IEEE 1394

1. 개요

IEEE 1394는 1995년에 표준화된 고속 직렬 버스 인터페이스로, FireWire, i.LINK, DV 단자 등의 다양한 명칭으로 불렸다. 애플이 개발을 주도하고 소니, 텍사스 인스트루먼트 등 여러 기업이 참여하여 개발되었으며, 병렬 SCSI 버스를 대체하고 디지털 오디오 및 비디오 장비를 연결하기 위해 사용되었다. IEEE 1394는 400, 800, S1600, S3200 등 여러 버전으로 발전했으며, 핫 스왑 및 플러그 앤 플레이를 지원한다. 다양한 운영 체제에서 지원되었으나, 특허 문제와 USB 3.0 및 썬더볼트의 등장으로 인해 쇠퇴했다. 소비자 가전, 컴퓨터 주변기기, 자동차, 군사 및 항공 우주 등 다양한 분야에서 활용되었으며, 보안 문제도 존재했다.

2. 역사

파이어와이어(FireWire)는 애플이 1986년에 개발을 시작한 IEEE 1394 고속 직렬 버스의 명칭이다. IEEE P1394 워킹 그룹에서 개발되었으며, 텍사스 인스트루먼츠, 소니, 디지털 이큅먼트 코퍼레이션(DEC), IBM, INMOS/SGS 톰슨(현: ST마이크로일렉트로닉스) 등이 참여했다. 주로 소니(102개 특허), 애플(58개 특허), 파나소닉(46개 특허), 필립스(43개 특허)가 기여했다.

IEEE 1394는 고속 데이터 전송을 위한 직렬 버스 아키텍처로, 등시성 및 비동기 응용 프로그램을 모두 지원한다. 애플은 1980년대 후반에 개발을 시작하여 1995년 1월에 완료하였다.

1995년 IEEE 1394-1995 표준이 완료된 이후, 2000년 IEEE 1394a-2000, 2002년 IEEE 1394b-2002, 2006년 IEEE 1394c-2006 수정본이 발표되었다. 2008년 6월 12일, 이 모든 수정본과 오류 및 일부 기술 업데이트가 IEEE Std. 1394–2008이라는 상위 표준에 통합되었다.

애플은 1999년 일부 매킨토시 모델에 FireWire를 처음 내장했으며(1997년부터 일부 모델에서는 주문 제작 옵션), 2000년부터 2011년까지 제조된 대부분의 애플 매킨토시 컴퓨터에 FireWire 포트가 포함되었다. 그러나 2011년 2월 애플은 썬더볼트를 탑재한 최초의 상용 컴퓨터를 출시했고, 2014년에는 썬더볼트가 애플 전체 컴퓨터 라인업의 표준 기능이 되면서 FireWire는 사실상 애플 생태계에서 정신적 후계자로 대체되었다.

소니의 시스템 구현인 i.LINK는 장치에 전원을 공급하는 2개의 전도체를 생략하고 별도의 전원 커넥터를 사용하여 신호 도체만 4개인 더 작은 커넥터를 사용했다. 이 스타일은 나중에 1394a 수정본에 추가되었다.

IEEE 1394 구현에는 10개 기업이 보유한 261개 국제 특허가 사용된다. 이 특허들은 MPEG LA, LLC의 특허 풀을 통해 라이선스되며, 제조업체는 각 1394 완제품 제조 시 단위당 0.25달러의 로열티를 지불해야 한다. 2020년 11월 30일, 소니의 MY 120654 특허를 마지막으로 모든 특허가 만료되었다.

IEEE 1394 표준의 특허 보유자는 다음과 같다.

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📌 열 고정 해제

회사	총 특허 수
소니(Sony)	102
애플(Apple Inc.)	58
파나소닉(Panasonic)	46
필립스(Philips)	43
LG전자(LG Electronics)	11
도시바(Toshiba)	10
히타치(Hitachi)	4
캐논(Canon Inc.)	1
컴팩(Compaq)	1
삼성전자(Samsung Electronics)	1

IEEE 1394의 마케팅을 지원하기 위해 1394 고성능 시리얼 버스 무역 협회(1394 TA)가 설립되었다.

2.1. 개발 배경

파이어와이어(FireWire)는 애플이 1986년에 개발을 시작한 IEEE 1394 고속 직렬 버스의 애플 명칭이다. 개발은 IEEE P1394 워킹 그룹에서 진행되었으며, 소니(102개 특허), 애플(58개 특허), 파나소닉(46개 특허), 필립스(43개 특허)가 주도했다. 이외에도 LG전자, 도시바, 히타치, 캐논(Canon Inc.), INMOS/SGS 톰슨(현재 ST마이크로일렉트로닉스), 텍사스 인스트루먼츠 등이 개발에 참여했다.

