# RJ-45 基礎了解


## 歷史

在 1970 年代以前，全美電話系統由 AT&T（Bell System）壟斷。當時你家裡的電話是電信師傅拿著螺絲起子，將電線一根一根鎖死在牆壁底座上的，更換非常困難。

1976 年，AT&T 與貝爾實驗室為了推動「隨插即用（Modular）」標準，向美國聯邦通訊委員會（FCC Part 68）提出了一套統一規範，稱為 Registered Jack（已註冊插孔，簡稱 RJ）。

* RJ-11：給單線家用電話用（使用 6P2C / 6P4C 小接頭）
* 真正的原始 RJ-45（RJ-45S）：
  * 它根本不是給電腦網路用的，而是專門接在高速商用電話數據機（Data Modem）上的插座！
  * 特徵：它的塑膠外殼右側有一個防呆凸起（Keyed），而且內部 Pin 7 與 Pin 8 之間跨接了一顆程式化電阻（Programming Resistor）。當數據機插上去時，會透過這顆電阻通知機房自動調節發射功率，避免高頻撥接音干擾同線路的鄰居通話。

到了 1980 年代末期，乙太網路還在使用粗硬昂貴的同軸電纜（10BASE5 / 10BASE2）。工程師為了讓網路線好拉、便宜，決定採用大樓原本就拉滿的電話雙絞線，並尋找現成便宜的模組化塑膠接頭。

他們看上了原本拿來做多線商用電話與數據機的 8P8C 塑膠接頭。為了讓普通網路線隨便插，IEEE 802.3i 工作組把 RJ-45S 側邊的防呆凸起削掉，也移除了內部的電阻，做成了標準對稱的 8P8C。

1990 年 10BASE-T 正式發表，雖然標準文件寫的是「8-position modular plug/jack」，但全世界的網管、水電工看到它長得跟機房數據機的 RJ-45S 一模一樣，直接順口叫它 RJ-45。

### 10GB 線材

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* 滿足基本的收發需求（一對說、一對聽）：如同圖中所標示，網路通訊依賴差動訊號，因此需要兩根線組成一對。Pin 1 和 Pin 2 組成發送端（TxData+ / TxData-），Pin 3 和 Pin 6 組成接收端（RxData+ / RxData-）。這 4 根線路就已經完全滿足了 100 Mbps 以下全雙工通訊的所有物理需求。
* 刻意相容傳統電話線（RJ-11）：圖中正中央的 Pin 4 和 Pin 5（藍色線對）是被刻意跳過不用的。因為在 RJ-45 剛發明的年代，大樓的綜合佈線希望「一個插座能兩用」。傳統家用電話的水晶頭（RJ-11）比較窄，如果把它直接插進這個較寬的 RJ-45 網路孔中，RJ-11 上的金屬接點會剛好完美命中正中央的 Pin 4 和 Pin 5。把網路訊號移到兩側，就能讓這個插座安全地向下相容電話系統。
* 預留擴充與供電（備用線）：剩下的 Pin 7 和 Pin 8（棕色線對）在當時純粹是作為擴充備用

### 差分訊號

發送端要有兩個線是因為，兩個線得出一個資料，並且受到干擾的時候，兩個一起變動，最後得出來的資料還是會一樣。

## RJ45 vs 光纖

因為一般人網速不需要太高，且光纖太容易壞掉，並且光纖雖然也算便宜，但相關的光纖網卡都很貴。

並且光纖一堆不同的通訊協定跟物理接頭，太多了。

所以光纖只用在資料中心 ISP 等核心網路，末端還是 RJ-45 的專業。

## PoE

傳統的標準 RJ-45 網路線在設計之初「確實完全沒有電源」，它純粹只傳輸交流差動訊號。 但現代你看到的 PoE（Power over Ethernet，乙太網路供電），是工程師利用物理電氣特性，硬把 48V 直流電灌進 RJ-45 網路線裡。

一條 RJ-45 網路線裡面有 8 根芯線（4 對絞線）。國際標準（IEEE 802.3af / at / bt）定義了兩種供電方法：

1. 偷用空閒線（Mode B / Alternative B，常見於 100M 網速）: 在老式的 10BASE-T 或 100BASE-TX 中，其實只用了 4 根線：
    1. Pin 1, 2 走發送（TX）
    2. Pin 3, 6 走接收（RX）
    3. Pin 4, 5 與 Pin 7, 8 完全空閒沒在用，所以可以把 Pin 4, 5 綁在一起接 DC +48V（正極） 把 Pin 7, 8 綁在一起接 DC 0V（負極/接地） 資料走一邊，電力走一邊。
2. 在千兆（1000BASE-T）甚至萬兆網路上，8 根線必須全部拿來傳輸高速資料，沒有任何空閒線，因此工程師好像使用資料是交流電，電源是直流電的特性進行供電。

## Reference

* [【Huan】 來聊聊網路線的一些設計原理: CAT、UTP、干擾、雙絞線](https://www.youtube.com/watch?v=fV2jV5Ituyk)
* [搞不死的RJ45网线接口，到底是谁在续命？](https://www.bilibili.com/video/BV18a8Y6sEYx/)