3.3.1　双绞线工作原理

当前最常用的双绞线是由4对线（即8根线）组成的，其中每根线的材质有铜线和铜包的钢线两类。一般来说，双绞线电缆中的8根线是成对使用的，而且每一对都相互绞合在一起，绞合的目的是为了减少对相邻线的电磁干扰。

双绞线通常用来连接两个RJ-45接口，RJ-45接口主要用于数据传输，最常见的应用为网卡、集线器、交换机和路由器上的以太网接口。RJ这个名称代表已注册的插孔（Registered Jack），是来源于贝尔公司的USOC（Universal Service Ordering Codes，通用服务分类代码）。USOC是一系列已注册的插孔及其接线方式，是由贝尔公司开发的，用于将用户的设备连接到公共网络。

1.RJ-45接口引脚定义

RJ-45接口在形状和外表上与RJ-11相似，但更宽一些，因为它含有八个末端铜线接头，用于提高数据的传输速度，是我们最常见的接口，RJ-45接口在网络中主要用于以太网的接口，如图3-12所示。以太网中主要采用双绞线作为传输介质，根据接口的通信速率不同，常用的RJ-45接口又可分为10Base-T RJ-45接口和100Base-TX RJ-45接口两类。RJ-45接口为模块式插孔结构，前端有8个凹槽，简称8P（Position），凹槽内的金属接点共有8个，简称8C（Contact），因而也有8P8C的别称。

图3-12　RJ-45接口

100Base-TX RJ-45接口的引脚定义如表3-1所示，数据收发实际只用到了四个引脚：1、2、3、6，其他四个引脚没有使用。使用的四个引脚采用差分传输方式，引脚1、2分别为发送的高电平和低电平，共同完成发送数据的功能；引脚3、6为接收的高电平和低电平，共同完成接收数据的功能。

表3-1　100Base-TX RJ-45引脚定义

对于集线器的普通接口和交换机的接口来说，引脚的定义与上述有一定的差异，它们的定义如表3-2所示，其中管脚的收信号和发信号与前面的定义正好相反。

表3-2　集线器的普通接口和交换机的接口引脚定义

通常一根以太网线是由一根双绞线和两个RJ-45插头构成，RJ-45插头又称为水晶头，如图3-13所示。

图3-13　RJ-45插头

RJ-45插头的头部有8个金属片，这八个金属片用来将双绞线与RJ-45接口连接在一起。金属片的上方用于与RJ-45插头中的8根金属丝接触，金属片的下方比较尖锐，分别插入双绞线的8根线中，从而能够与双绞线紧密地结合在一起。按金属片的形状来划分，又有“二叉式RJ-45”以及“三叉式RJ-45”接口之分。二叉式的金属片只有两个侧刀，三叉式的金属片则有三个侧刀。金属片的前端有一小部分穿出RJ-45的塑料外壳，形成与RJ-45接口接触的金属脚。在压接网线的过程中，金属片的侧刀必须刺入双绞线的线芯，并与线芯中的铜质导线内芯接触，以连通双绞线和RJ-45接口。通常金属片的叉数越多，接触的面积越大，导通的效果越明显，因此，三叉式的插头比二叉式插头更适合高速网络。图3-13中的就是三叉式的RJ-45插头。

2.RJ-45接口的连接方法

要把两个RJ-45的接口连通起来，就要根据接口的引脚定义，将两端的收信号与发信号对应连接起来，也就是一端的发信号高电平一定要连接到另一端的收信号高电平，一端的发信号低电平要连接到另一端的收信号低电平。

为了方便进行连接，通常双绞线用四种不同的颜色（橙、绿、蓝、棕）进行区分，每种颜色又分为纯色和与白色的间隔色两种，每种颜色对应的这两根线互相绞合在一起成为一对双绞线。由于RJ-45接口有两种不同的引脚定义，因此，需要有两种不同的连接方式，如图3-14所示。