애플은 파이어와이어를 병렬 SCSI 버스를 대체하는 직렬 인터페이스로 개발하여, 디지털 오디오 및 비디오 장비 연결에 활용하고자 했다.

2.2. 표준화 과정

1995년 1월, IEEE 1394-1995 표준이 완료되었다. 2000년에 발표된 IEEE 1394a-2000 개정판은 비동기 스트리밍, 빠른 버스 재구성, 패킷 연결, 절전 모드 지원 등을 추가하였다. 2002년에 발표된 IEEE 1394b-2002 개정판(FireWire 800)은 786.432 Mbit/s의 전이중 통신 속도를 지원하게 되었다.

2006년에는 IEEE 1394c-2006 (FireWire S800T) 개정판이 발표되어 8P8C (이더넷) 커넥터와 Category 5e 케이블을 통해 800 Mbit/s 속도를 지원하게 되었다.

2008년, IEEE 1394-2008 표준이 발표되어 이전 표준 및 개정판들을 통합하였다.

2007년 12월, 1394 협회는 S1600 및 S3200 모드를 사용하는 제품이 2008년 말에 출시될 것이라고 발표했다. 1.572864 Gbit/s 및 3.145728 Gbit/s 장치는 기존 FireWire 800과 동일한 9핀 베타 커넥터를 사용하며 기존 S400 및 S800 장치와 완벽하게 호환된다. 이는 USB 3.0과 경쟁한다.

S1600(Symwave) 및 S3200(Dap Technology) 개발 유닛이 제작되었지만, FPGA 기술로 인해 DapTechnology는 S1600 구현을 먼저 목표로 했으며 S3200은 2012년까지 상용화되지 않았다.

스티브 잡스는 2008년에 FireWire의 종말을 선언했다. 2012년 기준으로, 몇몇 S1600 장치가 출시되었으며, 소니 카메라가 유일하게 주목할 만한 사용자였다.

IEEE는 2009년 3월 9일, 파이어와이어에 단일 모드 광섬유를 추가 전송 매체로 추가하기 위해 IEEE P1394d라는 프로젝트를 시작했다. 이 프로젝트는 2013년에 철회되었다.

파이어와이어의 다른 향후 버전은 속도를 6.4Gbit/s로 높이고 소형 멀티미디어 인터페이스와 같은 추가 커넥터를 포함할 것으로 예상되었다.

2.3. 명칭

IEEE 1394는 1995년에 표준화되었지만, 2002년까지 통일된 브랜드가 정해지지 않아 각 회사마다 다른 명칭을 사용했다.

; FireWire
: 원래는 규격 제안자인 애플이 사용하던 개발 코드네임이었다. 2002년 5월 29일, IEEE 1394의 추진 단체인 1394 트레이드 어소시에이션에 의해 IEEE 1394의 통일 브랜드로 공식 채택되었다. FireWire의 상표는 애플이 보유하고 있었지만, 1394 트레이드 어소시에이션에 무상으로 라이선스를 제공하는 형식을 취했다.

; i.LINK
: 소니가 자사의 디지털 비디오 카메라 제품 등에 탑재한 IEEE 1394 단자에 사용하던 명칭으로, 소니의 상표이다. 이 명칭은 DV 단자와 함께 주로 가전 제품에서 사용되는 명칭으로 일반에도 널리 알려졌다.

; DV 단자
: 디지털 비디오캠코더나 디지털 비디오 테이프 레코더에 탑재된 IEEE 1394 단자를 부르는 이름 중 하나였다. 전원 공급 기능이 없고, 통신할 수 있는 신호 내용이 DV 규격의 영상 음성 신호로 제한된 설계였다. "i.LINK(DV)" 등으로도 불렸다.

3. 특징

* 디지털 인터페이스 표준: 반복적인 디지털-아날로그 변환으로 인한 신호 감쇠가 없다.
* 빠르고 용이한 전환: SCSI와 달리 컴퓨터 구동 중에도 장치를 설치하고 제거할 수 있는 핫 스왑 기능을 지원한다.
* 플러그 앤 플레이: 케이블 장착만으로 장치와 컴퓨터를 연결할 수 있다.
* 피어 투 피어(P2P): 버스에 호스트 장치가 필요 없이 장치 간 연결만으로 데이터 전송이 가능하다.
* 네트워크 구성: 데이지 체인 및 트리 형태로 네트워크 구성이 가능하다.
* IEEE 1394 규격 종류 및 전송 속도:

* 커넥터 형태:

* 최대 63개의 주변 기기를 연결할 수 있다.
* 플러그 앤 플레이 및 핫 스왑을 지원하도록 설계되었다.
* 구리 케이블은 최대 4.5m 길이일 수 있으며 대부분의 병렬 SCSI 케이블보다 유연하다.
* 6선 또는 9선 변형에서 포트당 최대 45와트의 전력을 최대 30볼트로 공급할 수 있다.
* 파이어와이어 장치는 플러그 앤 플레이 기능을 제공하기 위해 장치 구성 및 식별을 위해 ISO/IEC 13213 구성 ROM 모델을 구현한다.
* 파이어와이어 장치는 트리 토폴로지로 버스에 구성된다.
* 파이어와이어는 비동기식 및 동시 전송 방식을 모두 사용할 수 있다.
* IEEE 1394에서 버스의 80%는 등시성 주기를 위해 예약되어 비동기식 데이터에 최소 20%의 버스가 남는다.

4. 기술 사양

FireWire는 최대 63개의 주변 기기를 트리 또는 데이지 체인 네트워크 토폴로지로 연결할 수 있다. 스캐너와 프린터 간의 통신과 같이 피어 투 피어 장치 통신을 지원하여, 시스템 메모리나 CPU를 사용하지 않고도 통신이 가능하다. 또한, 버스당 여러 개의 호스트 컨트롤러를 지원하며, 플러그 앤 플레이 및 핫 스왑 기능을 갖추고 있다. 가장 일반적인 구리 케이블은 최대 4.5m까지 연장 가능하며, 6선 또는 9선 변형에서는 포트당 최대 45와트, 최대 30볼트의 전력을 공급할 수 있다. 이를 통해 중간 소비 전력 장치는 별도의 전원 공급 장치 없이 작동할 수 있다.

FireWire 장치는 장치 구성 및 식별을 위해 ISO/IEC 13213 구성 ROM 모델을 구현한다. 모든 FireWire 장치는 IEEE EUI-64 고유 식별자로 식별되며, 장치 유형 및 지원하는 프로토콜을 나타내는 코드를 포함한다.

FireWire는 비동기식 및 등시성 전송 방식을 모두 지원한다. 등시성 데이터 전송은 지속적이고 보장된 대역폭이 필요한 장치에 사용된다. IEEE 1394는 버스의 80%를 등시성 주기에 예약하여 비동기식 데이터에 최소 20%의 버스를 남겨둔다.

데이터 전송에는 데이터/스트로브 인코딩(D/S 인코딩)을 사용한다. D/S 인코딩에서는 두 개의 비귀환-영(NRZ) 신호를 사용하여 데이터를 전송하며, 이 신호들은 XOR 게이트를 통해 클록 신호와 결합되어 스트로브 신호를 생성한다. 이 스트로브는 다시 데이터 신호와 함께 XOR 게이트를 통과하여 클록을 재구성하며, 이는 버스 동기화를 위한 위상 고정 루프 역할을 한다.

버스에서 어떤 노드가 데이터를 전송할지 결정하는 과정은 중재라고 불린다. 각 중재 라운드는 약 125 마이크로초 동안 지속되며, 루트 노드(프로세서에 가장 가까운 장치)가 사이클 시작 패킷을 보내고 데이터 전송이 필요한 노드들이 응답하는 방식으로 진행된다.

4.1. 버전별 사양

5. 운영 체제 지원

마이크로소프트 윈도우, FreeBSD, 리눅스, 애플 맥 OS 8.6~맥 OS 9.x, 맥 OS X, 넷BSD, 하이쿠에서 IEEE 1394a 및 1394b를 완벽하게 지원한다.

윈도우 XP 서비스 팩 2에서는 1394 장치의 성능 저하 버그가 발생했으나, 핫픽스 885222를 적용하거나 서비스 팩 3을 설치하면 해결할 수 있다. 윈도우 비스타는 1394a만 지원했으나, 윈도우 7부터는 1394 버스 드라이버가 다시 작성되어 더 빠른 속도와 대안 미디어를 지원한다.

리눅스에서는 libraw1394 라이브러리를 통해 사용자 공간과 IEEE 1394 버스 간 직접 통신을 제공하며, 이후 새로운 커널 드라이버 스택인 주주(JuJu)가 개발되었다.

6. 특허 문제

IEEE 1394 구현은 여러 기업의 특허 기술을 사용하므로, 초기에는 라이선스가 필요했다. 라이선스 없이 사용하는 것은 특허 침해에 해당한다. 1999년 5월, 공동 라이선스 프로그램이 발표되어 장치당 25USD의 특허료를 지불하면 되는 것으로 해결되었다.

MPEG LA, LLC가 IEEE 1394 특허 풀을 관리하며, 여기에는 소니, 애플, 파나소닉, 필립스, LG전자, 도시바, 히타치, 캐논, 컴팩, 삼성전자 등 10개 기업의 특허가 포함되어 있다. 각 기업별 특허 수는 다음과 같다.

