【RL-TCPnet網絡教程】第2章 嵌入式網絡協議棧基礎知識

第2章        嵌入式網絡協議棧基礎知識

本章教程爲你們介紹嵌入式網絡協議棧基礎知識，本章先讓你們有一個全面的認識，後面章節中會爲你們逐一講解用到的協議。

基礎知識整理自百度百科，wiki百科等。

2.1   初學者重要提示

2.2   TCP/IP協議棧簡介

2.3   TCP/IP參考模型

2.4   OSI參考模型

2.5   RL-TCPnet和參考模型的對應關係

2.6   網絡協議收錄文件RFC

2.7   以太網和IEEE 802.3

2.8   網線相關知識

2.9   總結

 

 

2.1  初學者重要提示

一、網絡協議棧涉及到的知識點很是多，並且新的網絡知識也是層出不窮。可是網絡的基礎知識仍是很是有必要系統地學習一下，推薦書籍TCP/IP詳解卷1，卷2和卷3。若是以爲書籍太厚，沒有學習的動力，能夠看卷1的前幾章，有個框架上的認識，而後有什麼不明白的知識點，網上搜索便可。如今網絡方面的知識鋪天蓋地，學習也很方便，這裏尤爲推薦wiki百科，知識點彙總的很是全面，特別是給出的參考資料，都很是值得一讀。

不過，仍是推薦你們系統地學習一下，這樣纔能有縱覽全局的感受，對知識點的認識也全面。

二、對於本章節講解的TCP/IP參考模型有個瞭解便可，而以太網部分比較重要，但願你們能夠多查閱相關資料進行學習。

 

2.2   TCP/IP協議棧簡介

互聯網協議族（Internet Protocol Suite）是一個網絡通訊模型，以及一整個網絡傳輸協議家族，爲互聯網的基礎通訊架構。它常被通稱爲TCP/IP協議族（TCP/IP Protocol Suite，或TCP/IP Protocols），簡稱TCP/IP。

由於該協議家族的兩個核心協議：TCP（傳輸控制協議）和IP（網際協議），爲該家族中最先經過的標準。並且網絡通信協議廣泛採用分層的結構，當多個層次的協議共同工做時，相似計算機科學中的堆棧，所以又被稱爲TCP/IP協議棧（TCP/IP Protocol Stack）。這些協議最先發源於美國國防部（縮寫爲DoD）的ARPA（Advanced Research Projects Agency Network，ARPANET）網項目，所以也被稱做DoD模型（DoD Model）。這個協議由互聯網工程任務組負責維護。

TCP/IP提供點對點的鏈接機制，將數據應該如何封裝、定址、傳輸、路由以及在目的地如何接收，都加以標準化。它將軟件通訊過程抽象化爲四個抽象層，採起協議堆棧的方式，分別實現不一樣通訊協議。協議組下的各類協議，依其功能不一樣，被分別歸屬到這四個層次結構之中，常被視爲是簡化的七層OSI模型。下面咱們就分別講解TCP/IP參考模型和OSI參考模型。

 

2.3   TCP/IP參考模型

TCP/IP參考模型是首先由ARPANET所使用的網絡體系結構。這個體系結構在它的兩個主要協議TCP和IP出現之後被稱爲TCP/IP參考模型。這一網絡協議共分爲四層：應用層，傳輸層，網絡層和鏈路層。

APRANET

ARPANET是由美國國防部（U.S．Department of Defense，DoD）贊助的研究網絡。最初，它只鏈接了美國境內的四所大學。隨後的幾年中，它經過租用的電話線鏈接了數百所大學和政府部門。最終ARPANET發展成爲全球規模最大的互連網絡-因特網。最初的ARPANET於1990年永久性地關閉。

應用層(Application Layer)

應用層用於向用戶提供一組經常使用的應用程序，好比電子郵件、文件傳輸訪問、遠程登陸等。每個應用層協議通常都會使用到兩個傳輸層協議之一： 面向鏈接的TCP傳輸控制協議和無鏈接的UDP用戶數據報文協議。

