レイヤー1で音波を使用する

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理論的には、ネットワークを介してデータを送信する物理媒体として音波を使用することは可能ですか？

言い換えれば、音波を使用してOSIネットワーキングモデルのレイヤー1を実装できますか、それとも物理/ネットワーキングの概念を完全に誤解していますか？

layer1  osi 
— 絡み合う
ソース
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まあ、モデムは音波を使ってデータを転送する音響カプラーを使っていました。
— Ron Maupin
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これはあなたが言葉を話すたびに起こりませんか？
— user1686
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ええと、ハトをレイヤー1として使用できるので、音波は完全に実現可能です。
— にSEを失った薄暗い
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余談ですが、元のiPod / iPhoneをジェイルブレイクした元のハックは、OS実行可能ファイルをイヤホンを介してオーディオとして再生し、それを逆変調してデータ暗号化の秘密鍵を把握/推測していました。システムはデジタルでロックダウンされ、データ（mp3ファイルを含む）を転送しようとすると、暗号化されたデータしか取得できませんでした。しかし、オーディオサブシステム（暗号化されていない人間の耳に接続する必要があるため）は暗号化されていません（ランダムファイルを再生できるというバグが修正されました）
— slebetman
レイヤー1には多くのことが使用できます。使用できなかったと思う理由はありますか？
— マスト

回答:

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それは非常に可能です。最終的に電話回線への直接接続に発展した古い音響的に結合されたモデムを除外しても、サウンドカードをモデムとして使用できるプログラムもあります（以前は、デバッグ時に帯域外通信にいくつか使用しました）イーサネットドライバー（ただし、実際の音響信号の代わりに直接オーディオケーブルを使用しました）、および一般的な概念は、セットアップ中にスマートフォンの制御アプリとペアリングするためのIoTデバイスでかなり一般的になりつつあります（ただし、これはRFIDタグアプローチに近いですが） ）。

ただし、このアプローチには、かなり重大な欠点がいくつかあります。

  • 現代の標準では非常に低い帯域幅です。超音波周波数を使用しても、良好な条件下ではまだ1秒あたり数百キロビットにすぎません。これは、非常に少量のデータを渡すことを除いて、あまり有用ではありません（前述のIoTの使用法では、通常802.11ハードウェアアドレスと認証情報を渡すだけなので、Wi-Fi Direct接続を確立できます）。 。
  • 非常に限られた状況以外では、信号周波数は別としても非常に低速です。空気中の音速は約340 m / s（温度、圧力、湿度、空気の質に応じて数十m / sかかります）であり、電気信号や電磁波（伝搬する場所）に比べて非常に遅いですおおよその光の速度）、つまり、Wi-Fiやイーサネットと比較して、信号遅延はかなり長くなります。これは、非常に短距離の通信ではそれほど重要ではありませんが、数メートルを超えると、レイテンシが顕著になり始めます（コンピューターとルーター間のリンクのRTTが他のネットワーク全体よりも長い場合を想像してください）このウェブサイトへのパスを組み合わせたもの）。音の最高の指揮者でさえも、非常に遅い空気中の音の速度のせいぜい35-40倍しか得ることができません。
  • それはです非常に環境に敏感。イーサネットはしっかりしているので、まともなケーブルがあればシールドも必要ありません。Wi-Fiは時々悪化する可能性がありますが、少なくとも特定の周波数帯域を簡単に確実にスクリーニングでき、EMIは通常、簡単に見つけて停止することができます。振動と音はどこにでもあります。繰り返しになりますが、これは長距離通信の場合はさらに問題になりますが、次の点が原因でWi-Fiの場合よりも問題が多くなります。
  • 送信パワーの高いソニックトランスミッターは、環境にも人にもかなり危険です。SNRが高くなって回復可能な信号が得られなくなるまでに数メートルを超えてあらゆる種類の範囲を確実に取得するには、永続的な難聴を引き起こすのに十分な高音圧で動作している必要があります。そのくらいのエネルギーはまた、デリケートなオブジェクトにかなり簡単に損傷を与える可能性があります。
— オースティンヘンメルガーン
ソース
最後の段落の「数メートル」は誇張のようです。数メートル離れた場所にいる人と話すことができるので、大声で自分の聴覚を損傷することはありません。
— user253751
@immibisは、数メートル離れた場所にいる人と話すと、データレートが非常に低くなり、大量のエラー修正が行われます。
— マーク・
はい@マークが、それはない「永久的な難聴を引き起こすのに十分高い音圧で動作する」なし「SNRがそれほど高く、あなたが回復可能なシグナルを持っていないことを取得する前に、確実におよそ数メートルを超える範囲のいずれかの種類を取得します」。
— user253751
@immibis人が話したり、動いたり、すぐ近くに存在したりすることによる干渉を最小限に抑えるために、この種のことには超音波周波数を使用する必要があります。周波数は音の伝播方法に影響します。高い音は、所定の距離でピックアップを確実に励起するために、音源でより高い音圧を必要とします。数メートル以上離れたところからIoTデバイスで音響ペアリングを使用してみてください。音響ペアリングが確実に機能しないことに気づくでしょう。これは帯域幅の使用率が低いためです。
— オースティンヘンメルガーン
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情報を伝送できるものはすべて、物理的なレイヤー、音波、およびハトとして使用できます。

