케이블 모뎀

Cable modem
ARIS Touchstone CM820B DOCSIS 3.0 케이블모뎀

케이블 모뎀은 하이브리드 Fibre-Coaxial(HFC; 파이버 동축), Radio Frequency over Glass(RFoG) 및 동축 케이블인프라스트럭처의 무선 주파수 채널을 통해 양방향 데이터 통신을 제공하는 네트워크 브리지의 일종입니다.케이블 모뎀은 주로 HFC 및 RFoG 네트워크의 고대역폭을 이용하여 케이블인터넷의 형태로 광대역인터넷 접속을 제공하기 위해 사용됩니다.일반적으로 미주, 아시아, 호주 및 유럽에 배치되어 있습니다.

역사

MITRE 캐블넷

Internet Experiment Note(IEN) 96[1](1979)에서는 초기 RF 케이블모뎀 시스템에 대해 설명합니다.IEN 96의 2페이지와 3페이지부터:

케이블 버스 시스템

MITRE/Washington Cablenet 시스템은 MITRE/Bedford에서 개발된 기술을 기반으로 합니다.유사한 케이블 버스 시스템이 월터 리드 육군 병원과 NASA 존슨 우주 센터와 같은 많은 정부 사이트에서 운영되고 있지만, 이들은 모두 독립형 로컬 전용 네트워크입니다.

시스템은 표준 Community Antenna Television(CATV) 동축 케이블과 마이크로프로세서 기반의 Bus Interface Unit(BIU; 버스인터페이스 유닛)을 사용하여 서브스크라이버 컴퓨터와 단말기를 케이블에 연결합니다.케이블 버스는 2개의 병렬 동축 케이블(하나는 착신 케이블, 다른 하나는 발신 케이블)로 구성됩니다.착신 케이블과 발신 케이블은, 한쪽 끝, 헤드 엔드로 접속되어 다른 한쪽 끝에서 전기적으로 종단됩니다.이 아키텍처는 잘 개발된 단방향 CATV [2]컴포넌트를 활용합니다.토폴로지는 수지상(즉, 나무처럼 분기)입니다.
...

BIU에는 Radio Frequency(RF; 무선 주파수) 모뎀이 내장되어 있습니다.Radio Frequency(RF; 무선 주파수) 모뎀은 24MHz 주파수 범위에서 사용 가능한 대역폭의 1MHz를 사용하여 디지털 정보를 전송하도록 반송파 신호를 변조합니다.294MHz 대역폭의 나머지 부분은 오프 더 에어 TV, FM, 폐회로 TV, 음성 전화 시스템 또는 기타 디지털 채널 등의 다른 통신 채널을 전송하는 데 사용할 수 있습니다.테스트베드 시스템의 데이터 레이트는 307.2kbps입니다.

IEEE 802.3b(10BROAD36)

IEEE 802 위원회는 802.3b-1985에서[3] 10BROAD36을 CATV 동축 네트워크 케이블로 최대 3,600m(11,800ft)를 주행하는 10Mbit/s IEEE 802.3/Ethernet 광대역 시스템으로 정의했습니다.최초의 IEEE 802.3 사양에서 사용되는 브로드밴드라는 단어는 디지털 베이스밴드 사각파형 변조(회선 부호화라고도 함)가 아닌 주파수 분할 다중(FDM) 채널 대역에서의 동작을 암시하고 있습니다.이러한 변조에서는 이론적으로 제로Hz에서 시작하여 무한 주파수 대역폭을 소비합니다.(실제 시스템에서는 고차)신호 컴포넌트가 배경 노이즈와 구별되지 않게 됩니다.시장에서 10BROAD36 기기는 10BASE5(1983), 10BASE2(1985), 10BASE-T(1990) 등의 IEEE 802.3/Ethernet 베이스밴드 규격용 기기와 비교하여 많은 벤더에 의해 개발되거나 많은 사용자 네트워크에 배치되지 않았습니다.

IEEE 802.7

IEEE 802 위원회에서는 1989년에 802.7-1989를 [4]사용한 광대역 CATV 디지털 네트워킹 표준도 지정했습니다.그러나 10BROAD36과 마찬가지로 802.7-1989는 상업적으로 거의 성공을 거두지 못했다.