2020년 11월 30일, 소니의 MY 120654 특허를 마지막으로 모든 특허가 만료되었다.

7. USB와의 비교

USB는 호스트 컨트롤러가 필요한 반면, FireWire는 피어 투 피어 네트워크 방식이다. FireWire 호스트 인터페이스는 DMA 및 메모리 맵 장치를 지원하여 호스트 CPU에 인터럽트 및 버퍼 복사 작업을 로드하지 않고 데이터 전송을 수행할 수 있다. 또한, FireWire는 버스 네트워크의 각 세그먼트에 대해 두 개의 데이터 버스를 가지는 반면, USB는 USB 3.0 이전에는 하나만 가졌다. 즉, FireWire는 동시 양방향 통신(전이중)이 가능한 반면, USB는 3.0 이전에는 한 방향 통신만(반이중) 가능했다.

USB 2.0은 완전한 하위 호환성을 갖춘 USB 3.0 및 USB 3.1 (동일한 주 커넥터 유형 사용)으로 확장되었지만, FireWire는 400과 800 구현 사이에서 다른 커넥터를 사용했다.

8. 응용 분야

IEEE 1394는 다양한 분야에서 활용되었다.

* 소비자 가전: 디지털 비디오 카메라, 캠코더는 DV 표준 프로토콜을 사용하여 데이터를 주고받으며, 일반적으로 4핀 FireWire 인터페이스를 사용했다. 이 프로토콜은 연결된 장치의 원격 제어(재생, 되감기 등)를 지원하며 카메라에서 타임 코드를 스트리밍할 수 있다. 셋톱 박스, 텔레비전 수상기, BD 레코더 등도 IEEE 1394를 통해 연결되었다.
* 컴퓨터 주변기기: 외장 하드 드라이브, CD-R 드라이브, DVD 드라이브, MO 드라이브, 메모리 카드 리더, 오디오 인터페이스, 웹캠, 프린터, 이미지 스캐너, 디지털 카메라 등 다양한 컴퓨터 주변기기가 IEEE 1394 인터페이스를 통해 연결되었다.
* 자동차: IDB-1394 고객 편의 포트(CCP)는 1394 표준의 자동차 버전이었다.
* 군사 및 항공 우주: SAE 항공우주 표준 AS5643은 IEEE-1394 표준을 군사 및 항공우주 데이터 버스 네트워크로 정의한다. F-35 라이트닝 II, X-47B UCAV 항공기, AGM-154 무기 등에 사용된다.
* 네트워킹: FireWire는 임시 컴퓨터 네트워크에 사용될 수 있으며, RFC 2734(IPv4) 및 RFC 3146(IPv6)에서 지원한다.
* 기타: IIDC(산업용 디지털 카메라), DV(디지털 비디오), 프레임 그래버, 아이팟 동기화 및 충전 등에 사용되었다.

8.1. 한국에서의 활용

한국에서는 IEEE 1394 인터페이스가 다양한 디지털 기기에 활용되었다.

* 디지털 캠코더: 소니, 파나소닉, JVC 등 여러 제조사의 디지털 캠코더는 IEEE 1394 인터페이스(i.LINK, DV 단자)를 통해 컴퓨터와 연결하여 영상을 편집하는 데 널리 사용되었다.
* 외장 하드 드라이브: 초기 외장 하드 드라이브 중 일부 모델은 IEEE 1394 인터페이스를 지원하여 빠른 데이터 전송 속도를 제공했다.
* 오디오 인터페이스: 전문적인 오디오 작업 환경에서 IEEE 1394 인터페이스를 지원하는 오디오 인터페이스가 사용되었다.

9. 보안 문제

FireWire 버스의 장치는 DMA(Direct Memory Access)을 통해 통신할 수 있어 보안 위험이 존재한다. 스파이웨어 FinFireWire와 같은 악성 코드가 DMA 공격을 통해 컴퓨터에 무단 접근할 수 있다. 보안을 위해 FireWire 드라이버를 비활성화하거나, FireWire 인터페이스를 물리적으로 비활성화하는 등의 조치가 필요할 수 있다. 운영 체제가 충돌한 컴퓨터를 디버깅하거나 원격 콘솔 작업에 사용할 수 있다.

10. 쇠퇴

IEEE 1394 칩셋 통합에 인텔이 소극적이었던 점, USB 3.0의 등장으로 IEEE 1394의 속도를 넘어선 점, 애플이 인텔과 공동 개발한 썬더볼트를 제정하고 매킨토시의 FireWire를 썬더볼트로 대체하는 등, IEEE 1394를 탑재하지 않는 컴퓨터가 점차 늘어나면서 쇠퇴해 갔다.