Кабельный модем - Cable modem

ARRIS Кабельный модем Touchstone CM820B DOCSIS 3.0

А кабельный модем это тип сетевой мост который обеспечивает двунаправленную передачу данных через радиочастотные каналы на гибридное волоконно-коаксиальное (HFC), радиочастота над стеклом (RFoG) и коаксиальный кабель инфраструктура. Кабельные модемы в основном используются для доставки широкополосный доступ в Интернет в виде кабельный Интернет, пользуясь высоким пропускная способность сети HFC и RFoG. Обычно они используются в Америка, Азия, Австралия, и Европа.

История

MITRE Cablenet

Интернет-экспериментальная заметка (IEN) 96[1] (1979) описывает ранний РФ система кабельного модема. Со страниц 2 и 3 IEN 96:

Кабельная автобусная система

Система MITER / Washington Cablenet основана на технологии, разработанной в MITER / Bedford. Подобные кабельно-автобусные системы используются на ряде государственных объектов, например Армейский госпиталь Уолтера Рида, а НАСА Космический центр Джонсона, но это все автономные локальные сети.

В системе используются стандартные Общественное антенное телевидение (CATV) коаксиальный кабель и микропроцессорные блоки интерфейса шины (BIU) для подключения абонента компьютеры и терминалы к кабелю. ... Кабельная шина состоит из два параллельных коаксиальные кабели, входящий и исходящий. Входящий и исходящий кабели подключены на одном конце, головная станция, и электрически завершен на другом конце. Эта архитектура использует хорошо разработанные однонаправленный Кабельное телевидение компоненты.[2] В топология является дендритным (т.е. разветвленный как дерево ).
...

BIU содержат Радиочастота (RF) модемы, которые модулировать а несущий сигнал передавать цифровой Информация используя 1 МГц из имеющихся пропускная способность в диапазоне частот 24 МГц. Остальная часть полосы пропускания 294 МГц может использоваться для передачи других каналы связи, такие как вне эфира Телевизор, FM, замкнутое телевидение, или голос телефонная система, или другие цифровые каналы. В скорость передачи данных тестовой системы 307,2 кбит / с.

IEEE 802.3b (10BROAD36)

В IEEE Комитет 802 определены 10ШРОГ36 в 802.3b-1985[3] как 10 Мбит / с IEEE 802.3 /Ethernet широкополосная система для работы на расстоянии до 3600 метров (11 800 футов) по коаксиальному кабелю CATV. Слово широкополосный используемые в исходных спецификациях IEEE 802.3 подразумевали работу в мультиплексированный с частотным разделением каналов (FDM ) диапазоны каналов в отличие от цифровых основная полоса прямоугольная форма волны модуляции (также известен как линейное кодирование ), которые начинаются около нуля Гц и теоретически потреблять бесконечный полоса частот. (В реальных системах более высокого порядка сигнал компоненты стать неотличимым от фона шум.) В магазине 10ШРОГ36 оборудование не было разработано многими поставщиками и развернуто во многих пользовательских сетях по сравнению с оборудованием для IEEE 802.3 /Ethernet основная полоса стандарты, такие как 10BASE5 (1983), 10BASE2 (1985), 10BASE-T (1990) и др.

IEEE 802.7

В IEEE Комитет 802 также определил стандарт широкополосных цифровых сетей CATV в 1989 г. 802.7-1989.[4] Однако, как и 10ШРОГ36, 802.7-1989 не имел большого коммерческого успеха.

Гибридные сети

Компания Hybrid Networks разработала, продемонстрировала и запатентовала первую высокоскоростную асимметричную кабельную модемную систему в 1990 году. Ключевой вывод компании Hybrid Networks заключался в том, что в зарождающиеся дни Интернета загрузка данных составляла большую часть трафика данных, и это можно было обслужить адекватно с сильно асимметричной сетью передачи данных (т. е. большой нисходящий канал передачи данных и множество небольших восходящих каналов передачи данных). Это позволило операторам кабельного телевидения немедленно предложить услуги высокоскоростной передачи данных, не требуя предварительно дорогостоящего обновления системы. Также ключевым было то, что он увидел, что восходящие и нисходящие коммуникации могут осуществляться на одной или разных коммуникационных средах с использованием разных протоколов, работающих в каждом направлении, чтобы установить систему связи с обратной связью. Скорости и протоколы, используемые в каждом направлении, будут очень разными. Самые ранние системы использовали телефонная сеть общего пользования (PSTN) для обратного пути, поскольку очень немногие кабельные системы были двунаправленными. Более поздние системы использовали CATV как для восходящего, так и для нисходящего тракта. Системная архитектура Hybrid сегодня используется в большинстве систем кабельных модемов.