하이브리드 네트워크

하이브리드 네트워크는 1990년에 최초의 비대칭 고속 케이블 모뎀 시스템을 개발, 시연 및 특허 취득했습니다.하이브리드 네트워크의 주요 통찰력은 인터넷이 시작된 초창기에는 데이터 다운로드가 데이터 트래픽의 대부분을 구성하며, 이는 매우 비대칭적인 데이터 네트워크(대형 다운스트림 데이터 파이프와 다수의 소규모 업스트림 데이터 파이프)를 통해 적절하게 처리될 수 있다는 것이었습니다.이것에 의해, CATV 오퍼레이터는, 우선 고가의 시스템 업그레이드를 필요로 하지 않고, 고속 데이터 서비스를 곧바로 서비스를 제공할 수 있게 되었습니다.또한, 업스트림과 다운스트림 통신이 각 방향에서 작동하는 다른 프로토콜을 사용하여 동일하거나 다른 통신 매체에 있을 수 있다고 본 것이 핵심이었습니다.각 방향에서 사용되는 속도와 프로토콜은 매우 다를 것입니다.초기 시스템은 리턴 패스에 Public Switched Telephone Network(PSTN; 공중전화 교환망)를 사용했습니다.이는 쌍방향 케이블시스템이 거의 없었기 때문입니다.이후 시스템에서는 다운스트림 경로뿐만 아니라 업스트림 경로에도 CATV를 사용했습니다.하이브리드의 시스템 아키텍처는 오늘날 대부분의 케이블모뎀 시스템에 사용되고 있습니다.

랜시티

LANcity는 케이블 모뎀의 초기 선구자이며, 미국 LANcity에 널리 도입된 독점 시스템을 개발했으며, 그 후 Bay Networks는 이란계 미국인 엔지니어 Rouzbe [5]Yassini가 이끌었다.Bay Networks는 그 후 Nortel에 [6]인수되었다.노텔은 당시 안텍과 ARIS [7]인터랙티브라는 합작회사를 설립했다.Nortel은 Antec과 이 조인트 벤처를 포함한 계약상의 합의에 따라 LANCity 그룹을 ARIS Interactive 합작사로 분사했습니다.ARIS는 계속해서 케이블모뎀 및 Cable Modem Termination System(CMTS; 케이블모뎀 종단 시스템) 기기를 DOCSIS 표준에 준거시킵니다.

제니스 숙제

제니스는 1993년에 선보인 자체 프로토콜을 사용하여 케이블 모뎀 기술을 제공했으며 최초의 케이블 모뎀 제공업체 중 하나이다.제니스 케이블 모뎀 테크놀로지는 Cox Communications San Diego, 미국 남동부의 Knology, Ameritech의 Americast 서비스(나중에 SBC/Ameritech 합병 후 Wide Open West에 매각됨), 미국 및 기타 국가의 여러 케이블 TV 시스템에서 사용되었습니다.발도르에 [8]있는 노르드 드 퀘벡입니다제니스 숙제는 BPSK(Bi-Phase Shift Keyed) 변조를 사용하여 600kHz에서 500Kbit/sec, 6MHz에서 [9]4Mbit/sec를 달성했습니다.

