическая модель сплава

закалки нанокластеры растут и сталкиваются,

Ni80Zr20 представляет собой случайную плотную

контактируя по граням и вершинам икосаэдров. В

упаковку 80000 атомов Ni и 20000 атомов Zr, в

результате

формируется

пронизывающий

всю

основном кубе с периодическими граничными

систему

политетраэдрический

перколяционный

условиями и была создана при Т=2300К.

кластер. На рис 2 представлено распределение числа

Взаимодействие между атомами описывалось

нанокластеров по числу образующих их икосаэдров.

многочастичными потенциалами, рассчитанными в

Видно, что большинство нанокластеров образованы

рамках метода погруженного атома. Методика

1-5

взаимопроникающими

икосаэдрами,

а

молекулярно-динамического расчета состояла в

отдельные

наиболее

крупные нанокластеры

численном интегрировании уравнений движения[1].

содержат 20 и более икосаэдров. Наибольший по

Для изучения закономерностей организации

размеру кластер образован 106 икосаэдрами, а в его

атомной структуры в расплаве и ее перестройки в

построении задействовано 510 атомов (рис. 2а).

 

процессе закалки и отжига был проведен

 

 

 

 

 

 

статистико-геометрический анализ моделей путем

 

 

 

 

 

 

построения многогранников Вороного (МВ).

 

 

 

 

 

 

Результаты приведены на рис. 1.

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Наибольший по размеру нанокластер в модели сплава Ni80Zr20 после закалки; а - серые шары – атомы Ni, черные – атомы Zr, б - структурные связи между центральными атомами икосаэдров

Рис. 1. Зависимость числа атомов находящихся в центрах координационных многогранников (0-0- 12-0), (0-1-10-2) и (0-3-6-4) от температуры в процессе закалки модели Ni80Zr20

Как видно на рис. 1 , наиболее интенсивно происходит увеличение доли атомов, находящихся в центрах многогранника Вороного (0-0-12-0) и (0- 1-10-2), которым соответствуют координационные многогранники икосаэдр и топологически близкий к нему многогранник, сформированный добавлением к икосаэдру еще одного атома. Доля остальных координационных многогранников не претерпевает значительных изменений. Следует отметить, что в центре всех икосаэдров находятся меньшие по размеру атомы Ni.

Для изучения закономерностей структурной организации икосаэдрических координационных многогранников при охлаждении модели Ni80Zr20 в рамках теории протекания был проведен кластерный анализ.

Взаимопроникающие икосаэдры образуют политетраэдрические нанокластеры. В процессе

Для определения морфологии нанокластеров было построено распределение числа икосаэдров по числу взаимопроникающих связей между ними в модели системы Ni80Zr20. Более трети икосаэдров имеют три и более взаимопроникающие связи т.е. являются элементами разветвленных цепочек или сложных трехмерных образований.

Литература

1. Евтеев А. В. Компьютерное моделирование аморфных металлов и сплавов металл-металлоид: монография / А. В. Евтеев, А. Т. Косилов, В. А. Кузьмищев. – Воронеж, Невинномысск: Издательство

НИЭУП, 2004. – 108 с.

45

УДК 539.382.2

МОЛЕКУЛЯРНО-ДИНАМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ СТРУКТУРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКИ НАНОКРИСТАЛЛОВ МЕДИ В УСЛОВИЯХ ОДНООСНОГО НАГРУЖЕНИЯ

Аспирант кафедры МФМ Золотых Тимофей Анатольевич Руководитель: д-р физ.-мат. наук, проф. Косилов А.Т.

В работе проведено компьютерное моделирование пластической деформации нанокристалла ГЦК меди в процессе одноосного растяжения в направлении [001] с использованием методов молекулярной динамики и статической релаксации Показано, что за пластическую деформацию ответственно термоупругое мартенситное превращение, решетка ГЦК перестраивается в решетку ГПУ. Установлены ориентационные соотношения контактирующих фаз

Введение

Поскольку теоретические и экспериментальные исследования наноразмерных материалов сопряжены с известными трудностями [1], при их изучении часто прибегают к методам компьютерного моделирования [2-8]. Атомистическое моделирование методом молекулярной динамики позволяет раскрыть механизмы процессов, протекающих в наноматериалах под воздействием нагрузки.

Данная работа посвящена изучению в рамках метода молекулярной динамики структурных и фазовых превращений наноразмерного нитевидного кристалла ГЦК-меди ориентации [001] в условиях одноосного растяжения при температуре 300 К.