LANcity

LANcity была пионером в области кабельных модемов, разработав проприетарную систему, которая широко использовалась в США. LANcity под руководством ирано-американского инженера. Рузбех Яссини, затем был приобретен Bay Networks.[5] Bay Networks впоследствии была приобретена Nortel.[6] Nortel в то время сформировала совместное предприятие с Antec называется ARRIS Интерактивный.[7] Из-за договорных соглашений с Antec, касающихся этого совместного предприятия, Nortel выделила группу LANCity в совместное предприятие ARRIS Interactive. ARRIS продолжает производить кабельные модемы и CMTS оборудование, соответствующее требованиям DOCSIS стандарт.

Зенит домашние работы

Зенит предложила технологию кабельного модема с использованием собственного протокола, который представила в 1993 году, будучи одним из первых поставщиков кабельных модемов. В Кабельный модем Zenith Технология использовалась несколькими системами кабельного телевидения в Соединенных Штатах и ​​других странах, включая Cox Communications San Diego, Knology на юго-востоке Соединенных Штатов, Ameritech Американская служба (позже будет продана Широко открытый Запад после слияния SBC / Ameritech), Cogeco в Гамильтоне, Онтарио и Cablevision du Nord de Québec в Валь-д'Ор.[8] Zenith Homeworks использовала модуляцию BPSK (Bi-Phase Shift Keyed) для достижения 500 Кбит / с на 600 кГц или 4 Мбит / с на 6 МГц.[9]

Com21

Основная статья: Com21

Com21 был еще одним пионером в области кабельных модемов и весьма успешным, пока проприетарные системы не устарели в результате стандартизации DOCSIS. В системе Com21 использовался ComController в качестве центрального моста в головных станциях сети CATV, кабельный модем ComPort в различных моделях и система управления NMAPS, использующая HP OpenView как платформа. Позже они также представили мультиплексор обратного тракта, чтобы преодолеть проблемы шума при объединении сигналов обратного тракта из нескольких областей. Собственный протокол был основан на асинхронный режим передачи (Банкомат). Центральный коммутатор ComController представлял собой модульную систему с одним нисходящим каналом (передатчик) и одним модулем управления. Остальные слоты могут использоваться для восходящих приемников (по 2 на карту), двойного Ethernet 10BaseT, а позже также для интерфейсов Fast-Ethernet и ATM. Интерфейс ATM стал самым популярным, поскольку он поддерживал растущие требования к пропускной способности, а также поддерживал VLAN.Com21 разработал модем DOCSIS, но компания объявила о банкротстве в 2003 году и закрылась. Активы DOCSIS CMTS COM21 были приобретены ARRIS.

CDLP

CDLP была запатентованной системой, производимой Motorola. CDLP Абонентское оборудование (CPE) был способен на оба PSTN (телефонная сеть) и радиочастота (кабельная сеть) обратные пути. Услуга на основе PSTN считалась «односторонним кабелем» и имела многие из тех же недостатков, что и спутниковый интернет оказание услуг; в результате он быстро уступил место «двустороннему кабелю». Кабельные модемы, которые использовали кабельную сеть RF для обратного пути, считались «двусторонними кабелями» и могли лучше конкурировать с двунаправленными. цифровая абонентская линия (DSL) сервис. Стандарт сейчас мало используется, в то время как новые поставщики используют, а существующие поставщики перешли на стандарт DOCSIS. Запатентованная Motorola CDLP CyberSURFR является примером устройства, которое было построено по стандарту CDLP, способного к пиковой 10 Мбит / с вниз по течению и 1,532 Мбит / с вверх по течению. CDLP поддерживает максимальную полосу пропускания в нисходящем направлении 30 Мбит / с, которая может быть достигнута при использовании нескольких кабельных модемов.

В Австралийский Интернет-провайдер BigPond использовали эту систему, когда начали испытания кабельного модема в 1996 году. В течение ряда лет кабельный доступ в Интернет был доступен только в Сидней, Мельбурн и Брисбен через CDLP. Эта сеть работала параллельно с новой системой DOCSIS в течение нескольких лет. В 2004 году сеть CDLP была закрыта и заменена DOCSIS.

CDLP также развернут у французского кабельного оператора. Числовой перед обновлением своей широкополосной IP-сети с помощью DOCSIS.

