Использование звуковых волн в слое 1

11

Возможно ли теоретически использовать звуковые волны в качестве физического носителя для передачи данных по сети?

Другими словами, не могли бы вы реализовать уровень 1 сетевой модели OSI, используя звуковые волны, или я совершенно не понимаю концепции физики / сетей?

layer1 osi driangle
источник
9
Ну, модемы использовали акустические устройства связи, которые использовали звуковые волны для передачи данных.
Рон Мопин
5
Разве это не происходит каждый раз, когда вы говорите слова?
user1686
7
Ну, вы можете использовать голубей в качестве слоя 1, поэтому звуковые волны должны быть полностью осуществимы.
тусклый утраченную веру в SE
4
Кроме того, оригинальный взломщик, который сделал джейлбрейк оригинального iPod / iPhone, воспроизводил исполняемый файл ОС как аудио через наушники и обратно модулировал его, чтобы выяснить / угадать, каким был закрытый ключ для шифрования данных. Система была заблокирована в цифровой форме, и любая попытка передачи данных (включая файлы mp3) получала только зашифрованные данные. Но звуковая подсистема (в силу необходимости взаимодействия с незашифрованным человеческим ухом) не была зашифрована (с тех пор исправлена ​​ошибка воспроизведения случайных файлов)
slebetman
Многое можно использовать для первого уровня. У вас есть причина думать, что вы не можете?
Мачта

Ответы:

10

Это очень возможно. Даже за исключением старых акустически связанных модемов, которые в конечном итоге превратились в прямое соединение с телефонной линией, существуют также программы, которые позволят вам использовать звуковую карту в качестве модема (некоторые из них я использовал ранее для внеполосной связи при отладке). Драйвер Ethernet, хотя я использовал прямую аудиокабель вместо реальной акустической сигнализации), и общая концепция становится довольно популярной у устройств IoT для сопряжения с управляющим приложением на смартфоне во время настройки (хотя это ближе к метке RFID ).

Этот подход имеет ряд существенных недостатков:

  • Это очень низкая пропускная способность по современным стандартам. Даже с ультразвуковыми частотами вы все равно смотрите на скорости не более нескольких сотен килобит в секунду при хороших условиях. Это делает его значительно менее чем полезным, за исключением передачи очень небольших объемов данных (например, при использовании IoT, о котором я упоминал выше, когда он обычно просто передает аппаратный адрес 802.11 и некоторую информацию об аутентификации, чтобы можно было установить соединение Wi-Fi Direct) ,
  • Вне очень ограниченных ситуаций, это действительно медленно даже в стороне от частоты сигнала. Скорость звука в воздухе составляет около 340 м / с (дайте или возьмите несколько десятков м / с в зависимости от температуры, давления, влажности и качества воздуха), что невероятно медленно по сравнению с электрическими сигналами или электромагнитными волнами (которые распространяются при примерно со скоростью света), что означает, что по сравнению с Wi-Fi или Ethernet задержка сигнала довольно высока. Это не имеет большого значения для очень коротких дистанций, но как только вы преодолеете несколько метров, задержка начинает становиться заметной (представьте, если канал между вашим компьютером и маршрутизатором имеет более длинный RTT, чем вся остальная сеть путь к этому сайту вместе взятый). Даже самые лучшие проводники звука могут получить в 35-40 раз больше скорости звука в воздухе, которая все еще безумно медленная.
  • Он чрезвычайно чувствителен к окружающей среде. Ethernet достаточно надежен, поэтому его даже не нужно экранировать, если у вас есть подходящие кабели. Время от времени Wi-Fi может испортиться, но, по крайней мере, он по-прежнему способен легко надежно экранировать определенные полосы частот, а EMI обычно довольно легко найти и остановить. Вибрации и звук везде, хотя. Опять же, это больше проблема для дальней связи, но это все же больше, чем для Wi-Fi, частично из-за следующего пункта.
  • Звуковые передатчики с высокой мощностью передачи достаточно опасны как для окружающей среды, так и для людей. Чтобы надежно получить любой диапазон за пределами нескольких метров до того, как SNR станет настолько высоким, что у вас не будет извлекаемого сигнала, вам необходимо работать при достаточно высоком звуковом давлении, чтобы вызвать постоянную потерю слуха. Эта энергия может также легко повредить деликатные предметы.
Остин Хеммелгарн
источник
«несколько метров» в последнем абзаце кажется преувеличением. Я могу разговаривать с кем-то в нескольких метрах, не крича так громко, что я могу повредить своему собственному слуху.
user253751
@immibis, разговор с кем-то в нескольких метрах имеет очень низкую скорость передачи данных и огромное количество исправлений ошибок.
Марк
@Mark да, но это делает «надежно получить любой вид диапазона за около нескольких метров до SNR становится настолько высокой , что у вас нет восстанавливаемого сигнала» без «работает при достаточно высоких звуковых давлений , чтобы привести к потере слуха».
user253751
@immibis Вам в значительной степени нужно использовать ультразвуковые частоты для этого типа вещей, чтобы минимизировать помехи от людей, говорящих, двигающихся и просто находящихся рядом. Частота влияет на то, как распространяется звук, а более высоким требуется более высокое звуковое давление в источнике, чтобы надежно возбуждать звукосниматель на заданном расстоянии. Попробуйте использовать акустическое сопряжение на устройстве IoT, которое находится на расстоянии более нескольких метров, и вы заметите, что оно не работает надежно, а это использование низкой пропускной способности.
Остин Хеммельгарн
8

Все, что может передавать информацию, может быть использовано в качестве физического уровня - звуковые волны, а также голуби .