Методика компьютерного эксперимента

Исходная модель кристаллита ГЦК-меди содержала 20000 атомов и имела форму параллелепипеда, длины ребер которого равнялись LX=LY=23 Å, LZ=359,69 Å. Методика молекулярнодинамического расчета состояла в численном интегрировании уравнений движения с временным шагом t=1,523×10-15 с по алгоритму Верле в скоростной форме [5]. Для описания взаимодействия атомов меди использовался метод погруженного атома [6,7].

Результаты и их обсуждение

Были построены зависимости напряжения σ и потенциальной энергии U0 модели нанокристалла меди ориентации [001] от деформации ε при температуре Т=300 K (рис. 1). Характер этих зависимостей позволяет выделить несколько стадий

(I-IV на рис. 1).

Линейно возрастающий характер зависимости σ от ε на стадии I соответствует упругой деформации ГЦК-меди ориентации [001].

При деформациях, соответствующих стадии II, в кристалле происходит фазовый переход, стимулированный упругими напряжениями. С помощью метода анализа общих ближайших соседей [8] было установлено, что новая фаза имеет ГПУ структуру.

Зарождение новой ГПУ-фазы произошло при ε=0,074 (рис. 2), а полностью перестройка завершилась при ε=0,148. Упругая деформация, соответствующая «зубу текучести» при ε=0,074 и

=0,37 ГПа, переходит в пластическую деформацию в результате резкого сброса напряжения. Уход кривой (ε) в область отрицательных значений объясняется инерционными эффектами.

Рис. 1. Зависимость напряжения σ в направлении оси растяжения от деформации ε при T=300 K (а); зависимость потенциальной энергии U0 от деформации ε (б)

Рис. 2. Область когерентного сопряжения ГЦК и ГПУ фаз при ε=0,074

Для определения ориентационных соотношений были построены стереографические проекции основных направлений ГЦК и ГПУ решеток (рис. 3). Выполняются следующие ориентационные соотношения: (001)ГЦК || (0001)ГПУ,

46

[010]ГЦК

|| [ 1 2 1 0

]ГПУ (небольшое

отклонение,

на

величину

~1,5º,

от

точного

выполнения

приведенного

соотношения

связано

с

наблюдаемыми в ходе эксперимента локальными изгибами образца на границах раздела фаз).

Рис. 3. Стереографические проекции основных направлений для ГЦК и ГПУ фаз

Для иллюстрации процесса перестройки структуры при данном фазовом переходе из модели был выделен фрагмент структуры в области исходной ГЦК-фазы (рис. 4, а) и фрагмент, образованный теми же атомами после перехода в ГПУ-фазу (рис. 4, б). Из рис. 4 видно, что фазовый переход носит мартенситный характер и его формально можно разбить на два этапа: деформацию Бейна и взаимное смещение базисных плоскостей в направлении [100].

 

а

б

 

Рис 4. Фрагмент модели в исходной ГЦК-фазе

(а) и после перестройки в ГПУ-фазу (б)

 

На III

стадии (ε = 0,148 – 0,184)

происходит

упругая

деформация

кристалла

ГПУ-меди,

деформационная кривая линейно возрастает. На стадии IV образуется шейка, происходит утонение образца и при ε=0,311 он разрушается. Деформация на этой стадии носит локальный характер. Методом анализа общих ближайших соседей было установлено, что в области шейки вновь появляется ГЦК структура, которая сохраняется вплоть до разрушения.

Заключение

В отличие от массивных монокристаллов ориентации [001], при одноосном растяжении нитевидного нанокристалла меди ориентации [001] пластическая деформация происходит не путем зарождения и перемещения дислокаций, а вследствие термоупругого мартенситного превращения кристалла ГЦК в ГПУ путем движения когерентной границы раздела в направлении исходной фазы. Наблюдаемые особенности пластического формоизменения нанокристаллов являются проявлением размерного эффекта.

Литература

1.Келли А. Кристаллография и дефекты в кристаллах / Келли А., Гровс Г. // М.:Мир, 1974. 504 с.

2.Kadau K. Molecular-Dynamics Study of Mechanical Deformation in Nano-Crystalline Aluminum / Kadau K., Germann T.C., Lomdahl P.S., Kadau D., Entel P., Kreth M., Westerhoff F., Wolf D.E. // Metallurgical and materials transactions A. 2004. vol. 35A. P. 2719-2723.

3.Zhao K.J. Molecular dynamics study on the nanovoid growth in face-centered cubic single crystal copper / Zhao K.J., Chen C.Q., Shen Y.P.,. Lu T.J. // Computational Materials Science. 2009.

