Usando ondas sonoras na camada 1

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É possível, em teoria, usar ondas sonoras como meio físico para transmitir dados através de uma rede?

Em outras palavras, você poderia implementar a camada 1 do modelo de rede OSI usando ondas sonoras ou estou entendendo totalmente errado os conceitos de física / rede?

layer1  osi 
— driangle
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Bem, os modems costumavam usar acopladores acústicos, que usavam ondas sonoras para transferir dados.
— Ron Maupin
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Isso não acontece toda vez que você fala palavras?
— precisa saber é o seguinte
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Bem, você pode usar pombos como a camada 1, para que as ondas sonoras sejam totalmente viáveis.
— dim perdeu a fé em SE
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Como um aparte, o hack original que desbloqueia o iPod / iPhone original estava reproduzindo o arquivo executável do SO como áudio através do fone de ouvido e modulando inversamente isso para descobrir / adivinhar qual era a chave privada para a criptografia de dados. O sistema foi bloqueado digitalmente e qualquer tentativa de transferência de dados (incluindo arquivos mp3) só recebeu dados criptografados. Mas o subsistema de áudio (em virtude da necessidade de interface com o ouvido humano não criptografado) não foi criptografado (o bug de poder reproduzir arquivos aleatórios já foi corrigido)
— slebetman
Muitas coisas podem ser usadas para a camada 1. Você tem um motivo para pensar que não poderia?
— Mast

Respostas:

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É muito possível. Mesmo excluindo os antigos modems acusticamente acoplados que eventualmente evoluíram para uma conexão direta a uma linha telefônica, também existem programas que permitem usar uma placa de som como modem (usei alguns antes para comunicações fora da banda ao depurar um driver Ethernet, embora eu tenha usado cabeamento de áudio direto em vez de sinalização acústica real), e o conceito geral está se tornando bastante popular nos dispositivos IoT para emparelhar com um aplicativo de controle em um smartphone durante a instalação (embora isso seja mais próximo de uma abordagem de etiqueta RFID )

Essa abordagem tem várias desvantagens bastante significativas:

  • É uma largura de banda muito baixa para os padrões modernos. Mesmo com frequências ultrassônicas, você ainda está vendo não mais do que algumas centenas de kilobits por segundo em boas condições. Isso o torna significativamente menos que útil, exceto pela passagem de quantidades muito pequenas de dados (como no uso da IoT mencionado acima, onde geralmente apenas passa um endereço de hardware 802.11 e algumas informações de autenticação para que uma conexão Wi-Fi Direct possa ser estabelecida) .
  • Fora de situações muito limitadas, é realmente lento mesmo além da frequência do sinal. A velocidade do som no ar é de cerca de 340 m / s (mais ou menos algumas dúzias de m / s com base na temperatura, pressão, umidade e qualidade do ar), que é incrivelmente lenta em comparação com sinais elétricos ou ondas eletromagnéticas (que se propagam a aproximadamente a velocidade da luz), o que significa que, em comparação com Wi-Fi ou Ethernet, a latência do sinal é bastante alta. Isso não importa muito para comunicações de curto alcance, mas depois que você passa alguns metros, a latência começa a ficar notável (imagine se o link entre o computador e o roteador tivesse um RTT mais longo que o resto da rede) caminho para este site combinado). Até mesmo os melhores condutores de som conseguem apenas 35-40 vezes a velocidade do som no ar, o que ainda é incrivelmente lento.
  • É extremamente sensível ao meio ambiente. A Ethernet é sólida o suficiente para não precisar de blindagem se você tiver um cabeamento decente. Às vezes, o Wi-Fi pode ficar ruim, mas ainda é capaz de rastrear facilmente faixas de frequência específicas com facilidade, e o EMI geralmente é muito fácil de encontrar e parar. Vibrações e sons estão por toda parte . Novamente, isso é mais um problema para comunicações de longo alcance, mas ainda é mais um problema do que para o Wi-Fi, em parte por causa do próximo ponto.
  • Os transmissores sônicos com alta potência de transmissão são bastante perigosos, tanto para o meio ambiente quanto para as pessoas. Para obter qualquer tipo de alcance confiável além de alguns metros antes que o SNR fique tão alto que você não tenha sinal recuperável, você precisa estar operando com pressões sonoras altas o suficiente para causar perda auditiva permanente. Essa quantidade de energia também pode danificar facilmente objetos delicados.
— Austin Hemmelgarn
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"alguns metros" no último parágrafo parece um exagero. Posso falar com alguém a alguns metros de distância sem ter que gritar tão alto que prejudico minha própria audição.
— precisa saber é o seguinte
@immibis, conversar com alguém a alguns metros de distância tem uma taxa de dados muito baixa e enormes quantidades de correção de erros.
— Mark
@ Marcos sim, mas não "ficar de forma confiável qualquer tipo de gama para além de cerca de alguns metros antes da SNR fica tão alto que você não tem nenhum sinal recuperável" sem "operar a pressões de som alto o suficiente para causar perda permanente da audição".
— precisa saber é o seguinte
@immibis Você praticamente precisa usar frequências ultrassônicas para esse tipo de coisa para minimizar a interferência de pessoas que falam, se movem e apenas existem nas proximidades. A frequência afeta a maneira como o som se propaga, e os mais altos precisam de uma pressão sonora maior na fonte para excitar de forma confiável um captador a uma determinada distância. Tente usar o emparelhamento acústico em um dispositivo IoT a mais de alguns metros de distância, e você notará que ele não funciona de maneira confiável, e é um uso de largura de banda baixa .
— Austin Hemmelgarn
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Qualquer coisa que possa transportar informações pode ser usada como camada física - ondas sonoras e pombos .

