Нуль-модемное соединение
Нуль-модемное соединение — соединение двух компьютерных устройств по интерфейсу RS-232 без модема.
Изначально стандарт RS-232 предназначался для соединения телетайпа с телефонным модемом[1] — и уже опосредованно, через модемы, телетайпы общались друг с другом. Поэтому соединение по RS-232 асимметрично: предполагается, что с одной стороны модем, а с другой — источник/потребитель данных. В нуль-модемном соединении линии передачи и приёма соединены непосредственно, крест-накрест, без использования модемов. Нуль-модемное соединение не стандартизовано, поэтому существуют несколько разводок.
Разводка
Наиболее сложная из разводок[2][3], с которой будет работать даже ПО, которое проверяет сигнал carrier detect (наличие-потеря несущей).
| Назначение гнезда | Гнездо DB-25 | Гнездо DE-9 | Направ- ление | Гнездо DE-9 | Гнездо DB-25 | Назначение | |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Корпус | FG | 1 | - | - | 1 | FG | |
| Передача | TxD | 2 | 3 | → | 2 | 3 | RxD |
| Приём | RxD | 3 | 2 | ← | 3 | 2 | TxD |
| Запрос передачи | RTS | 4 | 7 | → | 8 | 5 | CTS |
| Готов к приёму | CTS | 5 | 8 | ← | 7 | 4 | RTS |
| Сигнальная земля | SG | 7 | 5 | 5 | 7 | SG | |
| Готовность модема | DSR | 6 | 6 | ← | 4 | 20 | DTR |
| Наличие несущего сигнала | DCD | 8 | 1 | ||||
| Готовность терминала | DTR | 20 | 4 | → | 1 | 8 | DCD |
| 6 | 6 | DSR | |||||
Без контроля соединения
Простейшая разновидность последовательного кабеля — полное отсутствие контроля соединения. TxD на одном конце соединяется с RxD на другом, «земля» с «землёй» — итого три провода. Работает с ПО, которое не проверяет работу модема (например, с большинством игр) и с устройствами, которым не нужны линии управления модемом.
Замыкание управляющих сигналов на себя
Если ПО нужен именно модем и оно проверяет, есть ли связь, можно его обмануть, замкнув управляющие линии на своём же порту (RTS+CTS; DTR+DSR+DCD). Программа будет «думать», что соединение и аппаратное управление потоком данных есть.
Этот кабель только решает проблемы совместимости, по качеству связи он ничем не лучше предыдущего: при любой ошибке соединения связь разорвётся без видимой причины.
Частичное управление потоком
В этом кабеле линии RTS замкнут на свой же CTS и соединён с чужим DCD, а DTR — с чужим DSR. С соответствующим ПО такой кабель позволяет настроить связь на высоких частотах — до 115 килобод. Но из-за нестандартной разводки требуется особое ПО.
Полное управление потоком
Этот кабель также позволяет высокие скорости; именно эта разводка указана в таблице и на рисунке.
Для управления устройствами Cisco существовала разводка Yost, с COM-порта на 8P8C.[4] Она интересна тем, что в нуль-модемном кабеле (с 8P8C на 8P8C) контакты обжимаются в обратном порядке: 1…8 на одном конце с 8…1 на другом.[5] Кабели заводского производства часто делаются не из витой пары, а из плоского шлейфа и этим отличаются от сетевых патч-кордов.
Опасность
Нуль-модемное соединение не содержит гальванической развязки, как, например, Fast Ethernet. Соединение компьютеров, между массами которых имеется напряжение, чревато выгоранием порта или всей материнской платы (актуально для времени популярности в СССР в 80-е — 90-е, когда бытовые сети с системой заземления TN-C-S или TN-S и розетки с заземляющим контактом были редкостью).
Применение
Изначальное применение нуль-модемного кабеля — соединение двух терминалов (телетайпов) напрямую без модема. Если устройствам для соединения нужен модем, а в действительности они стоят рядом, применялся нуль-модемный кабель.
В 1980-е и 1990-е годы нуль-модемный кабель широко использовался как дешёвая альтернатива локальной сети: сетевые адаптеры были недёшевы, COM-порты были у любого компьютера, а покупка или изготовление нуль-модемного кабеля обходились недорого. В последние версии MS-DOS входила программа INTERLNK; Norton Commander мог не только передавать файлы, но и «склонировать» себя на другой компьютер по нуль-модему. Многие из DOS-игр того времени (Grand Prix 2, Doom, WarCraft II, Duke Nukem 3D…) поддерживали связь и через COM-порты. Как экзотика, в Doom была неофициальная утилита HX8, работавшая по цепочке COM-кабелей. Скорость — до 8 килобайт/с — была низкой даже по тем временам, но для игр это было неважно: они изначально проектировались под 9600- или 14400-бодные модемы.[6] «Контроллер удалённого доступа» Windows допускал соединение через нуль-модем по любому из доступных сетевых протоколов, поэтому Windows-играм достаточно было поддерживать IPX или TCP/IP. С удешевлением Ethernet отпала необходимость в применении нуль-модемной связи для организации локальных сетей.
Сейчас нуль-модемная связь применяется для отладки ядер ОС — из-за простоты драйвера. Это могут делать, например, KGDB для Linux, ddb для BSD и WinDbg для Windows. К тому же современные ОС устроены так, что графическая оболочка монопольно захватывает экран и клавиатуру — поэтому, если ОС «вылетит» с аварийным экраном, отладчик не сможет их затребовать, но останется возможность передать аварийную информацию через кабель.
Безмониторные устройства (коммутаторы, маршрутизаторы, стоечные серверы, разного рода встраиваемые контроллеры) могут администрироваться, в том числе, и по RS-232. В некоторых устройствах для соединения с компьютерным COM-портом требуется преобразователь напряжений — ими выдаются обычные для электроники ТТЛ-уровни.[7]
В Unix есть виртуальные нуль-модемные соединения (псевдотерминал, pty), позволяющие соединять консоли на разных компьютерах через любой доступный канал связи. В DOSBox также есть эмуляция нуль-модемного соединения — для «последовательной» игры через сеть. Стоит заметить, что игра через Интернет не всегда возможна — часто сетевые подсистемы старых игр рассчитывали на низкий пинг.
Примечания
- Последовательный интерфейс RS-232
- The Hardware Book: Нуль-модемный кабель (англ.)
- Null Modem (англ.)
- The Hardware Book: Cisco Console (англ.)
- Cabling Guide for Console and AUX Ports — Cisco Systems
- У Doom в системных требованиях модем на 9600 бод (англ.), у Duke Nukem 3d — 14400, у Unreal Tournament — 28800.
- Инструкция по прошивке маршрутизатора Edimax BR-6104K образца 2007 года (англ.)