Модем

1. Введение

1.1 Назначение документа

Настоящий документ представляет собой подробное описание сетевого устройства — модема. Целью данного документа является предоставление полной информации о функциональном назначении, архитектуре, принципах работы, типах, применении и основных характеристиках модемов.

1.2 Определение

Модем (modem) — это сетевое устройство, предназначенное для модуляции и демодуляции сигналов, необходимой для передачи цифровых данных по аналоговым каналам связи, таких как телефонные линии, кабельные сети или беспроводные соединения.

Слово «модем» происходит от словосочетания MOdulator-DEModulator.

2. Основные функции модема

Модуляция сигнала
Преобразует цифровые данные (0 и 1) в аналоговые сигналы, пригодные для передачи по аналоговой среде (например, телефонная сеть).
Демодуляция сигнала
Обратный процесс: преобразует принятый аналоговый сигнал обратно в цифровую форму.
Поддержка протоколов передачи данных
Поддерживает стандарты передачи данных, такие как V.90, DOCSIS, DSL, LTE и др.
Автоматическое установление соединения
Инициирует и устанавливает соединение с провайдером при включении.
Поддержка PPP (Point-to-Point Protocol)
Обеспечивает надёжную передачу данных между двумя узлами.
Обеспечение физического интерфейса
Может иметь порты Ethernet, USB, RJ-11, коаксиальный разъём (для кабельного интернета), SIM-карту (для мобильных модемов).

3. Классификация модемов

3.1 По способу подключения:

Телефонные (Dial-up) модемы
Подключаются через телефонную сеть PSTN.
Скорость до 56 Кбит/с.
Устаревшие, но всё ещё используются в удалённых регионах.
DSL-модемы (Digital Subscriber Line)
Используют телефонную линию, но не мешают голосовой связи.
Поддерживают более высокие скорости (до 100 Мбит/с).
Примеры: ADSL, VDSL, SDSL.
Кабельные модемы
Подключаются к кабельной сети (коаксиальный кабель).
Работают по стандарту DOCSIS (Data Over Cable Service Interface Specification).
Скорости могут достигать 1 Гбит/с и выше.
Мобильные модемы (3G/4G/LTE/5G)
Подключаются к мобильным сетям с помощью SIM-карты.
Бывают в виде USB-модемов ("флешек") или роутеров с Wi-Fi.
Оптические модемы (GPON, EPON)
Используют оптоволоконные линии.
Преобразуют оптический сигнал в электрический.
Часто используются в сетях FTTH (Fiber to the Home).

3.2 По типу исполнения:

Внутренние (встроенные в компьютер)
Внешние (подключаются через USB, COM-порт и т.д.)
Интегрированные (в составе маршрутизатора или свитча)

4. Архитектура модема

Типичный модем состоит из следующих компонентов:

Компонент	Описание
Процессор / DSP (циифровой сигнальный процессор)	Выполняет обработку сигнала, кодирование и декодирование данных.
Память (RAM, Flash)	Хранение временных данных и прошивки.
Аналого-цифровой / цифро-аналоговый преобразователь (ADC/DAC)	Для модуляции и демодуляции сигнала.
Физические порты	RJ-11, Ethernet, USB, коаксиальный кабель, SIM-слот.
Интерфейс управления	CLI, Web-интерфейс, SNMP, Telnet, SSH (для продвинутых моделей).

5. Принцип работы модема

При передаче данных:
Цифровые данные от ПК или маршрутизатора поступают в модем.
Модем модулирует сигнал, превращая его в аналоговую форму, совместимую с физической средой передачи (телефонная линия, кабель и т.д.).
При приёме данных:
Аналоговый сигнал поступает из внешней сети.
Модем демодулирует сигнал, восстанавливая исходные цифровые данные.
Данные направляются в локальную сеть или устройство пользователя.
Установление соединения:
Модем взаимодействует с провайдером для получения параметров подключения (IP-адрес, DNS, авторизация и т.д.).

6. Протоколы и технологии, поддерживаемые модемами

Технология	Описание
PPP (Point-to-Point Protocol)	Основной протокол для создания точечного соединения между клиентом и сервером.
PPPoE (PPP over Ethernet)	Используется для широковещательных сетей (часто в DSL и кабельных сетях).
DHCP	Автоматическое выделение IP-адресов.
DOCSIS	Стандарт для кабельных модемов.
V.90 / V.92	Стандарты для dial-up модемов.
DSLAM (DSL Access Multiplexer)	Оборудование, используемое провайдерами для подключения DSL-модемов.
GPON / EPON	Протоколы для оптических модемов.

7. Безопасность

Модемы должны быть защищены от следующих угроз: - Неавторизованный доступ к интерфейсу управления. - Перехват трафика на уровне физической среды. - Уязвимости в прошивке.

Меры безопасности: - Обновление прошивки. - Использование безопасных паролей. - Отключение неиспользуемых сервисов. - Шифрование (если поддерживается). - Настройка фаервола (в случае комбинированных устройств).

8. Примеры популярных брендов и моделей

Бренд	Примеры моделей	Назначение
Huawei	E5576, HG8245H	4G и GPON модемы
ZTE	MF90, ZXHN F660	Мобильные и кабельные модемы
D-Link	DSL-2750U, DIR-825	DSL и маршрутизаторы с модемом
Cisco	C1111-4P, ASR 900	Enterprise-класс
TP-Link	Archer MR600, TD-W8961ND	Домашние DSL и 4G модемы
Arris	SB6183, SB8200	Кабельные модемы DOCSIS

9. Сравнение модема с маршрутизатором и свитчем

Характеристика	Модем	Свитч	Роутер
Уровень OSI	1–2 (физический / канальный)	2 (канальный)	3 (сетевой)
Функция	Преобразование сигнала	Передача данных внутри сети	Маршрутизация между сетями
NAT	Иногда	Нет	Да
DHCP	Иногда	Иногда	Да
VLAN	Редко	Да	Да
Безопасность	Низкая	Средняя	Высокая

10. Приложения

10.1 Глоссарий

DSL – Digital Subscriber Line (цифровая абонентская линия).
DOCSIS – стандарт для кабельных модемов.
GPON – пассивная оптическая сеть.
PPPoE – протокол Point-to-Point Protocol over Ethernet.
RJ-11 – разъём для телефонной линии.