DVB / DAVIC

Цифровое видеовещание (DVB ) и Цифровой аудиовизуальный совет (DAVIC) - европейские организации, разработавшие стандарты кабельных модемов. Однако эти стандарты не получили такого широкого распространения, как DOCSIS.

IEEE 802.14

В середине 1990-х гг. IEEE 802 комитет сформировал подкомитет (802.14)[10] разработать стандарт для систем кабельных модемов. IEEE 802.14 разработал проект стандарта, который Банкомат. Однако 802.14 рабочая группа была распущена, когда в Северной Америке мультисистемные операторы (MSO ) вместо этого поддержал тогда еще неоперившийся DOCSIS 1.0 спецификация, которая обычно используется лучший сервис и был На базе IP (с расширением кодовые точки поддерживать Банкомат[11] для QoS в будущем). MSO были заинтересованы в быстром развертывании сервиса, чтобы конкурировать за широкополосный доступ в Интернет клиенты вместо того, чтобы ждать более медленных, повторяющихся и совещательных процессов комитетов по разработке стандартов. Альберт А. Аззам был секретарем рабочей группы IEEE 802.14.[12] и его книга, Высокоскоростные кабельные модемы,[13] описывает многие из предложений, представленных к 802.14.

IETF

Хотя Инженерная группа Интернета (IETF) обычно не создает полных стандартов кабельных модемов, Рабочие группы (РГ ), которые создали различные стандарты, связанные с технологиями кабельных модемов (включая 802.14, DOCSIS, PacketCable, и другие). В частности, рабочие группы IETF по IP через кабельную сеть передачи данных (IPCDN)[14] и IP через Цифровое видеовещание (DVB)[15] разработал некоторые стандарты, применимые к системам кабельных модемов, в первую очередь в области Простой протокол управления сетью (SNMP) Базы управленческой информации (MIB ) для кабельных модемов и другого сетевого оборудования, работающего через кабельное телевидение. сети.

DOCSIS

Основная статья: DOCSIS

В конце 1990-х годов консорциум из США кабельные операторы, известная как «MCNS», создана для быстрой разработки спецификации открытого и совместимого кабельного модема. Группа по сути объединила технологии двух доминирующих в то время проприетарных систем, физический слой от Motorola CDLP система и MAC-уровень из системы LANcity. Когда первоначальная спецификация была составлена, консорциум MCNS передал контроль над ней CableLabs которые поддерживали спецификацию, продвигали ее в различных организациях по стандартизации (особенно SCTE и ITU ), разработала программу сертификационных испытаний для оборудования кабельных модемов и с тех пор разработала несколько расширений к исходной спецификации.

Пока развернут DOCSIS RFI 1.0 оборудование обычно поддерживает только лучший сервис, документ DOCSIS RFI 1.0 Interim-01 обсуждался QoS расширения и механизмы, использующие IntServ, Просьба ответить, RTP, и режим синхронной передачи (STM) телефония (в отличие от Банкомат ).[11] DOCSIS RFI 1.1[16] позже добавлены более надежные и стандартизированные QoS механизмы к DOCSIS. DOCSIS 2.0 добавлена ​​поддержка S-CDMA PHY, а DOCSIS 3.0 добавил IPv6 поддержка и соединение каналов чтобы один кабельный модем мог использовать одновременно более одного восходящего канала и более одного нисходящего канала параллельно.

Практически все кабельные модемы, используемые сегодня в этой области, совместимы с одной из версий DOCSIS. Из-за различий в европейском PAL и США NTSC Системы существуют две основные версии DOCSIS, DOCSIS и EuroDOCSIS. Основные отличия заключаются в ширине RF-каналов: 6 МГц для США и 8 МГц для Европы. Третий вариант DOCSIS был разработан в Япония и видел ограниченное развертывание в этой стране.

Хотя совместимость «была главной целью проекта DOCSIS»,[17] большинство операторов кабельного телевидения одобряют только очень ограниченный список кабельных модемов в своей сети,[18][19][20][21] определение «разрешенных» модемов по их марке, моделям, иногда версии микропрограмм и иногда до введения аппаратной версии модема вместо простого разрешения поддерживаемой версии DOCSIS.

Мультимедиа по коаксиальному кабелю Alliance

Основная статья: Мультимедиа по коаксиальному кабелю Alliance

В 2004 году был создан альянс «Мультимедиа по коаксиалу» (MoCA) для разработки отраслевого стандарта для подключенного дома с использованием существующей коаксиальной проводки. Первоначально разработанные для домашних сетей с использованием MoCA 1.0 / 1.1, стандарты MoCA продолжали развиваться с MoCA 2.0 / 2.1 в 2010 году и MoCa 2.5 в 2016 году.