運行在TCP協議上的高層協議：

（1） HTTP（Hypertext Transfer Protocol，超文本傳輸協議），主要用於普通瀏覽。

（2） HTTPS（Hypertext Transfer Protocol over Secure Socket Layer, or HTTP over SSL，安全超文本傳輸協議）,HTTP協議的安全版本。

（3） FTP（File Transfer Protocol，文件傳輸協議），用於文件傳輸。

（4） POP3（Post Office Protocol, version 3，郵局協議），收郵件用。

（5） SMTP（Simple Mail Transfer Protocol，簡單郵件傳輸協議），用來發送電子郵件。

（6） TELNET（Teletype over the Network，網絡電傳），經過一個終端（terminal）登錄到網絡。

（7） SSH（Secure Shell，用於替代安全性差的TELNET），用於加密安全登錄。

運行在UDP協議上的高層協議：

（1） BOOTP（Boot Protocol，啓動協議），應用於無盤設備。

（2） NTP（Network Time Protocol，網絡時間協議），用於網絡同步。

（3） DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議），動態配置IP地址。

其餘：

（1） DNS（Domain Name Service，域名服務），用於完成地址查找，郵件轉發等工做（運行在TCP和UDP協議上）。

（2） ECHO（Echo Protocol，應答協議），用於查錯及測量應答時間（運行在TCP和UDP協議上）。

（3） SNMP（Simple Network Management Protocol，簡單網絡管理協議），用於網絡信息的收集和網絡管理。

（4） ARP（Address Resolution Protocol，地址解析協議），用於動態解析以太網硬件的地址。

傳輸層(Tramsport Layer)

傳輸層的協議，可以解決諸如端到端的可靠性（數據是否已經到達目的地）和保證數據按照正確的順序到達這樣的問題。在這一層定義了兩個端到端的協議。

（1）傳輸控制協議(TCP，Transmission Control Protocol)

TCP是面向鏈接的協議，它提供可靠的報文傳輸和對上層應用的鏈接服務。爲此，除了基本的數據傳輸外，它還有可靠性保證、流量控制、多路複用、優先權和安全性控制等功能。

（2）用戶數據報協議(UDP，User Datagram Protocol)

UDP是面向無鏈接的數據包的協議，它是一個不可靠協議，由於它不檢查數據包是否已經到達目的地，而且不保證它們按順序到達。若是一個應用程序須要這些特性，那它必須自行檢測和判斷，或者使用TCP協議。UDP的典型性應用是按時到達比可靠性更重要的場合，好比流媒體（音頻和視頻等）。

網絡層(Internet Layer)

網絡層是整個體系結構的關鍵部分，其功能是使主機能夠把分組發往任何網絡，並使分組獨立地傳向目標。這些分組可能經由不一樣的網絡，到達的順序和發送的順序也可能不一樣。高層若是須要順序收發，那麼就必須自行處理對分組的排序。網絡層使用因特網協議(IP，Internet Protocol)。TCP/IP參考模型的網絡層和OSI參考模型的網絡層在功能上很是類似。

鏈路層(Network Access Layer)

鏈路層在TCP/IP參考模型中並無詳細描述，只是指出主機必須使用某種協議與網絡相連。

 

2.4  OSI參考模型

開放系統互連參考模型 (Open System Interconnection Reference Model，簡稱OSI）是國際標準化組織ISO和國際電報電話諮詢委員會CCITT聯合制定的開放系統互連參考模型，爲開放式互連信息系統提供了一種功能結構的框架。它從低到高分別是：物理層、數據鏈路層、網絡層、傳輸層、會話層、表示層和應用層。

TCP/IP參考模式和OSI參考模型沒法作到徹底匹配，下面的圖表顯示了TCP/IP和其它的協議在OSI模型中的大體位置：

 

2.5  RL-TCPnet和參考模型的對應關係

爲了更好的認識TCP/IP參考模型，OSI參考模型和RL-TCPnet協議棧的對應關係，繪製了以下的表格，這是個大體的輪廓。

由上面的表格能夠看出，TCP/IP參考模型中的鏈路層對應的就是實際應用時的MAC+PHY，傳輸層和網絡層是由RL-TCPnet協議棧實現的，而應用層就是RL-TCPnet支持的Telnet，SMTP，HTTP等。

