【计算机网络实验】双绞线的制作与测试

鸿·蒙

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分类专栏：计算机网络文章标签：计算机网络双绞线

于 2024-11-22 00:56:47 首次发布

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【计算机网络实验】双绞线的制作与测试

本文主要学习于【计算机网络】实验1：双绞线制作
相关图片采用于实验2 双绞线的制作

一、实验名称：双绞线的制作与测试

二、实验目的

理解双绞线的工作原理及其分类。
了解直连线、交叉线和全反线的区别与用途。
了解 TIA/EIA 568A 和 568B 的颜色排列标准。
掌握RJ-45双绞线的直通线和交叉线的制作方法，了解其应用场合。
利用测线仪测试网线是否正常。

三、实验内容

制作双绞线直通线并测试
制作双绞线交叉线并测试

四、实验原理

1 双绞线简介

双绞线是计算机网络中应用最广泛的传输功率，广泛用于以太网中的网络连接。常见的网络类型如100Mbps快速绞线通常采用五类（Cat 5）或超五类（Cat 5e）非发光双绞线（UTP）。

1.1 双绞线的结构与工作原理

双绞线由4对相互串的铜线组成，每对线有不同的颜色编码，分别为：蓝和蓝白、绿和绿白、橙和橙白、棕和棕白。每对铜线的绞线有利于减少电流通过铜介质时产生的电磁辐射，同时减少外部电磁干扰。通过合理的扭绞排列，不同颜色对的绞线程度规格，绞线程度越紧，信号的抗干扰能力越强，从而提高通信质量。

双绞线的传输速度一般为10Mbps或100Mbps。常见的高效双绞线型号如10BASE-T和100BASE-T，采用基带传输方式（即信号的频率不被调制），可提供的数据传输。根据是否有亮度层，双绞线可分割双绞线（S STP线有金属网丝增强层，能够减少外部电磁干扰；而UTP则没有增强层，通常采用不同类别，如UTP-3、UTP-5和UTP- 5+等，其中UTP-5类线路广泛评价100Mbps的网络传输。

1.2 双绞线的分类与性能

STP与UTP-5的主要电气性能比较如下：

双绞线类型	传输率(Mbps)	100米衰减(dB)	近端干扰(dB)	价格
生成树协议 (STP)	100	6.2	38.5	高
非屏蔽双绞线	100	22.0	32	低

从表格中可以看出，虽然STP的信号衰减减小，但其近端干扰且价格较高；而UTP-5在衰减和干扰方面增大，但成本较低，因此在实际应用中，100Mbps网络通常选择UTP-5类线作为传输介质。

1.3 RJ-45接口与连接器

双绞线的端点通常需要安装RJ-45连接器（俗称“水晶头”），这种连接器具有固定的插入方向，并能够防止脱落。RJ-45接口由8个金属触点构成，每个对应双绞线中的光纤铜线，用于数据的传输和接收。

图2-1 RJ45连接器

1.4 EIA/TIA 568A 和 568B 标准

制定了 UTP 网线（双绞线）的线序标准—— 568 A 和 568 B

线序 568B 568A
1 白橙白绿
2 橙绿
3 白绿白橙
4 蓝蓝
5 白蓝白蓝
6 绿橙
7 白棕白棕
8 棕棕
568A 和 568B 排列规律如下：
- 纯色和非纯色为一对，且相互隔开。
- 在 568A 和 568B 标准下，只有1、2、3、6的线序不一样，其他颜色线序相同。
  
  1-3 对调；2-6 对调
- 这里的1、2、3……只是在水晶头（ RJ45 接口）中的排列顺序，并不代表相邻的为一对，像 568A中的3、6是一对；而3、4并不是一对。

线序	568B	568A
1	白橙	白绿
2	橙	绿
3	白绿	白橙
4	蓝	蓝
5	白蓝	白蓝
6	绿	橙
7	白棕	白棕
8	棕	棕

图2-2 双绞线T568A与T568B线序示意图

1.5 网络带宽

在网络数据传输过程中，计算机的串口将二进制比特序列转换为数字信号，并通过RJ-45接口传输到双绞线。在接收端，计算机将信号解码为原始比特序列进行处理。种方式，双绞线能够高效地传输网络数据，且由于其结构能够有效降低电磁干扰，确保传输质量。