Com21

주요 기사: Com21

Com21은 케이블모뎀의 또 다른 선구자이며 DOCSIS 표준화에 의해 독자적인 시스템이 폐지될 때까지 매우 성공적이었습니다.Com21 시스템은 CATV 네트워크 헤드엔드의 중앙 브리지로서 ComController를, 다양한 모델의 ComPort 케이블모뎀 및 HP OpenView를 플랫폼으로 사용하는 NMAPS 관리 시스템을 사용했습니다.그 후, 복수의 영역으로부터의 리턴 패스 신호를 조합할 때의 노이즈 문제를 해결하기 위해서 리턴 패스 멀티플렉서를 도입했습니다.독점 프로토콜은 Asynchronous Transfer Mode(ATM; 비동기 전송 모드)를 기반으로 했습니다.중앙의 ComController 스위치는 다운스트림채널(송신기)과 관리 모듈을 1개 제공하는 모듈러 시스템입니다.나머지 슬롯은 업스트림리시버(카드당2개), 듀얼 이더넷10BaseT 및 그 이후의 패스트이더넷 및 ATM 인터페이스에도 사용할 수 있습니다.ATM 인터페이스가 가장 인기를 끌게 된 것은 증가하는 대역폭 수요를 지원하고 VLAN도 지원했기 때문입니다.Com21은 DOCSIS 모뎀을 개발했지만 회사는 2003년에 파산을 신청하여 문을 닫았습니다.COM21의 DOCSIS CMTS 애셋은 ARIS에 의해 취득되었습니다.

CDLP

CDLP는 Motorola가 제조한 독점 시스템입니다.CDLP Customer Premises Equipment(CPE; 고객택내기기)는 공중망(전화네트워크)과 무선주파수(케이블네트워크)의 양쪽 리턴 패스를 사용할 수 있었습니다.PSTN 기반의 서비스는 '단방향 케이블'로 간주되어 위성 인터넷 서비스와 같은 단점이 많았으며, 그 결과 '쌍방향 케이블'로 빠르게 대체되었다.리턴 패스에 RF 케이블네트워크를 사용한 케이블모뎀은 '쌍방향 케이블'로 간주되어 쌍방향 Digital Subscriber Line(DSL; 디지털 가입자 회선) 서비스와 경쟁할 수 있었습니다.새로운 공급자가 DOCSIS 표준을 사용하고 기존 공급자가 DOCSIS 표준으로 변경됨에 따라 이 표준은 현재 거의 사용되지 않습니다.Motorola CDLP 전용 CyberSURFR은 CDLP 표준에 따라 구축된 디바이스의 일례이며, 다운스트림 10 Mbit/s 및 업스트림 1.532 Mbit/s의 피크를 지원합니다.CDLP는 복수의 케이블모뎀을 사용하여 도달할 수 있는 최대 다운스트림 대역폭 30 Mbit/s를 지원했습니다.

호주의 ISP BigPond는 1996년에 케이블모뎀 테스트를 시작했을 때 이 시스템을 채용했습니다.수년간 CDLP를 통해 시드니, 멜버른 및 브리즈번에서만 케이블 인터넷을 이용할 수 있었습니다.이 네트워크는 몇 년 동안 새로운 DOCSIS 시스템과 병렬로 운영되었습니다.2004년에 CDLP 네트워크가 종료되어 DOCSIS로 대체되었습니다.

CDLP는 DOCSIS를 사용하여 IP 광대역 네트워크를 업그레이드하기 전에 프랑스 케이블 오퍼레이터 Numericable에서 배포되었습니다.

DVB/DAVIC

DVB(Digital Video Broadcasting) 및 DAVIC(Digital Audio Visual Council)는 일부 케이블모뎀 표준을 개발한 유럽계 조직입니다.단, 이러한 표준은 DOCSIS만큼 널리 채택되지 않았습니다.

IEEE 802.14

1990년대 중반 IEEE 802 위원회는 케이블 모뎀 시스템의 표준을 개발하기 위해 소위원회(802.14)[10]를 구성했습니다.IEEE 802.14는 ATM 기반의 초안 표준을 개발했습니다.단, 802.14 워킹그룹은 North American Multi System Operators(MSO; 북미멀티 시스템오퍼레이터)가 그 당시 실패했던 DOCSIS 1.0 사양을 대신 지원함으로써 해체되었습니다.DOCSIS 1.0 사양은 일반적으로 best effort형 서비스를 사용하여 IP 기반(향후 QoS용 ATM을 지원하기[11] 위한 확장 코드 포인트 포함)이었습니다.MSO는 표준 개발 위원회의 느리고 반복적이며 심의적인 프로세스를 기다리지 않고 광대역 인터넷 접속 고객을 위해 경쟁하기 위해 서비스를 신속하게 배치하는 데 관심이 있었습니다.Albert A. Azzam은 IEEE 802.14 워킹 [12]그룹의 비서였으며, 그의 저서인 High-Speed Cable [13]Modems는 802.14에 제출된 제안의 많은 부분을 설명하고 있습니다.