 

2.6  網絡協議收錄文件RFC

RFC（Request For Comments）是由互聯網工程任務組IETF發佈的一系列備忘錄。文件收集了有關互聯網的相關信息，以及UNIX和互聯網社區的文件，並以編號排定。目前RFC文件是由互聯網協會ISOC贊助發行。

RFC始於1969年，由斯蒂芬·克羅克用來記錄有關ARPANET開發的非正式文檔，最終演變爲用來記錄互聯網規範、協議、過程等的標準文件。基本的互聯網通訊協議在RFC文件內都有詳細說明。RFC文件還額外加入許多的論題在標準內，例如對於互聯網新開發的協議及發展中全部的記錄。

你們在學習中須要瞭解具體的網絡協議，能夠直接上官網：https://www.rfc-editor.org/ 搜索便可，這裏將主要的幾個協議地址羅列出來，方便參看。

RFC#	描述
[RFC 768]	UDP - User Datagram Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc768.txt
[RFC 791]	IP - Internet Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc791.txt
[RFC 792]	ICMP - Internet Control Message Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc792.txt
[RFC 793]	TCP - Transmission Control Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc793.txt
[RFC 821]	SMTP - Simple Mail Transfer Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc826.txt
[RFC 826]	ARP - Ethernet Address Resolution Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc826.txt
[RFC 951]	BOOTP - Bootstrap Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc951.txt
[RFC 959]	FTP - File Transfer Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc959.txt
[RFC 1034]	DNS - Domain names - concepts and facilities 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1034.txt
[RFC 1035]	DNS - Domain names - implementation and specification 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1035.txt
[RFC 1042]	IE-EEE - Transmission of IP datagrams over IEEE 802 networks 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1042.txt
[RFC 1122]	Requirements for Internet Hosts - Communication Layers 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1122.txt
[RFC 1123]	Requirements for Internet Hosts - Application and Support 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1123.txt
[RFC 1661]	PPP - Point-to-Point Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1661.txt
[RFC 1939]	POP3 - Post Office Protocol - Version 3 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc1939.txt
[RFC 2131]	DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc2131.txt
[RFC 2616]	HTTP - Hypertext Transfer Protocol -- HTTP/1.1 下載地址: ftp://ftp.rfc-editor.org/in-notes/rfc2616.txt

2.7  以太網和IEEE 802.3

（以太網在TCP/IP參考模型中，屬於鏈路層部分）

以太網Ethernet是一種計算機局域網技術，由Xerox公司建立並由Xerox、Intel和DEC公司聯合開發的基帶局域網規範。以太網與IEEE802.3系列標準相相似，IEEE組織的IEEE 802.3標準制定了以太網的技術標準，它規定了包括物理層的連線、電子信號和介質訪問層協議的內容。以太網是目前應用最廣泛的局域網技術，取代了其餘局域網標準，如令牌環、FDDI和ARCNET。

以太網的標準拓撲結構爲總線型拓撲，但目前的快速以太網（100BASE-T標準）爲了減小衝突，將能提升的網絡速度和使用效率最大化，使用交換機（Switch hub）來進行網絡鏈接和組織。如此一來，以太網的拓撲結構就成了星型，但在邏輯上，以太網仍然使用總線型拓撲和CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection，即載波多重訪問/碰撞偵測）的總線技術。

下面以速率的不一樣，爲你們介紹標準以太網，快速以太網和千兆以太網。

 

2.7.1     標準以太網（10Mbsp）

早期以太網只有10Mbps的吞吐量時，使用的是帶有衝突檢測的載波偵聽多路訪問（CSMA/CD，Carrier Sense Multiple Access/Collision Detection）的訪問控制方法。這種早期的10Mbps以太網稱之爲標準以太網，以太網可使用粗同軸電纜、細同軸電纜、非屏蔽雙絞線、屏蔽雙絞線和光纖等多種傳輸介質進行鏈接。而且在IEEE 802.3標準中，爲不一樣的傳輸介質制定了不一樣的物理層標準，在這些標準中前面的數字表示傳輸速度，單位是「Mbps」，最後的一個數字表示單段網線長度（基準單位是100米），Base表示「基帶」的意思，Broad表明「寬帶」。