一部のエアギャップ攻撃では、（超）音を使用してエアギャップを介して通信します。

ただし、超音波の周波数もかなり低いため（一部のkHz）、データレートも低くなります（一部のkbit / s）。また、音波の到達範囲が狭いため、部屋の使用が制限されます。

— Zac67
ソース
「シングルルーム」について。音波は（原則として他のほとんどすべての波のように）増幅できるため、必ずしもそうではありません。SASERをご覧ください
— Agnius Vasiliauskas
@AgniusVasiliauskasはい、もちろんですが、実際には、使用可能な帯域幅と同様に、到達範囲は非常に制限されています。伝送品質を改善するために多くのことを行うことができますが、それでも、最初にRF、銅線、またはファイバーを単に使用しないのはなぜですか？
— Zac67、19年
情報伝達に音波を使わなければならないということではありません。もちろん、電磁放射の光速に勝るものはありません。ただし、他のオプションがうまく適合しない場合があります。たとえば、強い外部EM電磁界（太陽風など）の場合、EM通信が動作するにはシールドが非現実的である可能性があります。たぶんこのシナリオでは、音波ベースの情報伝達を使用しようとすることができますか？（無人島に鳩がいることを考えてください。船が横切ったとき）
— Agnius Vasiliauskas
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もちろん。他の回答では説明されていないオプションもありますが、質問の中心に近いと思います。

  • ショットガンマイクレシーバーおよび同様のトランスミッター。媒体として空気を使用します。
  • ピエゾセンサーレシーバーと同様のブザー。媒体として、（たとえば）木材の棒、炭素繊維、またはベリリウム棒を使用します。

どちらの場合も、トランスミッターに提供される電気インパルスは、レシーバーによって検出される媒体を介して機械的インパルスを生成し、そこで電気インパルスに変換されます。

これらの例の両方で、音を表すために電気を使用していませんが、実際にはさまざまなメディアを伝わる音波を使用しています。

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最初のコンピュータの1つは、水銀媒体内の音波を使用してデータを保存したため、ネットワーク媒体ではありませんでしたが、それでもメソッドデータ保持であり、同じ概念を送信とネットワークに使用できました。

— ファイ
ソース
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これは以前に行ったことがあります。理にかなっているからではなく、そのように感じたからです。ハムラジオには、AX.25をはじめ、あらゆる種類のものが含まれています。非デジタルラジオを介して送信するものはすべて、電波にエンコードされて受信機によって戻されるオーディオです。ラジオを方程式から外すと、探しているものが手に入ります。

AX.25だけでなく、MT63やPSKなどの他のデジタルモデムもご覧ください。fldigiはテキスト用に構築されていますが、多くの機能を備えているため、バイナリデータをbase64する必要があります。

— ダンカンXシンプソン
ソース
ただし、信号の音響結合をどこかで使用しているのでない限り、AX.25は音波を使用して送信していません。それはまだEM伝送です（より正確には、AX.25はアナログ信号でデジタル情報をエンコードするためのプロトコルであり、音声は必要ありません、または関与していません）。
— オースティンヘンメルガーン
@Austin Hemmelgarnオーディオデバイスに送信されるようにエンコードされています。そのため、スピーカーから送信されないことがよくありますが、それを音と考えることは理にかなっています。
— Duncan X Simpson
ただし、実際にスピーカー、ピエゾエレメント、テスラコイル、または電子信号を空中の振動に変換するその他のデバイスで実際に再生するまで、音は鳴りません。
— オースティンヘンメルガーン
@オースティンはい。そしてそれは可能です。そして私はそれをやった。私の答えの何が問題になっていますか？
— Duncan X Simpson、
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AX.25は物理層ではなく、音波ではありません。それが生成する信号は物理層として音波に変換できますが、あなたの答えは実際にはそれを明確にしません。
— オースティンヘンメルガーン
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