4.Коноваленко И.С. Атомные механизмы локальных структурных перестроек при деформировании кристаллита титана / Коноваленко И.С., Крыжевич Д.С., Зольников К.П., Псахье С.Г. // Письма в ЖТФ. 2011. т. 37. вып. 20. С. 9-15.

5.Verlet L. Computer Experiments on Classical

Fluids // PhysRev. 1967. vol. 159. № 98.

6.Daw M.S. Semiempirical Quantum Mechanical Calculation of Hydrogen Embrittlement in Metals / Daw M.S., Baskes M.I. // Phys. Rev. Lett. 1983. vol. 50.

№17. P.1285-1288.

7.Daw M.S. Embeded-Atom Method: Derivation and Application to Impurities, Surfaces, and other Defects in Metals / Daw M.S., Baskes M.I. // Phys. Rev.

B: Solid State. 1984. vol. 29. № 12. P.6443-6453.

8.Faken D. Systematic analysis of local atomic structure combined with 3D computer graphics / Faken D., Jonsson H. // Computational Materials Science. 1994. vol. 2. P. 279-286.

47

УДК 681.3

НЕВИДИМЫЙ ИНТЕРНЕТ I2P

Студент группы ИС-101 Сенченя Владислав Геннадьевич Руководитель: д-р техн. наук, проф. Юрасов В. Г.

В данной работе рассматриваются вопросы анонимности в глобальной сети Интернет и способы реализации безопасной передачи данных

Проект I2P стартовал в 2003 году для поддержки всех, кто участвует в создании более свободного общества и заинтересован в новом анонимном и безопасном средстве общения. I2P — это попытка создать защищенную децентрализованную анонимную сеть с малым временем отклика и свойствами автономности, отказоустойчивости и масштабируемости. Конечной задачей является способность функционировать в жестких условиях, даже под давлением организаций обладающих значительными финансовыми или политическами ресурсами. Все аспекты сети доступны в виде исходного кода и бесплатны. Это одновременно и позволяет пользователям убедиться, что программное обеспечение делает именно то что заявлено, и облегчает сторонним разработчикам возможность совершенствовать защиту сети от настойчивых попыток ограничить свободное общение.

Проблема интернета в том, что есть сервер с определенным IP-адресом, где расположен сайт, к нему подключаются пользователи, которые тоже имеют свои IP-адреса. Общение происходит между этими двумя IP-адресами. Пакеты между ними передаются через множество промежуточных серверов, но все это происходит в открытом виде, каждый промежуточный сервер знает, кому предназначен тот или иной пакет. Перехватить и обработать чужие пакеты не представляет никакой проблемы. Так как адрес сервера гарантировано известен, то для ввода цензуры достаточно заставить провайдеров заблокировать его IP, чтобы в некоторой стране доступ к сайту на этом сервере был закрыт. На самом деле это самый простой и самый не эффективный способ блокировки. Не эффективный, потому что на одном сервере часто работают несколько сайтов, и заблокировав один сайт, будет ограничен доступ ко всем сайтам на сервере.

Другой способ блокировки - это отбор доменного имени. В сети есть регистраторы доменных имен, которые связывают адрес сайта с некоторым IP-адресом сервера. Заставив регистратора прекратить поддерживать некий домен, вы не сможете зайти на сайт, введя его имя, хотя сможете зайти на него, зная его IP-адрес.

Итак, у привычного интернета следующие проблемы:

1.Привязка сайтов к определенному IP-адресу сер вера.

2.Централизованное управление доменными именами.

3.Небезопасность к перехвату данных.

В I2P решены все три проблемы.I2P представляет собой защищенный протокол обмена данными, работающий поверх привычного протокола TCP/IP (на самом деле в первую очередь используется протокол UDP, а если его использовать не удается, то TCP). Принцип работы протокола I2P следующий. Пусть пользователю нужно обратиться к некоему серверу. Первое, что нужно сделать пользователю — это создать туннель от себя до сервера. Под туннелем понимается цепочка промежуточных серверов, через которые будут пересылаться пакеты от пользователя к конечному серверу. В качестве таких промежуточных серверов могут выступать (и, как правило, выступают) другие пользователи.

Рис. 1. Обобщенна схема концепции тунелей

Для создания собственных входящих и исходящих туннелей, пользователи производят поиск в netDb для сбора routerInfo (routerInfo дает данные о маршрутизаторах, необходимых для обмена данными частных маршрутизаторов, их открытыми ключами, адресами и т.д.)Таким образом, они собирают списки пиров, которые они могут использовать в качестве промежуточных точек(серверов) в их туннелях. Пользователи могут отправить сообщение для первого прыжка с просьбой о создании тоннеля и просить, чтобы маршрутизатор отправил запрос на создание туннеля, до того как туннель будет построен.