（1） 10BASE-5（又稱粗纜（Thick Ethernet）或黃色電纜）：最先實現10 Mbit/s以太網。早期IEEE標準，使用單根RG-11同軸電纜，最大距離爲500米，並最多能夠鏈接100臺電腦的收發器，而纜線兩端必須接上50歐姆的終端電阻。接收端經過所謂的「插入式分接頭」插入電纜的內芯和屏蔽層。在電纜終結處使用N型鏈接器。儘管因爲早期的大量佈設，到如今還有一些系統在使用，這一標準實際上被10BASE-2取代。

（2） 10BASE-2（又稱細纜（Thin Ethernet）或模擬網絡）：10BASE-5後的產品，使用RG-58同軸電纜，最長轉輸距離約200米（實際爲185米），僅能鏈接30臺計算機。計算機使用T型適配器鏈接到帶有BNC鏈接器的網卡，而線路兩頭須要50歐姆的終結器。雖然在能力、規格上不及10BASE-5，可是由於其線材較細、佈線方便、成本也便宜，因此獲得更普遍的使用，淘汰了10BASE-5。因爲雙絞線的普及，它也被各式的雙絞線網絡取代。

（3） StarLAN：第一個在雙絞線上實現的以太網絡標準10 Mbit/s。後發展成10BASE-T。

（4） 10BASE-T：使用了3類雙絞線、4類雙絞線、5類雙絞線的4根線（兩對雙絞線），最長傳輸距離100米。以太網集線器或以太網交換機位於中間鏈接全部節點。

（5） FOIRL：光纖中繼器鏈路。光纖以太網絡原始版本。

（6） 10BASE-F：10Mbps以太網光纖標準通稱，通訊距離2千米，其中只有10BASE-FL應用比較普遍。

 

2.7.2     快速以太網（100Mbps）

隨着網絡的發展，傳統標準的以太網技術已難以知足日益增加的網絡數據流量速度需求。在1993年10月之前，對於要求10Mbps以上數據流量的LAN應用，只有光纖分佈式數據接口（FDDI）可供選擇，但它是一種價格很是昂貴的、基於100Mbps光纜的LAN。1993年10月，Grand Junction公司推出了世界上第一臺快速以太網集線器Fastch10/100和網絡接口卡FastNIC100，快速以太網技術正式得以應用。隨後Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相繼推出本身的快速以太網裝置。與此同時，IEEE802工程組亦對100Mbps以太網的各類標準，如100BASE－TX、100BASE－T四、MⅡ、中繼器、全雙工等標準進行了研究。1995年3月IEEE宣佈了IEEE802.3u 100BASE－T快速以太網標準（Fast Ethernet），就這樣開始了快速以太網的時代。

快速以太網與原來在100Mbps帶寬下工做的FDDI相比，它具備許多的優勢，最主要體如今快速以太網技術能夠有效地保障用戶在佈線基礎實施上的投資，它支持三、四、5類雙絞線以及光纖的鏈接，能有效地利用現有的設施。快速以太網的不足其實也是以太網技術的不足，那就是快速以太網還是基於CSMA/CD技術，當網絡負載較重時，會形成效率的下降，固然這可使用交換技術來彌補。100Mbps快速以太網標準又分爲：100BASE－TX 、100BASE－FX、100BASE－T4三個子類。

（1）100BASE－TX：是一種使用5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。它使用兩對雙絞線，一對用於發送，一對用於接收數據。在傳輸中使用4B/5B編碼方式，信號頻率爲125MHz。符合EIA586的5類佈線標準和IBM的SPT 1類佈線標準。使用同10BASE－T相同的RJ－45鏈接器。它的最大網段長度爲100米。它支持全雙工的數據傳輸。

（2）100BASE－FX：是一種使用光纜的快速以太網技術，可以使用單模和多模光纖（62.5和125um）。多模光纖鏈接的最大距離爲550米。單模光纖鏈接的最大距離爲3000米。在傳輸中使用4B/5B編碼方式，信號頻率爲125MHz。它使用MIC/FDDI鏈接器、ST鏈接器或SC鏈接器。它的最大網段長度爲150m、412m、2000m或更長至10千米，這與所使用的光纖類型和工做模式有關，它支持全雙工的數據傳輸。100BASE－FX特別適合於有電氣干擾、較大距離鏈接、或高保密環境等狀況。

