Utilisation des ondes sonores dans la couche 1

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Est-il possible, en théorie, d'utiliser les ondes sonores comme support physique pour transmettre des données sur un réseau?

En d'autres termes, pourriez-vous implémenter la couche 1 du modèle de réseau OSI en utilisant des ondes sonores ou suis-je totalement incompris des concepts de physique / réseau?

layer1  osi 
— brouiller
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Eh bien, les modems utilisaient des coupleurs acoustiques, qui utilisaient des ondes sonores pour transférer des données.
— Ron Maupin
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Cela ne se produit-il pas à chaque fois que vous prononcez des mots?
— user1686
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Eh bien, vous pouvez utiliser des pigeons comme couche 1, donc les ondes sonores devraient être totalement réalisables.
— faible perte de confiance en SE
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En passant, le piratage d'origine qui a jailbreaké l'iPod / iPhone d'origine jouait le fichier exécutable du système d'exploitation en tant qu'audio via les écouteurs et modulait inversement cela pour comprendre / deviner quelle était la clé privée pour le cryptage des données. Le système a été verrouillé numériquement et toute tentative de transfert de données (y compris des fichiers mp3) n'a obtenu que des données cryptées. Mais le sous-système audio (en raison de la nécessité de s'interfacer avec l'oreille humaine non chiffrée) n'était pas chiffré (le bug de pouvoir lire des fichiers aléatoires a depuis été corrigé)
— slebetman
Beaucoup de choses peuvent être utilisées pour la couche 1. Avez-vous une raison de penser que vous ne pouvez pas?
— Mât

Réponses:

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C'est tout à fait possible. Même en excluant les anciens modems couplés acoustiquement qui ont finalement évolué vers une connexion directe à une ligne téléphonique, il existe également des programmes qui vous permettront d'utiliser une carte son comme modem (j'en ai déjà utilisé pour les communications hors bande lors du débogage). un pilote Ethernet, bien que j'aie utilisé un câblage audio direct au lieu de la signalisation acoustique réelle), et le concept général devient plutôt populaire avec les appareils IoT pour le couplage avec une application de contrôle sur un téléphone intelligent pendant la configuration (bien que cela soit plus proche d'une approche par étiquette RFID ).

Cette approche présente cependant un certain nombre d'inconvénients assez importants:

  • C'est une bande passante très faible selon les normes modernes. Même avec des fréquences ultrasoniques, vous ne regardez toujours pas plus de quelques centaines de kilobits par seconde dans de bonnes conditions. Cela le rend nettement moins utile, sauf pour le passage de très petites quantités de données (comme avec l'utilisation de l'IoT que j'ai mentionnée ci-dessus, où il ne transmet généralement qu'une adresse matérielle 802.11 et quelques informations d'authentification pour qu'une connexion Wi-Fi Direct puisse être établie) .
  • En dehors de situations très limitées, c'est vraiment lent même en dehors de la fréquence du signal. La vitesse du son dans l'air est d'environ 340 m / s (donner ou prendre quelques dizaines de m / s en fonction de la température, de la pression, de l'humidité et de la qualité de l'air), ce qui est incroyablement lent par rapport aux signaux électriques ou aux ondes électromagnétiques (qui se propagent à à peu près la vitesse de la lumière), ce qui signifie que par rapport au Wi-Fi ou à Ethernet, la latence du signal est plutôt élevée. Cela n'a pas beaucoup d'importance pour les communications à très courte portée, mais une fois que vous avez dépassé quelques mètres, la latence commence à devenir perceptible (imaginez si la liaison entre votre ordinateur et votre routeur avait un RTT plus long que le reste du réseau) chemin d'accès à ce site Web combiné). Même les meilleurs conducteurs de son ne peuvent obtenir au mieux que 35 à 40 fois la vitesse du son dans l'air, ce qui est encore incroyablement lent.
  • Il est extrêmement sensible à l'environnement. Ethernet est suffisamment solide pour ne pas avoir besoin d'être blindé si vous avez un câblage décent. Le Wi-Fi peut parfois se détériorer, mais il est toujours au moins capable de filtrer de manière fiable des bandes de fréquences spécifiques facilement, et l'EMI est généralement assez facile à trouver et à arrêter. Les vibrations et le son sont cependant partout . Encore une fois, c'est plus un problème pour les communications à plus longue portée, mais c'est toujours plus un problème que pour le Wi-Fi, en partie à cause du point suivant.
  • Les émetteurs soniques avec une puissance d'émission élevée sont plutôt dangereux, tant pour l'environnement que pour les personnes. Pour obtenir de manière fiable tout type de portée au-delà d'environ quelques mètres avant que le SNR ne soit si élevé que vous n'ayez aucun signal récupérable, vous devez fonctionner à des pressions sonores suffisamment élevées pour provoquer une perte auditive permanente. Cette quantité d'énergie peut également endommager assez facilement des objets délicats.
— Austin Hemmelgarn
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"quelques mètres" dans le dernier paragraphe semble être une exagération. Je peux parler à quelqu'un à quelques mètres sans avoir à crier si fort que j'endommage ma propre audition.
— user253751
@immibis, parler à quelqu'un à quelques mètres a un débit de données très faible et des quantités énormes de correction d'erreurs.
— Mark
Oui @ Mark, mais il ne « obtenir de manière fiable toute sorte de portée au - delà de quelques mètres avant que le SNR est tellement élevé que vous avez aucun signal récupérable » sans « fonctionnant à des pressions sonores suffisamment élevées pour provoquer une perte auditive permanente ».
— user253751
@immibis Vous avez à peu près besoin d'utiliser des fréquences ultrasoniques pour ce type de chose afin de minimiser les interférences des personnes qui parlent, se déplacent et qui existent juste à proximité. La fréquence affecte la façon dont le son se propage, et les fréquences supérieures ont besoin d'une pression acoustique plus élevée à la source pour exciter de manière fiable un capteur à une distance donnée. Essayez d'utiliser l'appariement acoustique sur un appareil IoT à plus de quelques mètres et vous remarquerez que cela ne fonctionne pas de manière fiable, et c'est une utilisation à faible bande passante.
— Austin Hemmelgarn
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Tout ce qui peut transporter des informations peut être utilisé comme couche physique - les ondes sonores ainsi que les pigeons .

