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 опосредствованно, 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

Нуль-модемный кабель

Разводка для DE-9

Разводка для DB-25

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	←	4	20	DTR
Готовность терминала	DTR	20	4	→	1	8	DCD
Готовность терминала	DTR	20	4	→	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^[6]. 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.^[7] «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.^[8]

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 низкую сетевую задержку.

См. также

Примечания

↑ Последовательный интерфейс RS-232 (неопр.). Дата обращения: 6 сентября 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.
↑ The Hardware Book: Нуль-модемный кабель Архивная копия от 6 октября 2011 на Wayback Machine (англ.)
↑ Null Modem Архивная копия от 29 апреля 2021 на Wayback Machine (англ.)
↑ The Hardware Book: Cisco Console Архивная копия от 6 октября 2011 на Wayback Machine (англ.)
↑ Cabling Guide for Console and AUX Ports — Cisco Systems (неопр.). Дата обращения: 3 июля 2011. Архивировано 1 февраля 2009 года.
↑ COM-порт - самоклонирование Norton Commander и другие интересности (Old-Hard №92) - YouTube (неопр.). Дата обращения: 18 ноября 2023. Архивировано 18 ноября 2023 года.
↑ У Doom в системных требованиях модем на 9600 бод Архивная копия от 12 апреля 2012 на Wayback Machine (англ.), у Duke Nukem 3d — 14400, у Unreal Tournament — 28800.
↑ Инструкция по прошивке маршрутизатора Edimax BR-6104K образца 2007 года Архивная копия от 27 июня 2012 на Wayback Machine (англ.)

[1] Последовательный интерфейс RS-232 (неопр.). Дата обращения: 6 сентября 2011. Архивировано 23 августа 2011 года.

[2] The Hardware Book: Нуль-модемный кабель Архивная копия от 6 октября 2011 на Wayback Machine (англ.)

[3] Null Modem Архивная копия от 29 апреля 2021 на Wayback Machine (англ.)

[4] The Hardware Book: Cisco Console Архивная копия от 6 октября 2011 на Wayback Machine (англ.)

[5] Cabling Guide for Console and AUX Ports — Cisco Systems (неопр.). Дата обращения: 3 июля 2011. Архивировано 1 февраля 2009 года.

[6] COM-порт - самоклонирование Norton Commander и другие интересности (Old-Hard №92) - YouTube (неопр.). Дата обращения: 18 ноября 2023. Архивировано 18 ноября 2023 года.

[7] У Doom в системных требованиях модем на 9600 бод Архивная копия от 12 апреля 2012 на Wayback Machine (англ.), у Duke Nukem 3d — 14400, у Unreal Tournament — 28800.

[8] Инструкция по прошивке маршрутизатора Edimax BR-6104K образца 2007 года Архивная копия от 27 июня 2012 на Wayback Machine (англ.)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]