（3）100BASE－T4：是一種可以使用三、四、5類無屏蔽雙絞線或屏蔽雙絞線的快速以太網技術。100Base-T4使用4對雙絞線，其中的三對用於在33MHz的頻率上傳輸數據，每一對均工做於半雙工模式。第四對用於CSMA/CD衝突檢測。在傳輸中使用8B/6T編碼方式，信號頻率爲25MHz，符合EIA586結構化佈線標準。它使用與10BASE－T相同的RJ－45鏈接器，最大網段長度爲100米。

 

2.7.3     千兆以太網（1000Mbps）

高速的千兆以太網給用戶帶來了提升核心網絡的有效解決方案，這種解決方案的最大優勢是繼承了傳統以太網技術價格便宜的優勢。千兆技術仍然是以太網，它採用了與10M以太網相同的幀格式、幀結構、網絡協議、全/半雙工工做方式、流控模式以及佈線系統。因爲該技術不改變傳統以太網的桌面應用、操做系統，所以可與10M或100M的以太網很好地配合工做。升級到千兆以太網沒必要改變網絡應用程序、網管部件和網絡操做系統，可以最大程度地保護投資。此外，IEEE標準將支持最大距離爲550米的多模光纖、最大距離爲70公里的單模光纖和最大距離爲100米的同軸電纜。千兆以太網填補了IEEE 802.3以太網中快速以太網標準的不足。千兆以太網支持的網絡類型以下：

（1）  1000BASE-T：1 Gbit/s，通訊須要使用超五類雙絞線或6類雙絞線。

（2）  1000BASE-SX：1 Gbit/s多模光纖（取決於頻率以及光纖半徑，使用多模光纖時最長距離在220米至550米之間）。

（3）  1000BASE-LX：1 Gbit/s多模光纖（小於550米）、單模光纖（小於5000米）。

（4）  1000BASE-LX10：1 Gbit/s單模光纖（小於10KM），長距離方案。

（5）  1000BASE-LHX：1 Gbit/s單模光纖（10KM至40KM），長距離方案。

（6）  1000BASE-ZX：1 Gbit/s單模光纖（40KM至70KM），長距離方案。

（7）  1000BASE-CX ：銅纜上達到1Gbps的短距離（小於25 m）方案，早於1000BASE-T，已廢棄。

 

2.8  網線相關知識

要鏈接局域網，網線是必不可少的。在局域網中常見的網線主要有雙絞線、同軸電纜、光纜三種。 雙絞線，是由許多對線組成的數據傳輸線。它的特色就是價格便宜，因此被普遍應用。咱們這裏重點也是講解雙絞線，後面教程中的網絡通訊就是經過雙絞線鏈接的。

 

2.8.1     屏蔽雙絞線和非屏蔽雙絞線

根據有無屏蔽層，雙絞線分爲屏蔽雙絞線與非屏蔽雙絞線。

非屏蔽雙絞線（Unshielded Twisted Pair，UTP）是一種數據傳輸線，由四對不一樣顏色的傳輸線互相纏繞所組成，每對相同顏色的線傳遞來回兩個方向的電脈衝，這樣的設計是利用了電磁感應相互抵消的原理來屏蔽電磁干擾。UTP普遍用於以太網路（局域網絡）和電話線中。非屏蔽雙絞線電纜最先在1881年被用於貝爾發明的電話系統中。1900年美國的電話線網絡亦主要由UTP所組成，它們由電話公司所擁有。

目前UTP被普遍用於電腦網絡，但因爲使用過長的UTP電纜傳輸數據會致使信號衰減問題，所以主要用做短途傳輸，通常很少於100米。UTP電纜末端一般鏈接RJ-45，以便插入到與其相容的鏈接器中。非屏蔽雙絞線電纜具備如下優勢：