Некоторые атаки с воздушным зазором используют (ультра) звук для связи через воздушный зазор.

Однако, поскольку частоты даже для ультразвука довольно низкие (несколько кГц), скорость передачи данных также будет низкой (несколько кбит / с). Кроме того, охват звуковых волн ограничивает использование одной комнаты.

Zac67
источник
Про "одноместный номер". Не обязательно так, потому что звуковые волны (как почти любые другие волны в принципе) могут быть усилены - взгляните на SASER
Василяускас
@AgniusVasiliauskas Да, конечно - но практически охват очень ограничен, как и полезная пропускная способность. Вы можете многое сделать для улучшения качества передачи, но опять же, почему бы просто не использовать радиочастоту, медь или оптоволокно?
Zac67
Я не говорю, что мы должны использовать звуковые волны для передачи информации. Конечно, ничто не сравнится со скоростью света в электромагнитном излучении. Однако могут быть случаи, когда другие варианты плохо подходят - например, в сильных внешних электромагнитных полях (солнечный ветер и т. Д.), Так что экранирование может быть непрактичным для работы электромагнитной связи. Может быть, в этом сценарии мы могли бы попытаться использовать передачу информации на основе звуковых волн? (Подумайте о голубях на необитаемом острове, когда какой-нибудь корабль пересекает их)
Агний Василяускас
5

Да, это возможно. Фактически, кнопки Amazon Dash используют ультразвук в качестве средства.

Рон Транк
источник
AFAIK, Dash кнопки используют Wi-Fi.
Zac67
3
Вот объяснение того, как работают кнопки Dash . Они просто используют аудио для настройки с устройств iOS; нормальная работа закончена Wi-Fi.
Зак Липтон
1

Конечно. Некоторые варианты не обсуждаются в других ответах, но ближе я думаю к сути вашего вопроса:

  • Микрофонный приемник с дробовиком и аналогичный передатчик. Использует воздух в качестве среды.
  • Приемник пьезодатчика и аналогичный зуммер. В качестве среды используется стержень из, скажем, дерева, углеродного волокна или бериллиевого стержня.

В обоих случаях электрический импульс, передаваемый передатчику, будет генерировать механический импульс через среду, которая будет обнаруживаться приемником, где он преобразуется обратно в электрический импульс.

В обоих этих примерах мы не использовали электричество для представления звука, но фактически использовали звуковые волны, проходящие через различные среды.


источник
0

Один из первых компьютеров использовал звуковые волны в среде ртути для хранения данных, поэтому, хотя это не была сетевая среда, он все еще оставался методом хранения данных, и эту же концепцию можно было использовать для передачи и создания сетей.

фита
источник
0

Я делал это раньше, не потому что это имело смысл, а потому, что мне это нравилось. Радиолюбительское радио имеет для этого все, особенно AX.25. Все, что вы посылаете через нецифровое радио, - это аудио, кодируемое в радиоволны, и обратно получателем. Выньте радио из уравнения, и вы получите то, что ищете.

Взгляните на AX.25, а также на другие цифровые модемы, такие как MT63 и PSK. Fldigi способен на многие, хотя он построен для текста, поэтому вам нужно будет base64 для любых двоичных данных.

Дункан Х Симпсон
источник
AX.25 не передает звуковые волны, если только вы не используете акустическую связь сигнала где-либо. Это по-прежнему передача EM (точнее, AX.25 - это протокол для кодирования цифровой информации по аналоговому сигналу, звук не нужен или не задействован).
Остин Хеммельгарн
@Austin Hemmelgarn Он закодирован таким образом, чтобы его можно было отправить на аудиоустройство. Поэтому, несмотря на то, что он часто не рассылается динамиками, имеет смысл думать об этом как о звуке.
Дункан Х Симпсон
Но он по-прежнему не звучит, пока на самом деле не воспроизводится через динамики, пьезоэлемент, катушку Тесла или какое-либо другое устройство, которое преобразует электронный сигнал в колебания в воздухе.
Остин Хеммельгарн
@ Остин Да. И это возможно. И я сделал это. Что не так с моим ответом?
Дункан Х Симпсон
1
AX.25 - это не физический уровень, и это не звуковые волны. Сигнал, который он производит, может быть преобразован в звуковые волны как физический уровень, но ваш ответ на самом деле не проясняет это.
Остин Хеммельгарн