В 2017 году Multimedia over Coax Alliance представила спецификацию доступа MoCA, основанную на стандарте MoCA 2.5, подходящую для решения проблем широкополосного доступа к сети внутри зданий с использованием коаксиальных кабелей.[22] MoCA Access расширяет домашнюю сеть MoCA 2.5, чтобы соответствовать операторам и интернет-провайдерам, которые устанавливают оптоволокно до подвала / точки подключения (FTTB / FTTdp) и хотят использовать существующий коаксиальный кабель для подключения к каждой квартире или дому ».

Мультимедийный терминальный адаптер

С развитием передача голоса по интернет-протоколу (VoIP) телефония, аналоговые телефонные адаптеры (ATA) были включены во многие кабельные модемы для предоставления телефонных услуг. Встроенный ATA известен как встроенный адаптер мультимедийного терминала (E-MTA).

Многие поставщики услуг кабельного телевидения также предлагают телефонные услуги на основе VoIP через кабельную инфраструктуру (PacketCable ). Некоторые клиенты высокоскоростного Интернета могут использовать VoIP-телефонию, подписавшись на сторонние услуги, например Vonage, MagicJack + и NetTALK.

Сетевые архитектурные функции

В топологии сети кабельный модем сетевой мост что соответствует IEEE 802.1D для Ethernet сеть (с некоторыми изменениями). Кабельный модем соединяет Ethernet-фреймы между клиентом. LAN и коаксиальная сеть. Технически это модем, потому что он должен модулировать данные для их передачи по кабельной сети и демодулировать данные из кабельной сети для их приема.

С уважением к Модель OSI из сетевой дизайн, кабельный модем одновременно Физический слой (Уровень 1) устройство и Уровень канала передачи данных (Уровень 2) пересылка. Как IP-адрес сетевой узел, кабельные модемы поддерживают функциональность на других уровнях.

Уровень 1 реализован в Ethernet PHY в своей локальной сети интерфейс, и определенная DOCSIS кабельная PHY на его кабельном интерфейсе HFC. Период, термин кабельный модем относится к этому кабелю PHY. В Сетевой уровень (Уровень 3) реализован как IP хост в том, что у него есть свой айпи адрес используется оператором сети для обслуживания устройства. в Транспортный уровень (Уровень 4) кабельный модем поддерживает UDP в сочетании со своим собственным IP-адресом и поддерживает фильтрацию на основе TCP и UDP порт номеров, например, для блокировки пересылки NetBIOS трафик из локальной сети заказчика. в Уровень приложения (Уровень 7) кабельный модем поддерживает определенные протоколы, которые используются для управления и обслуживания, в частности Протокол динамического конфигурирования сервера (DHCP), SNMP, и TFTP.

Некоторые кабельные модемы могут включать маршрутизатор и DHCP-сервер для обеспечения локальной сети IP сетевая адресация. С точки зрения пересылки данных и топологии сети, эта функциональность маршрутизатора обычно отличается от функциональности кабельного модема (по крайней мере, логически), даже несмотря на то, что они могут совместно использовать один корпус и отображаться как одно устройство, иногда называемое жилой шлюз. Так что у функции кабельного модема будет своя айпи адрес и MAC-адрес как и маршрутизатор.

Заглушка кабельного модема

У кабельных модемов может быть проблема, известная на промышленном жаргоне как «откидная створка» или «хлопанье».[23] Откидная створка модема - это когда соединение модема с головным узлом было прервано (отключено), а затем возвращается в онлайн. Время автономной работы или частота лоскута обычно не регистрируются, только частота. Хотя это обычное явление и обычно незаметно, если крышка модема слишком высока, эти разъединения могут привести к нарушению обслуживания. Если есть проблемы с удобством использования из-за заслонки, типичной причиной является неисправный модем или очень большой объем трафика в сети поставщика услуг (слишком высокое использование восходящего потока).[24] Типы клапанов включают повторные вставки, удары и промахи, а также регулировку мощности.[25]

Известные уязвимости

В январе 2020 года была обнаружена уязвимость кабельных модемов, использующих Broadcom чипсеты были раскрыты и названы Cable Haunt. Исследователи безопасности говорят, что уязвимость затрагивает сотни миллионов устройств. Возможны эксплойты из-за использования учетных данных по умолчанию в анализатор спектра компонент модема (в основном используется для отладки), доступный через сеть порт который по умолчанию открыт в уязвимых моделях.[26][27]