（1）無屏蔽外套，直徑小，節省所佔用的空間，成本低；

（2） 重量輕，易彎曲，易安裝；

（3）將串擾減至最小或加以消除；

（4）具備阻燃性；

（5）具備獨立性和靈活性，適用於結構化綜合佈線。所以，在綜合佈線系統中，非屏蔽雙絞線獲得普遍應用。

UTP非屏蔽雙絞線橫切面：

 

非屏蔽雙絞線內部結構

 

屏蔽雙絞線（英語：Shielded Twisted Pair，STP）,是一種普遍用於數據傳輸的銅質線材。此種線由四組兩條一對地互相纏繞幷包裝在絕緣管套中的銅線所組成，四對不一樣顏色的傳輸線互相纏繞，每對相同顏色的線傳遞來回兩個方向的電脈衝，這樣的設計是利用了電磁感應相互抵消的原理來屏蔽電磁干擾。

雙絞線外的金屬網（一般是銅質）能夠進一步屏蔽傳輸線，使之不受外部電磁場干擾，同時做爲接地之用。但這種額外的保護結構下降了線材的彈性。這種線經常使用在以太網（局域網絡）中，屏蔽雙絞線額外的保護結構提升了此種線材的價格。

屏蔽雙絞線的其它規格：

（1）F/UTP雙絞線：總屏蔽層爲鋁箔屏蔽，沒有線對屏蔽層的屏蔽雙絞線；

（2）U/FTP雙絞線：沒有總屏蔽層，線對屏蔽爲鋁箔屏蔽的屏蔽雙絞線；

（3）SF/UTP雙絞線：總屏蔽層爲絲網＋鋁箔的雙重屏蔽，線對沒有屏蔽的雙重屏蔽雙絞線；

（4）S/FTP雙絞線：總屏蔽層爲絲網，線對屏蔽爲鋁箔屏蔽的多重屏蔽雙絞線；

（5）U/UTP雙絞線：即一般所說的UTP雙絞線，非屏蔽雙絞線。

STP屏蔽雙絞線橫切面：

 

F/UTP雙絞線內部結構:

 

S/FTP雙絞線內部結構：

 

2.8.2     雙絞線分類

TIA（Telecommunication Industry Association，美國通訊工業協會）和EIA（Electronic Industries Alliance，美國電子工業協會）爲雙絞線電纜定義了不一樣質量的型號，雙絞線常見的有三類線，五類線和超五類線，以及六類線，前者線徑細然後者線徑粗，具體型號以下：

一類線（CAT1）：線纜最高頻率帶寬是750KHz，用於報警系統，或只適用於語音傳輸（一類標準主要用於八十年代初以前的電話線纜），不用於數據傳輸。

二類線（CAT2）：線纜最高頻率帶寬是1MHz，用於語音傳輸和最高傳輸速率4Mbps的數據傳輸。

三類線（CAT3）：指在ANSI和EIA/TIA568標準中指定的電纜，該電纜的傳輸頻率16MHz，最高傳輸速率爲10Mbps（10Mbit/s），主要應用於語音、10Mbit/s以太網（10BASE-T）和4Mbit/s令牌環，最大網段長度爲100m，採用RJ形式的鏈接器，已淡出市場。

四類線（CAT4）：該類電纜的傳輸頻率爲20MHz，用於語音傳輸和最高傳輸速率16Mbps（指的是16Mbit/s令牌環）的數據傳輸，主要用於基於令牌的局域網和10BASE-T/100BASE-T。最大網段長爲100m，採用RJ形式的鏈接器，未被普遍採用。

五類線（CAT5）：該類電纜增長了繞線密度，外套一種高質量的絕緣材料，線纜最高頻率帶寬爲100MHz，最高傳輸率爲100Mbps，用於語音傳輸和最高傳輸速率爲100Mbps的數據傳輸，主要用於100BASE-T和1000BASE-T網絡，最大網段長爲100m，採用RJ形式的鏈接器。這是最經常使用的以太網電纜。在雙絞線電纜內，不一樣線對具備不一樣的絞距長度。一般，4對雙絞線絞距週期在38.1mm內，按逆時針方向扭絞，一對線對的扭絞長度在12.7mm之內。