IETF

Internet Engineering Task Force(IETF; 인터넷 기술 특별 조사위원회)는 일반적으로 완전한 케이블모뎀 표준을 생성하지 않지만 IETF는 케이블모뎀 테크놀로지(802.14, DOCSIS, PacketCable 등)와 관련된 다양한 표준을 작성한 WG를 인가했습니다.특히 IETFWGs IP에 DigitalVideoBroadcasting(디지털 비디오 방송)[15]에 케이블 데이터 네트워크(IPCDN)[14]과 IP, 간이 망 관리 프로토콜의 관리 정보 베이스(MIBs)(SNMP)케이블 모뎀과 다른 네트워킹 장비를 작동시키는 지역에서 주로 몇가지 기준 케이블 모뎀 시스템에 적용할 수를 넘는 C.ATVne토크

DOCSIS

주요 기사: DOCSIS

1990년대 후반, "MCNS"로 알려진 미국 케이블 사업자들의 컨소시엄이 개방적이고 상호 운용 가능한 케이블 모뎀 규격을 신속하게 개발하기 위해 결성되었습니다.이 그룹은 그 당시 두 가지 주요 독점 시스템의 기술을 기본적으로 결합했으며, Motorola CDLP 시스템의 물리적 계층과 LANcity 시스템의 MAC 계층을 가져왔습니다.최초 사양서 초안 작성 시 MCNS 컨소시엄은 사양을 유지하고 다양한 표준 조직(특히 SCTE 및 ITU)에서 이를 홍보하며 케이블모뎀 기기의 인증 테스트 프로그램을 개발하고 이후 원래의 사양에 대한 여러 확장판을 작성했습니다.양이온

반면 오바마 대통령이 DOCSIS우군 첩보 요구 1.0장치는 일반적으로만 노력 서비스를 지원하지만, 그 DOCSIS우군 첩보 요구 1.0Interim-01 문서 QoS확장 및 메커니즘(로 현금 인출기에 반대하)[11]이 DOCSIS우군 첩보 요구 1.1[16]후에 DOCSIS. 두우와 표준화된 강력한 QoS메커니즘이라고 덧붙였다 IntServ, RSVP, RTP, 그리고 동기 전송 모드(STM)전화를 이용하여 논의했다.CSIS 2.0그럼 S-CDMA PHY 지원이 추가되어 DOCSIS 3.0에서는 IPv6 지원 및 채널본딩이 추가되어 단일 케이블모뎀이 여러 업스트림채널과 여러 다운스트림채널을 동시에 사용할 수 있게 되었습니다.

현재 현장에서 동작하고 있는 거의 모든 케이블모뎀은 DOCSIS 버전 중 하나에 준거하고 있습니다.유럽의 PAL 시스템과 미국의 NTSC 시스템의 차이로 인해 DOCSIS와 EuroDOCSIS의 두 가지 주요 버전이 존재합니다.주요 차이점은 RF 채널의 폭입니다.미국에서는 6MHz, 유럽에서는 8MHz입니다.DOCSIS의 세 번째 변종은 일본에서 개발되어 그 나라에서는 도입이 제한되어 있습니다.

비록 상호 운용성"그 DOCSIS프로젝트의 핵심이었으니까,"[17]대부분의 케이블 사업자만 network,[18][19][20][21]에 그들의 브랜드, 모델, 때때로 펌웨어 버전과 가끔 저 멀리 있는 모뎀의 하드웨어 버전을 부과하는으로 다니는 걸로 그''allowed 모뎀을 식별하는 대신 o.의 케이블 모뎀은 매우 제한된 목록을 승인하면f은 간단히 허용하는지원되는 DOCSIS 버전

동축 얼라이언스를 통한 멀티미디어

주요 기사:동축 얼라이언스를 통한 멀티미디어

2004년에 Multimedia over 동축 얼라이언스(MoCA)가 확립되어 기존의 동축 케이블을 사용하여 커넥티드홈의 업계 표준이 개발되었습니다.당초 MoCA 1.0/1.1을 사용한 가정 내 네트워킹용으로 개발된 MoCA 표준은 2010년 MoCA 2.0/2.1, 2016년 MoCA 2.5에서 지속적으로 개발되고 있습니다.