1.6 扩展和中继器

双绞线的最大传输距离通常为100米。如果需要扩展传输距离，通过可以通过中继器来连接多个网段。最多可以安装4个中继器，将信号传输到500米。

2. 直通线、交叉线与全反线

在计算机网络中，双绞线根据两端的线序排列标准不同，可以分为直通线、交叉线和全反线。不同类型的线缆用于不同设备之间的连接，具体用途如下。

2.1 直通线（Straight Cable）

直通线是指两端线序相同的网线（即两端均按T568A或T568B标准接线）。直通线用于连接不对等的端口，即终端设备与通信设备之间的连接，例如：

PC ↔ Hub
PC ↔ Switch
Switch ↔ Router

在实际应用中，直通线通常遵循T568B标准接法。

2.2 交叉线（Crossover Cable）

交叉线是指两端线序不同的网线，一端采用T568A标准接法，另一端采用T568B标准接法。交叉线用于连接对等设备，即相同类型设备之间的连接，例如：

PC ↔ PC
Switch ↔ Switch
Router ↔ Router
PC ↔ Router

制作交叉线时，只需将一端的线序按“1 ↔ 3”和“2 ↔ 6”的位置对调即可。从规范上看，这实际上是T568B与T568A的组合接法。

2.3 全反线（Full Reversed Cable）

全反线是指两端线序完全相反的网线。例如，一端采用T568B标准接法，另一端将线序完全反转（即从1-8到8-1）。全反线主要用于连接设备的Console口进行设备调试。

2.4 总结对比

线缆类型	两端颜色排列	用途
直通线	两端均按T568A或T568B标准排序	连接不对等端口（如PC-Hub、PC-Switch、Switch-Router）。
交叉线	一端按T568A，另一端按T568B标准排序	连接对等端口（如PC-PC、Switch-Switch、Router-Router）。
全反线	一端按T568B，另一端完全反序	连接设备的Console口，进行调试或管理。

2.5 实际应用中的注意事项

同种设备用交叉，不同设备用直连。
在现代网络设备中，许多交换机和路由器的“Uplink”端口内部已经配置了自动交叉跳线功能，可以直接使用直通线实现设备级联。
本实验中常用T568B标准进行直通线制作。

五、实验环境

RJ-45水晶头5个、双绞线3根、压线钳1把、打线钳1把和双绞线测试仪1个

六、实验步骤

1. 制作双绞线

剪断网线： 使用压线钳的剪线刀口，根据需求剪取适合长度的网线，尽量保持剪口平整。
剥离外皮：
1. 使用剥线刀口，划开双绞线的保护外皮，剥开长度为 3～5厘米，小心不要损伤内部的铜线。
2. 将外皮轻轻拔下，露出内部的4对绞线。
排序线序：
1. 将剥除外皮后的绞线轻轻拉直。
  2. 按照 T568B 标准的颜色顺序排列：
  - 从左到右：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。
2. 如果需要制作交叉线，则一端采用 T568B标准，另一端改为 T568A标准 （白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕）。
3. 将线理顺后，用指甲压紧成扁平带状。

剪齐导线： 使用压线钳剪齐理顺后的8根导线，确保长度统一，留在外皮外的部分约为 2厘米。
插入水晶头：
1. 一手捏住水晶头（RJ-45接口），塑料弹片向下，针脚面朝外。
2. 另一手将双绞线慢慢插入水晶头，确保8根导线分别进入对应的8个线槽，并插到最底部。
3. 确认网线的外皮部分也进入水晶头，增加固定强度。
压制水晶头：
1. 确保芯线完全插入水晶头底部且线序正确后，将水晶头放入压线钳的压线缺口。
2. 用力压下压线钳，使金属片刺穿导线的绝缘层，与铜芯接触良好。
3. 可重复压制一次以确保牢固。