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ IEN 96 - The МИТРА Проект Cablenet
  2. ^ "Официальный документ RF Micro Devices, Inc., описывающий старые компоненты кабельного телевидения" (PDF). Piedmontscte.org. Получено 2016-08-03. Усилители - один из распространенных компонентов, используемых в системах кабельного телевидения.
  3. ^ IEEE 802.3b-1985 (10BROAD36) - Дополнение к 802.3: Спецификации устройства подключения широкополосной среды и широкополосной среды, тип 10BROAD36 (раздел 11)
  4. ^ «IEEE SA - 802.7-1989 - Локальные сети: Рекомендуемая практика IEEE: широкополосные локальные сети». Standards.ieee.org. 1990-03-09. Получено 2016-08-03.
  5. ^ сотрудники CNET News. "Bay Networks приобретает LANcity". CNET. Получено 2019-09-05.
  6. ^ Маршалл, Джонатан; Писатель, Chronicle Staff (16.06.1998). «Телеком-гиганты объединятся / Bay Networks куплены Nortel за 7,2 миллиарда долларов». SFGate. Получено 2019-09-05.
  7. ^ «Nortel увеличивает долю в совместном предприятии с Antec». CNET. Получено 2019-09-05.
  8. ^ Салли Хофмайстер (1996-08-23). «Americast размещает заказ на 1 миллиард долларов на приставки». Лос-Анджелес Таймс. Получено 2010-08-28.
  9. ^ Гилберт Хелд (2000). Сетевой дизайн: принципы и приложения. Публикации Ауэрбаха. п. 765. ISBN  978-0-8493-0859-8.
  10. ^ "WalkingDog.com". Архивировано 26 декабря 1996 года.. Получено 2012-05-13.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (ссылка на сайт) Рабочая группа IEEE 802.14 использовала WalkingDog.com в качестве своего веб-сайта.
  11. ^ а б DOCSIS RFI 1.0-I01 (26 марта 1997 г.) В архиве 25 мая 2011 г. Wayback Machine (См. Раздел 6.2.3 для DOCSIS Банкомат кодовая точка. См. Разделы 6.1.2.3, 6.2.5.3, 6.4.7, 9 и 9.2.2 для DOCSIS 1.0. QoS механизмы.)
  12. ^ "Руководители рабочей группы IEEE 802.14". Архивировано 29 января 1997 года.. Получено 2012-05-13.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (ссылка на сайт)
  13. ^ Альберт А. Аззам, Высокоскоростные кабельные модемы ISBN  978-0-07-006417-1
  14. ^ «Страницы состояния IPcdn». Tools.ietf.org. Получено 2016-08-03.
  15. ^ «Страницы состояния Ipdvb». Tools.ietf.org. Получено 2016-08-03.
  16. ^ DOCSIS RFI 1.1-I01 (11 марта 1999 г.) (См. Раздел 8 и Приложение M.)
  17. ^ «Обзор совместимости и сертификации модема DOCSIS» (PDF). Stuff.mit.edu. Получено 2016-08-03.
  18. ^ «Кабель». TekSavvy.com. Архивировано из оригинал на 2016-08-01. Получено 2016-08-03.
  19. ^ «Архивная копия». Архивировано из оригинал в 2013-07-30. Получено 2013-06-17.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (ссылка на сайт)
  20. ^ "Безлимитные интернет-планы Квебек | Кабель, оптоволокно | Acanac". Acanac.ca. Архивировано из оригинал на 2015-05-12. Получено 2016-08-03.
  21. ^ «Быстрая неограниченная загрузка, высокоскоростной кабельный Интернет, 75 Интернет плюс комплект домашнего телефона». www.worldline.ca. Получено 2018-04-23.
  22. ^ KMCreative. «MoCA Access ™». www.mocalliance.org. Получено 2017-10-03.
  23. ^ «Устранение неполадок списка откидных створок для Cisco CMTS» (PDF). Cisco. Получено 26 июля 2016.
  24. ^ "Кабельный модем колеблется .. - RCN | Форумы DSLReports". Dslreports.com. Получено 2016-08-03.
  25. ^ «Руководство по настройке функций CMTS и управления сетью». Cisco.com. 2016-01-27. Получено 2016-08-03.
  26. ^ «Сотни миллионов кабельных модемов уязвимы перед новой уязвимостью Cable Haunt». Зднет.
  27. ^ Гудин, Дэн (13 января 2020 г.). «Эксплойт, предоставляющий удаленный доступ, влияет на ~ 200 миллионов кабельных модемов». Ars Technica. Получено 2020-01-15.

дальнейшее чтение

внешние ссылки