2017년 Multimedia over 동축 얼라이언스는 MoCA 2.5 표준에 기초한 MoCA Access 규격을 도입하여 동축 [22]케이블을 사용한 건물 내 광대역 네트워크 액세스에 대응합니다.MoCA Access는 Fiber-to-the-Base/Drop Point(FTTB/FTTDP)를 설치하고 각 아파트 또는 주택에 접속하기 위해 기존 동축을 사용하는 오퍼레이터 및 ISP에 적합하도록 MoCA 2.5 인홈 네트워킹을 확장합니다.

멀티미디어 터미널 어댑터

Voice over Internet Protocol(VoIP) 텔레포니의 발달에 따라 아날로그 전화 어댑터(ATA)는 전화 서비스를 제공하기 위해 많은 케이블모뎀에 통합되고 있습니다임베디드 ATA는 임베디드 멀티미디어 터미널 어댑터(E-MTA)라고 불립니다.

많은 케이블 TV 서비스 프로바이더에서는 케이블인프라스트럭처(패킷케이블)를 통해 VoIP 기반의 전화 서비스도 제공하고 있습니다.일부 고속 인터넷 고객은 Vonage, MagicJack+, NetTalk 등의 서드파티 서비스에 가입하여 VoIP 텔레포니를 사용할 수 있습니다.

네트워크 아키텍처 기능

네트워크 토폴로지에서 케이블모뎀은 IEEE 802에 준거한 네트워크브릿지입니다이더넷 네트워킹용 1D(일부 변경).케이블 모뎀은 고객 LAN과 동축 네트워크 간에 이더넷프레임을 브리지합니다.엄밀히 말하면 모뎀입니다.이는 케이블네트워크를 통해 전송하기 위해서는 데이터를 변조해야 하며, 수신하기 위해서는 케이블네트워크로부터의 데이터를 복조해야 하기 때문입니다.

네트워크 설계의 OSI 모델에 관해 케이블모뎀은 물리층(레이어 1) 디바이스와 데이터 링크층(레이어 2) 포워더 양쪽입니다.IP 주소 지정 가능한 네트워크 노드로서 케이블모뎀은 다른 레이어에서의 기능을 지원합니다.

레이어 1은 LAN 인터페이스 상의 이더넷 PHY에 실장되어 있으며, HFC 케이블인터페이스 상의 DOCSIS 정의 케이블 고유의 PHY에 실장되어 있습니다.케이블 모뎀이란 이 케이블 고유의 PHY를 가리킵니다.네트워크 레이어(레이어 3)는, 네트워크 오퍼레이터가 디바이스의 유지보수에 사용하는 독자적인 IP 주소를 가지는 IP 호스트로서 실장됩니다.트랜스포트 레이어(레이어 4)에서는 케이블모뎀은 자신의 IP 주소와 관련된 UDP를 지원하며 NetB 블록 전송 등에 대한 TCP 및 UDP 포트 번호에 기초한 필터링을 지원합니다.고객의 LAN에서 발신되는 IOS 트래픽.응용 프로그램레이어(레이어 7)에서는 케이블모뎀은 관리 및 유지보수에 사용되는 특정 프로토콜, 특히 Dynamic Host Configuration Protocol(DHCP), SNMP 및 TFTP를 지원합니다.

일부 케이블 모뎀은 IP 네트워크주소를 LAN에 제공하기 위해 라우터와 DHCP 서버를 내장하는 경우가 있습니다.데이터 전송 및 네트워크토폴로지의 관점에서 이 라우터의 기능은 (적어도 논리적으로는) 케이블모뎀 기능과는 구별됩니다.단, 2개가 단일 엔클로저를 공유하여1개의 유닛(레지덴셜게이트웨이라고도 불립니다)으로 인식될 수 있습니다.따라서 케이블 모뎀 기능에는 라우터와 마찬가지로 자체 IP 주소와 MAC 주소가 있습니다.