测试网线：
- 使用网线测试仪检测双绞线：
  - 直通线：两端的8个指示灯按照线序依次亮绿灯。
  - 如果出现灯不亮或亮红灯、黄灯的情况：
    1. 先尝试再次压制水晶头。
    2. 如果无效，检查线序是否正确，必要时重新制作一端水晶头。
    3. 如问题依旧，将另一端的水晶头也重新制作，直至测试仪显示全绿灯为止。
制作交叉线：
- 按照直通线制作步骤，在排列线序时：
  - 一端为 T568B标准，另一端将线序调整为 T568A标准。
  - 检测时：
    - 一端的“1”号指示灯对应另一端的“3”号指示灯亮；
    - 一端的“2”号指示灯对应另一端的“6”号指示灯亮。

注意事项

剥线时避免损伤铜芯，否则可能导致接触不良。
插入水晶头时，确保导线完全插入底部，外皮尽量进入水晶头内部以增强固定效果。
线序对齐很关键，排列错误会导致无法通信。
连接完成后，务必用测试仪确认线缆的正确性与可靠性。

2. 测线仪的使用方法

测线仪示意图

2.1 使用方法

连接网线
将网线两端的水晶头分别插入主测试仪和远程测试端的 RJ45 端口，确保两端连接稳固。将测线仪的开关拨到“ON”档，S为慢速档，此时主测试仪和远程测试端的指示灯应逐个闪亮。
直通线测试

在测试直通线时，主测试仪的指示灯应按照 1到8 的顺序逐个闪亮，远程测试端的指示灯也应按照 1到8 的顺序逐个闪亮。如果两端的指示灯都按正确的顺序闪亮，说明直通线的连接没有问题；若指示灯显示异常，则需要重新制作网线。
交叉线测试
在测试交叉线时，主测试仪的指示灯应同样按 1到8 的顺序逐个闪亮，但远程测试端的指示灯则应按 3、6、1、4、5、2、7、8 的顺序依次闪亮。如果指示灯显示正确，说明交叉线的连通性没问题；否则，需要重新制作交叉线。
线序错误测试
如果网线两端的线序不正确，主测试仪的指示灯仍会按照 1到8 的顺序逐个闪亮，但远程测试端的指示灯将按实际连接的线号顺序依次闪亮。例如，如果远程测试端的指示灯按错误顺序闪烁，说明线序不正确，需要重新制作网线。

2.2 导线断路测试的现象

1到6根导线断路
当有 1到6根导线断路 时，主测试仪和远程测试端的对应线号指示灯都不会亮起，其他指示灯则会正常逐个闪亮。此时需要检查并修复断路的导线。
7根或8根导线断路
当有 7根或8根导线断路 时，主测试仪和远程测试端的所有指示灯都会不亮。这表示网线存在严重的断路问题，需要重新制作网线。

2.3 导线短路测试的现象

两根导线短路
当有两根导线发生短路时，主测试仪的指示灯仍会按 1到8 的顺序逐个闪亮，而远程测试端的对应短路导线的指示灯会同时点亮。其他指示灯则继续按正常顺序闪亮。
三根或更多导线短路
当有三根或更多导线发生短路时，主测试仪的指示灯仍会按照 1到8 的顺序逐个闪亮，但远程测试端所有短路导线的对应指示灯将不亮。此时需要检查并修复短路的导线。

七、实验结果与分析

1. 实验结果：

测线仪亮灯顺序一致。

2. 压线标准：

T568A 标准：白绿绿白橙蓝白蓝橙白棕棕

T568B 标准：白橙橙白绿蓝白蓝绿白棕棕

3. 实验中需要注意的地方：

剪断电缆线时需注意：一定要剪得整齐。剥开的导线长度不能太短，可以先留长一点。不要剥开每根导线的绝缘外层。

八、实验总结

通过“双绞线的制作与测试”实验，我掌握了双绞线网线制作与测试方法，学会使用相关工具，明白制作细节重要性，实验结果正确，体现理论与实践结合的重要性。本学期计算机网络课程中的双绞线综合实训提升了我的实际应用水平，巩固了双绞线基本认识，加深了专业理论知识理解，掌握了制作程序与方法。实验提升了我的操作能力，加深了知识理解，增强了解决问题能力，对网络连接物理层面有直观认识，为未来积累经验。