超五類線（CAT5e）：超5類具備衰減少，串擾少，而且具備更高的衰減與串擾的比值（ACR）和信噪比（SNR）、更小的時延偏差，性能獲得很大提升。超5類線主要用於千兆位以太網（1000Mbps）。

六類線（CAT6）：該類電纜的傳輸頻率爲1MHz～250MHz，六類佈線系統在200MHz時綜合衰減串擾比（PS-ACR）應該有較大的餘量，它提供2倍於超五類的帶寬。六類佈線的傳輸性能遠遠高於超五類標準，最適用於傳輸速率高於1Gbps的應用。六類與超五類的一個重要的不一樣點在於：改善了在串擾以及回波損耗方面的性能，對於新一代全雙工的高速網絡應用而言，優良的回波損耗性能是極重要的。六類標準中取消了基本鏈路模型，佈線標準採用星形的拓撲結構，要求的佈線距離爲：永久鏈路的長度不能超過90m，信道長度不能超過100m。

超六類或6A（CAT6A）：此類產品傳輸帶寬介於六類和七類之間，傳輸頻率爲500MHz，傳輸速度爲10Gbps，標準外徑6mm。和七類產品同樣，國家尚未出臺正式的檢測標準，只是行業中有此類產品，各廠家宣佈一個測試值。

七類線（CAT7）：傳輸頻率爲600MHz，傳輸速度爲10Gbps，單線標準外徑8mm，多芯線標準外徑6mm。

類型數字越大、版本越新，技術越先進、帶寬也越寬，固然價格也越貴。這些不一樣類型的雙絞線標註方法是這樣規定的，若是是標準類型則按CATx方式標註，如經常使用的五類線和六類線，則在線的外皮上標註爲CAT 五、CAT 6。而若是是改進版，就按xe方式標註，如超五類線就標註爲5e（字母是小寫，而不是大寫）。

不管是哪種線，衰減都隨頻率的升高而增大。在設計佈線時，要考慮到受到衰減的信號還應當有足夠大的振幅，以便在有噪聲干擾的條件下可以在接收端正確地被檢測出來。雙絞線可以傳送多高速率（Mb/s）的數據還與數字信號的編碼方法有很大的關係 。

 

2.8.3     交叉線和直通線

TIA（Telecommunication Industry Association，美國通訊工業協會）和EIA（Electronic Industries Alliance，美國電子工業協會）制定了雙絞線標準，其中應用最廣的是EIA/TIA-568A和EIA/TIA-568B，這兩個標準最主要的不一樣就是芯線序列的不一樣。而咱們平時所說的直通線和交叉線和這兩個標準有什麼關係呢？且往下看。

直通線：又叫正線或標準線，兩端採用568B作線標準，注意兩端都是一樣的線序。

EIA/TIA 568B的線序定義依次爲橙白、橙、綠白、藍、藍白、綠、棕白、棕（從序號1開始）

 

交叉線：又叫反線，線序按照一端568A，一端568B的標準排列好線序，並用RJ45水晶頭夾好。

EIA/TIA 568A的線序定義依次爲綠白、綠、橙白、藍、藍白、橙、棕白、棕（從序號1開始）

 

實際水晶頭（RJ-45插座）對於的線序以下：

 

在百兆以太網（Fast Ethernet、10/100M Ethernet）中，僅使用一、二、三、6這四根線，以差分信號傳輸方式減小電磁干擾，其中一、2爲TX(發送)擰在一塊兒，三、6爲RX（接收）擰在一塊兒。所以直通線就是兩端同爲568B，而交叉線就是一端使用568A，另外一端使用568B的鏈接方法。

在千兆以太網（Gigabit Ethernet、1000M Ethernet）或者以太網供電（PoE, Power over Ethernet）中，所有的四對差分對都被使用。

另外特別注意，如今通常的設備均支持自動翻轉，加之交換機價格已經很是低廉，因此使用交叉的狀況基本消失。

 

2.9  總結

本章節主要爲你們講解了網絡方面的預備知識，爲後面章節的講解作了個基礎介紹，更多網絡方面的協議會在後面的章節中逐一介紹。