케이블 모뎀플랩

케이블 모뎀에는 업계 전문용어로 '플랩' 또는 '플랩'[23]이라고 불리는 문제가 발생할 수 있습니다.모뎀 플랩이란 모뎀에 의한 헤드엔드에 대한 접속이 끊어지고(오프라인 상태가 되어) 다시 온라인이 되는 것을 말합니다.오프라인 시간 또는 플랩 속도는 일반적으로 기록되지 않고 발생률만 기록됩니다.이는 일반적으로 눈에 띄지 않지만 모뎀의 플랩이 매우 높으면 서비스가 중단될 수 있습니다.플랩에 의한 조작성 문제가 있는 경우, 일반적인 원인은 모뎀의 결함 또는 서비스 프로바이더의 네트워크상의 대량의 트래픽(업스트림 사용률이 너무 높음)[24]입니다.플랩의 종류에는 재삽입, 히트 앤 미스, 전력 [25]조정 등이 있습니다.

기존의 취약성

2020년 1월 Broadcom 칩셋을 사용하는 케이블모뎀에 영향을 주는 취약성이 공개되어 Cable Humble이라는 이름이 붙었습니다.보안 연구자들은 이 취약점이 수억 개의 기기에 영향을 미친다고 말한다.취약 [26][27]모델에서 기본적으로 열려 있는 네트워크 포트를 통해 액세스할 수 있는 모뎀(대부분 디버깅 목적으로 사용됨)의 스펙트럼아나라이저 컴포넌트에 기본 credential이 사용되기 때문에 공격이 가능합니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ IEN 96 - MITRE Cablenet 프로젝트
  2. ^ "RF Micro Devices, Inc. Whitepaper Describing Historical CATV Components" (PDF). Piedmontscte.org. Retrieved 2016-08-03. Amplifiers are one of the common components used in CATV system
  3. ^ IEEE 802.3b-1985 (10BROAD36) - 802.3 보충: 광대역 미디어 접속 유닛 및 광대역 미디어 사양, 타입 10BROAD36 (섹션 11)
  4. ^ "IEEE SA - 802.7-1989 - Local Area Networks: IEEE Recommended Practice: Broadband Local Area Networks". Standards.ieee.org. 1990-03-09. Retrieved 2016-08-03.
  5. ^ staff, CNET News. "Bay Networks to acquire LANcity". CNET. Retrieved 2019-09-05.
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  9. ^ Gilbert Held (2000). Network Design: Principles and Applications. Auerbach Publications. p. 765. ISBN 978-0-8493-0859-8.
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  11. ^ a b DOCSIS RFI 1.0-I01(1997년 3월 26일)2011년 5월 25일 웨이백머신에서 아카이브 완료(DOCSIS ATM 코드 포인트에 대해서는 섹션 6.2.3 참조).DOCSIS 1.0의 QoS 메커니즘에 대해서는 섹션 6.1.2.3, 6.2.5.3, 6.4.7, 9 및 9.2.2를 참조해 주세요).
  12. ^ "IEEE 802.14 WG Officers". Archived from the original on 1997-01-29. Retrieved 2012-05-13.{{cite web}}: CS1 maint: bot: 원래 URL 상태를 알 수 없습니다(링크).
  13. ^ Albert A. Azzam, 고속 케이블모뎀 ISBN 978-0-07-006417-1
  14. ^ "Ipcdn Status Pages". Tools.ietf.org. Retrieved 2016-08-03.
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  16. ^ DOCSIS RFI 1.1-I01(1999년 3월 11일) (섹션8 및 부록M 참조)
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  26. ^ "Hundreds of millions of cable modems are vulnerable to new Cable Haunt vulnerability". Zdnet.
  27. ^ Goodin, Dan (2020-01-13). "Exploit that gives remote access affects ~200 million cable modems". Ars Technica. Retrieved 2020-01-15.

추가 정보

외부 링크

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