Рис. 2. Поиск информации о роутерах(серверах)

Это похоже на работу Tor. Но в I2P есть кардинальное отличие. Tor использует так называемый луковую маршрутизацию, когда каждое промежуточное звено снимает один слой

48

шифрования, в результате последнее звено общается

сконечным сервером открытым текстом, что является как потенциальной опасностью для пользователя, так и возможный источник проблем для конечного узла, если через него делают что-то противозаконное.

Протокол I2P работает по-другому, он использует чесночную маршрутизацию. В этом случае каждый пакет, который нужно передать (аналог — зубчик чеснока), шифруется, а затем упаковывается в большой пакет (чесночину), которая содержит еще несколько таких зубчиковпакетов для передачи к разным узлам. Таким образом, когда пользователь получает чесночину, извлекает из нее зубчик-пакет, предназначенный для него самого, а остальные зубчики передает дальше. Так как все зубчики зашифрованы, то только тот, кому предназначен зубчик, знает, что с ним делать дальше. Промежуточные узлы не знают, что с тем или иным пакетом будет происходить дальше, на следующем узле, и является ли он конечным. Благодаря этому, используя только перехват и анализ пакетов очень трудно определить физическое расположение сервера, а сервер, в свою очередь, ничего не знает о пользователе, который к нему обращается. Перехват осложняется еще и благодаря тому, что каждый пользователь меняет туннель (цепочка, по которой передаются данные) через определенный промежуток времени (по умолчанию 10 минут).

Таким образом решается первая и третья из описанных проблем (анонимность серверов и пользователя, а так же шифрование трафика).

Укаждого пользователя есть несколько файлов, в которых прописаны соответствия доменов адресам в сети I2P (не IP-адреса). Это так называемая адресная книга. Также у каждого пользователя есть список подписок — адреса серверов, с которых периодически происходит обновление адресов. Подписка — это просто текстовый файл, в котором перечислены адреса серверов, с которых загружаются ссылки на сервера по их именам. По умолчанию там содержится один сервер — http://www.i2p2.i2p/hosts.txt. С этих серверов адреса попадают в так называемую маршрутизаторную адресную книгу.

Есть несколько адресных книг, в том числе приватная, с которой может работать только данный пользователь, а также публикуемая адресная книга,

садресами из которых пользователь делится с другими пользователями. Как раз благодаря этой

публикуемой адресной книге работникам цензуры нет смысла заставлять убирать адреса с одного сервера (который еще надо найти), так как через какое-то время пользователи все-равно смогут найти нужный адрес на других серверах благодаря распределенной сети. По сути это та же самая DHT, которая используется для поиска источников при скачивании торрентов без использования серверов. К примеру, для идентификатора адреса точки назначения (сервера) используется 516 байт в Base64. Очевидно, что подобный идентификатор едва ли можно назвать удобным. К тому же он не будет работать с некоторыми протоколами (в том числе HTTP). Поэтому I2P предлагает еще один путь для именования идентификаторов — он называется "Base 32 Names". Изначальный 516байтовый идентификатор декодируется (с заменой некоторых символов). Полученное значение хешируется с помощью SHA256 и после этого кодируется в Base32. В конце к результату прибавляется .b32.i2p.

В завершение надо сделать одно уточнение, чтобы вы не ждали от I2P слишком многого. Считается (справедливо), что это распределенная сеть. Однако, в первую очередь распределены адреса.

Сайты все-равно работают на каком-то одном конкретном сервере (в отличие от распределенной сети BitTorrent, где распределено само содержимое файлов). Этот сервер можно закрыть, но его очень тяжело найти (узнать его IP). Также очень трудно идентифицировать пользователя, который работал в тот или иной момент с сервером. Сервер тоже не знает, никаких IP-адресов пользователя, только его идентификатор в сети I2P, который периодически меняется. Но для надежности этот идентификатор пользователь не должен никому показывать.

Литература

1.I2P – FREQUENTLY ASKED QUESTIONS - http://www.i2p2.de/faq.html

2.Анонимный хостинг через I2P: практические

советы по использованию криптосети - http://www.xakep.ru/post/56161

3. «Всѐ что вы хотели знать и боялись спросить о

I2P»- http://habrahabr.ru/post/160825/

49