Certaines attaques par espace aérien utilisent le (ultra) son pour communiquer à travers l'espace aérien.

Cependant, étant donné que les fréquences, même pour les ultrasons, sont plutôt faibles (certains kHz), le débit de données serait également faible (certains kbit / s). De plus, la portée des ondes sonores limite l'utilisation à une seule pièce.

— Zac67
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A propos de "chambre simple". Pas nécessairement vrai, car les ondes sonores (comme presque toutes les autres ondes en principe) peuvent être amplifiées - jetez un œil à SASER
— Agnius Vasiliauskas
@AgniusVasiliauskas Oui, bien sûr - mais pratiquement la portée est très limitée, tout comme la bande passante utilisable. Vous pouvez faire beaucoup pour améliorer la qualité de la transmission, mais encore une fois, pourquoi ne pas simplement utiliser RF, cuivre ou fibre optique en premier lieu?
— Zac67
Je ne dis pas que nous devons utiliser les ondes sonores pour le transport de l'information. Bien sûr, rien ne battra la vitesse de la lumière dans le rayonnement électromagnétique. Cependant, il peut y avoir des cas où d'autres options s'intègrent mal - par exemple dans de forts champs électromagnétiques externes (vent solaire, etc.), de sorte que le blindage peut également être impossible pour que la communication électromagnétique fonctionne. Peut-être que dans ce scénario, nous pourrions essayer d'utiliser le transport d'informations basé sur les ondes sonores? (Pensez à avoir des pigeons dans une île inhabitée, quand un navire traverse)
— Agnius Vasiliauskas
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Certainement. Certaines options ne sont pas discutées dans d'autres réponses, mais je pense plus au cœur de votre question:

  • Un récepteur micro pour fusil de chasse et un émetteur similaire. Utilise l'air comme médium.
  • Un récepteur capteur piézoélectrique et un buzzer similaire. Utilise une tige de bois (disons), de fibre de carbone ou de béryllium comme support.

Dans les deux cas, une impulsion électrique fournie à l'émetteur produira une impulsion mécanique à travers le milieu qui sera détectée par le récepteur, où elle sera reconvertie en une impulsion électrique.

Dans ces deux exemples, nous n'avons pas utilisé d'électricité pour représenter le son, mais nous avons en fait utilisé des ondes sonores voyageant à travers différents médias.

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L'un des premiers ordinateurs a utilisé des ondes sonores dans un milieu de mercure pour stocker des données, même si ce n'était pas un milieu de réseau, c'était toujours une méthode de conservation des données et le même concept pouvait être utilisé pour la transmission et la mise en réseau

— Phi
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Je l'ai déjà fait, non pas parce que c'était logique, mais parce que j'en avais envie. La radio amateur a toutes sortes de choses pour cela, notamment AX.25. Tout ce que vous envoyez via une radio non numérique est de l'audio codé en ondes radio et renvoyé par le récepteur. Retirez la radio de l'équation et vous obtenez ce que vous cherchez.

Jetez un œil à AX.25, ainsi qu'à d'autres modems numériques, tels que MT63 et PSK. fldigi est capable de plusieurs, bien qu'il soit conçu pour le texte, vous devez donc baser64 toutes les données binaires.

— Duncan X Simpson
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AX.25 ne transmet pas en utilisant des ondes sonores, sauf si vous utilisez le couplage acoustique du signal quelque part. C'est toujours une transmission EM (plus correctement, AX.25 est un protocole pour encoder des informations numériques sur un signal analogique, aucun son nécessaire ou impliqué).
— Austin Hemmelgarn
@Austin Hemmelgarn Il est codé de manière à être envoyé sur un périphérique audio. Ainsi, bien qu'il ne soit souvent pas envoyé de haut-parleurs, il est logique de le considérer comme un son.
— Duncan X Simpson
Mais ce n'est toujours pas du son tant qu'il n'est pas joué par des haut-parleurs, un élément piezo, une bobine tesla ou un autre appareil qui convertit le signal électronique en vibrations dans l'air.
— Austin Hemmelgarn
@ Austin Oui. Et c'est possible. Et je l'ai fait. Quel est le problème avec ma réponse?
— Duncan X Simpson
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AX.25 n'est pas une couche physique et ce ne sont pas des ondes sonores. Le signal qu'il produit peut être converti en ondes sonores sous forme de couche physique, mais votre réponse ne le précise pas vraiment.
— Austin Hemmelgarn
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