Alguns ataques de gap aéreo usam som (ultra) para se comunicar através do gap aéreo.

No entanto, como as frequências mesmo para o ultrassom são bastante baixas (alguns kHz), a taxa de dados também seria baixa (alguns kbit / s). Além disso, o alcance das ondas sonoras limita o uso a uma única sala.

— Zac67
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Sobre "quarto individual". Não necessariamente verdade, porque as ondas sonoras (como quase todas as outras ondas em princípio) podem ser amplificadas - dê uma olhada no SASER
— Agnius Vasiliauskas
@AgniusVasiliauskas Sim, é claro - mas praticamente o alcance é muito limitado, assim como a largura de banda utilizável. Você pode fazer muito para melhorar a qualidade da transmissão, mas, novamente, por que não usar RF, cobre ou fibra em primeiro lugar?
— Zac67
Não estou dizendo que devemos usar ondas sonoras para o transporte de informações. É claro que nada superará a velocidade da luz na radiação eletromagnética. No entanto, pode haver casos em que outras opções se encaixam mal - por exemplo, em campos EM externos fortes (vento solar, etc.), de modo que a blindagem também pode ser impraticável para a comunicação EM funcionar. Talvez nesse cenário possamos tentar usar o transporte de informações baseado em ondas sonoras? (Pense em ter pombos em uma ilha desabitada, quando um navio atravessa)
— Agnius Vasiliauskas
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Certamente. Algumas opções não discutidas em outras respostas, mas penso mais perto do cerne da sua pergunta:

  • Um receptor de microfone shotgun e um transmissor similar. Usa o ar como meio.
  • Um receptor de sensor piezo e uma campainha semelhante. Utiliza uma haste de (digamos) madeira, fibra de carbono ou haste de berílio como meio.

Nos dois casos, um impulso elétrico fornecido ao transmissor produzirá um impulso mecânico através do meio a ser detectado pelo receptor, onde será convertido novamente em um impulso elétrico.

Nos dois exemplos, não usamos eletricidade para representar o som, mas usamos ondas sonoras que viajam através de diferentes mídias.

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Um dos primeiros computadores usava ondas sonoras dentro de um meio de mercúrio para armazenar dados, por isso, embora não fosse um meio de rede, ainda era uma retenção de dados de método e o mesmo conceito poderia ser usado para transmissão e rede.

— Phi
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Já fiz isso antes, não porque fazia sentido, mas porque me apetecia. O radioamador tem todos os tipos de coisas para isso, principalmente o AX.25. Tudo o que você envia através de um rádio não digital é codificado em ondas de rádio e retornado pelo receptor. Tire o rádio da equação e você obtém o que está procurando.

Dê uma olhada no AX.25, bem como em outros modems digitais, como MT63 e PSK. O fldigi é capaz de muitos, embora tenha sido construído para texto, portanto, você precisará basear64 todos os dados binários.

— Duncan X Simpson
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O AX.25 não está transmitindo usando ondas sonoras, a menos que você esteja usando o acoplamento acústico do sinal em algum lugar. Ainda é uma transmissão EM (mais corretamente, o AX.25 é um protocolo para codificar informações digitais em um sinal analógico, sem necessidade de som ou envolvimento).
— Austin Hemmelgarn
@ Austin Hemmelgarn É codificado de forma a ser enviado um dispositivo de áudio. Portanto, embora muitas vezes não sejam emitidos alto-falantes, faz sentido pensar nisso como som.
— Duncan X Simpson
Mas ainda não soa até que seja realmente reproduzido por alto-falantes, um elemento piezo, uma bobina de tesla ou algum outro dispositivo que converte o sinal eletrônico em vibrações no ar.
— Austin Hemmelgarn
@ Austin Sim. E isso é possível. E eu fiz isso. O que há de errado com a minha resposta?
— Duncan X Simpson
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O AX.25 não é uma camada física e não é ondas sonoras. O sinal que produz pode ser convertido em ondas sonoras como uma camada física, mas sua resposta não deixa isso claro.
— Austin Hemmelgarn
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