Wie kann man sich Daten "physisch vorstellen"?
Hey,
wenn man z.B. ein DSL Kabel mit dem Router verbindet, oder ein USB Kabel vom Handy zum PC, wie kann sich die Daten, die durchs Kabel fließen, vorstellen?
5 Antworten
Als hochfrequenten Wechselstrom, der auf raffinierte Weise so moduliert ist, dass möglichst viel Daten pro Zeiteinheit möglich werden trotz langer, teils einfacher Kabel wie DSL.
Update, etwas hoffentlich verständlicher dargestellt:
Man stelle sich vor, man schaltet eine LED dauernd an und aus, und zwar in verschiedenen Ein- bzw. Ausschaltzeiten. Eine Sekunde ein, zwei Sekunden aus möge "a" bedeuten, zwei Sekunden ein, zwei Sekunden aus dann "b". Usw... Zwischen so einem "Zeichen" sind drei Sekunden das "Trennzeichen" zwischen zwei Zeichen.
So ergibt sich ein komplexer Wechselstrom, nun stelle man sich das nicht im Sekundentakt vor, sondern in Mikrosekunden, also mit Frequenzen im UKW-Bereich (MHz). Je höher die Frequenz, desto mehr Informationen können übertragen werden.
Nur die Physik setzt dem Grenzen, je länger und "schlechter" das Kabel, desto mehr werden diese ein-aus-Phasen "verschliffen" bis zur Unkenntlichkeit.
Man stelle sich vor, man schaltet eine LED dauernd an und aus, und zwar in verschiedenen Ein- bzw. Ausschaltzeiten. Eine Sekunde ein, zwei Sekunden aus möge "a" bedeuten, zwei Sekunden ein, zwei Sekunden aus dann "b". Usw... Zwischen so einem "Zeichen" sind drei Sekunden das "Trennzeichen" zwischen zwei Zeichen.
So ergibt sich ein komplexer Wechselstrom, nun stelle man sich das nicht im Sekundentakt vor, sondern Mikrosekunden, also mit Frequenzen im UKW-Bereich (MHz) vor. Je höher die Frequenz, desto mehr Informationen können übertragen werden.
Nur die Physik setzt dem Grenzen, je länger und "schlechter" das Kabel, desto mehr werden diese ein-aus-Phasen "verschliffen" bis zur Unkenntlichkeit.
Grundsätzlich kannst du dir das als unfassbar schnelles Morsen vorstellen (Ein- und Ausschalten). Die Gegenseite muss natürlich wissen, wie sie die einzelnen Morse-Codes interpretieren kann - das nennt man dann das "Protokoll".
Bei Kupferleitungen (beispielsweise USB) wird das Morsen durch elektrische Signale realisiert ("Strom an / Strom aus"). Bei Glasfaser durch Lichtimpulse ("Licht an / Licht aus"). Das Prinzip bleibt aber immer das gleiche.
Nur dass im unterschied zu Morsezeichen die Impulse die gleiche Länge haben.
Daten sind immateriell, für sich allein existieren sie nicht.
Erst, wenn sie in einer kodierten Form auf ein Material übertragen werden, sind sie auch materiell vorstellbar.
Die einfachsten Formen von Daten wären Sprache oder Schrift: Für die Sprache wird mit Schallwellen der Luft die zu übertragene Information aufgeformt. Auch wenn Sprache viel alltäglicher erscheint, so stellt sich hier doch die gleiche Frage: Wie stellst Du Dir Sprache physisch vor? Und bei der Schrift: Denke einfach mal an Keilschrift, hättest Du Dir manifestierten Daten der Schrift so vorgestellt?
Die Daten, die über elektrische Kabel übertragen werden, sind in der "Keilschrift der Elektrik" kodiert:
- Für einen Inhalt ist eine bestimmte Zeichenfolge vereinbart (das gilt sowohl für Text als auch für Bilder, Videos, Audios usw. usf.).
- Diese Zeichenfolge wird anhand einer Zeichentabelle in binäre Zeichen übersetzt, die früher in Achtergruppen zusammengefasst wurden. Daher im Frz. und früher auch im Dtsch. der Begriff Oktett und das im Engl. das Kofferwort Byte.
- Der binäre Bitstrom wird i. d. R. durch ein Rechtecksignal übertragen: Spannung oben = 1, Spannung unten = 0 (stark vereinfacht). Für USB- und Netzwerkkabel war es das ungefähr schon. Die binär übertragene Zeichenfolge wird am Empfänger wieder in die gewünschten Daten entschlüsselt.
- Für Funkstrecken kommt noch hinzu, dass Spannungszustände nicht einfach so durch die Luft übertragen werden. Hier wird noch (im einfachsten Fall) eine Trägerfrequenz hinzuaddiert, die als Radiowelle übertragen werden kann, und sich (stark vereinfacht) im Rhythmus des binären Bitstroms etwas erhöht oder verringert.
- Um Radiowellen abzustrahlen und zu empfangen, sind noch Antennen erforderlich, so werden die Daten dann als EM-Welle auch durchs Vakuum, aber im Besonderen hier auf Erden durch die Luft, übertragen.
Leider siehst Du, dass es sehr schwer sein kann, sich etwas Immaterielles vorzustellen.
stichwort tcp protokoll
Daten sind pakete die aus folgen von 0 oder 1 bestehen
diese werden wie eine begrüßung zwischen menschen hin und her ausgetauscht. regeln der kommunikation
Sehr vereinfacht gesagt durch codiertes Ein- und Ausschalten vergleichbar mit Morsezeichen.
Diese Art der Digitalübertragung gab es schon im frühen 19. Jahrhundert. Durch einfache Tasterbetätigung konnte man kurze oder lange Stromimpulse über Leitungen schicken. Die codierte Folge von kurzen und langen Impulsen konnte von geschultem Personal wieder in Buchstaben zurückübersetzt werden.
Der Datenaustausch erfolgt beim Sender und beim Empfänger über ein Filetransferprotokoll FTP
Wobei FTP jetzt auch schon wieder eine spezielle Form des Datenaustauschs darstellt. Webseiten rufst du z.B. über http ab und Mails über pop3 oder imap.
Man soll sich das ja vorstellen können, also am besten nicht Latein sondern Deutsch