针对这两种不同的连接方式，RJ-45插头上8根线的线序也有两种，TIA/EIA 568A和TIA/EIA 568B（TIA/EIA 568是ANSI于1996年制定的布线标准，该标准指出网络布线有关基础设施，包括线缆、连接设备等的内容。字母“A”表示为IBM的布线标准，而AT＆T公司用字母“B”表示）。RJ-45插头上的线序通常用线的颜色顺序来表示。

TIA/EIA 568B标准中线两端的插头线序一样，又称为正线或者直通线，从左至右的线序为：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。

TIA/EIA 568A标准中线的两端的插头线序不一致，称为反线或者交叉线，也叫对连线，一端为正线的线序（TIA/EIA 568B标准），另一端从左至右为：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。

图3-14　RJ-45接口间的连接方式

正线通常用于连接不同引脚定义的RJ-45接口，如连接交换机的RJ-45接口和PC网卡上的RJ-45接口，而同种引脚定义的RJ-45接口之间必须用反线来连接，比如两台PC通过网卡上的RJ-45接口对连时。

通常来说，HUB的普通接口与交换机的接口是一种引脚定义，其他的如PC上的以太网接口、路由器上的以太网接口和HUB的级联接口等是另外一种引脚定义。同种引脚定义的以太网接口间用反线，不同引脚定义的以太网接口间用正线。例如：

PC-PC：反线；

PC-HUB普通接口：正线；

HUB普通接口-HUB普通接口：反线；

HUB级连接口-HUB级连接口：反线；

HUB普通接口-HUB级连接口：正线；

HUB普通接口-SWITCH：反线；

HUB级联接口-SWITCH：正线；

SWITCH-SWITCH：反线；

SWITCH-ROUTER：正线；

ROUTER-ROUTER：反线。

在双绞线传输数据时，采用的是差分传输方式。所谓差分传输方式，就是发送端在两条信号线上传输幅值相等、相位相反的电信号，接收端对接收的两条线信号作减法运算，这样获得幅值翻倍的信号，可以降低信号的衰减程度。采用差分方式还可以抗干扰，其原理是假如两条信号线都受到了同样（同相、等幅）的干扰信号，由于接收端对接收的两条线的信号作减法运算，因此干扰信号被基本抵消。怎样才能保证两条信号线受到的干扰信号尽量是同相、等幅的呢？将两根线扭在一起，按照电磁学的原理分析，可以近似地认为两条信号线受到的干扰信号是同相、等幅的。两条线扭在一起后，即会抵抗外界的干扰，又会防止自己去干扰别人。

当传输线路中存在有若干个线对（双绞线为四个线对）且传输线路较长时，由于每对线构成的回路面积太大，线对之间的串扰和外界干扰都非常严重。为了减小线对之间的串扰及外界干扰，只能采用“交叉”技术，即将平行传输的线对按照一定的紧密度相互绞合。这样，就能够将每个线对构成的回路分割成若干个小的回路，每个回路中产生的串扰和干扰可以相互抵消一部分，从而达到减小串扰和干扰的效果。所以，双绞线的绞合越紧密，绞距越均匀，其抗干扰能力越强、线对内部的串扰越小，传输数据的性能也就越好。如果四对线再以严格而合理的紧密度绞合在一起，则更能减少串扰和背景噪声的影响。

在100Base-TX以太网接口标准中仅使用双绞线中的1、2和3、6等4条线，其中，1、2线用于发送，3、6用于接收，从上面的分析可以得出，1、2线必须来自一个绕对，3、6必须来自一个绕对。只有这样，才能最大限度地避免串扰。

因此，在制作双绞线时，必须按照标准来做，不能仅仅保证网线一端的收发与另一端的收发相对应。最容易犯错的地方就是将白绿线与绿线相邻放在一起，这样会造成串扰，使传输效率降低。如果不按照标准排列制作双绞线会导致在100Mbit/s速率下工作时出现不可预测的丢包现象。产生以上丢包的原因是线对之间相互干扰太大。所以，绿色对线必须跨越蓝色对线。