Cosa fa#
Il connettore RJ-45 e i cavi Ethernet collegano fisicamente i dispositivi di rete. La disposizione dei fili (pinout) determina quale tipo di cavo serve a seconda di chi si sta collegando a chi.
TL;DR#
Due dispositivi DIVERSI (PC <-> switch): cavo DRITTO pin 1→1, 2→2, 3→3...
Due dispositivi UGUALI (PC <-> PC): cavo INCROCIATO pin 1→3, 2→6 (TX diventa RX)Ogni dispositivo ha pin che trasmettono (TX) e pin che ricevono (RX). Il cavo deve incrociare TX di un capo con RX dell'altro — o lo fai tu con il cavo, o lo fa lo switch da solo (Auto-MDI/MDIX).
Il connettore RJ-45#
RJ-45 sta per Registered Jack 45. E' il connettore modulare a 8 pin usato per i cavi Ethernet (Cat5, Cat5e, Cat6, Cat6a).
Vista frontale del connettore (clip verso il basso, face up):
1 2 3 4 5 6 7 8
| | | | | | | |
+---------+---------+
| RJ-45 |
+-------------------+I pin sono numerati da sinistra (1) a destra (8).
Pin e segnali TX/RX#
Per Fast Ethernet (100BASE-TX) vengono usate solo 2 coppie di fili su 4:
| Pin | Segnale | Ruolo | Significato |
|---|---|---|---|
| 1 | TX+ | Transmit positivo | Trasmissione — filo positivo della coppia differenziale |
| 2 | TX- | Transmit negativo | Trasmissione — filo negativo della coppia differenziale |
| 3 | RX+ | Receive positivo | Ricezione — filo positivo della coppia differenziale |
| 6 | RX- | Receive negativo | Ricezione — filo negativo della coppia differenziale |
| 4,5,7,8 | — | Non usati | Riservati o usati per Power over Ethernet (PoE) |
I segnali sono differenziali: il dato e' la differenza di tensione tra TX+ e TX-, non il valore assoluto. Questo rende la trasmissione immune ai disturbi elettromagnetici (EMI) — se un campo esterno alza entrambi i fili di 0.5V, la differenza non cambia.
Cavi dritti (straight-through)#
Il pinout e' identico su entrambi i capi: pin 1 di un lato arriva a pin 1 dell'altro, pin 2 a pin 2, e cosi' via.
Lato A Lato B
1 (TX+) ─────────────► 1 (TX+)
2 (TX-) ─────────────► 2 (TX-)
3 (RX+) ─────────────► 3 (RX+)
6 (RX-) ─────────────► 6 (RX-)Funziona perche' PC e switch hanno ruoli opposti per design: dove il PC trasmette (TX), lo switch riceve (RX) su quello stesso pin.
Quando si usa: collegare dispositivi di tipo diverso.
| Da | A |
|---|---|
| PC | Switch |
| PC | Hub |
| Router | Switch |
Cavi incrociati (crossover)#
I pin TX di un capo vengono collegati ai pin RX dell'altro. In pratica: 1↔3 e 2↔6 vengono scambiati.
Lato A Lato B
1 (TX+) ─────────────► 3 (RX+)
2 (TX-) ─────────────► 6 (RX-)
3 (RX+) ─────────────► 1 (TX+)
6 (RX-) ─────────────► 2 (TX-)Serve perche' due dispositivi dello stesso tipo hanno lo stesso schema TX/RX: se li colleghi con un cavo dritto, TX finisce su TX — nessuno riceve niente.
Quando si usa: collegare dispositivi dello stesso tipo.
| Da | A |
|---|---|
| PC | PC |
| Switch | Switch |
| Router | Router |
| Hub | Hub |
Auto-MDI/MDIX#
Sugli switch e schede di rete moderni (dalla fine degli anni 2000), il firmware detecta automaticamente la polarita' del cavo e inverte internamente se necessario.
Conseguenza pratica: oggi puoi usare un cavo dritto anche tra due PC e funziona lo stesso. I cavi crossover esistono ancora nei cataloghi ma raramente servono in un lab moderno.
Se hai un vecchio switch o un'apparecchiatura industriale senza Auto-MDI/MDIX, il cavo crossover e' ancora necessario. Lo riconosci dal fatto che sull'etichetta o nel datasheet non compare "MDI/MDIX auto".
Come il segnale elettrico codifica i bit#
Il cavo trasporta variazioni di tensione, non 0 e 1 diretti. Esistono diversi schemi di codifica a seconda della velocita':
10BASE-T — Manchester Encoding#
Ogni bit e' rappresentato da una transizione di tensione nel mezzo del suo intervallo di tempo:
Bit 1: tensione sale da basso ad alto nel centro dell'intervallo
Bit 0: tensione scende da alto a basso nel centro dell'intervallo
Bit: 1 0 1 1 0
| | | | |
+V ─┐ │ ┌───┐ ┌───┐ ┌───┐ │ ┌──
└──┤ │ └──┘ └──┘ └──┤ │
-V └──┘ └──┘Ogni bit contiene sempre una transizione — questo permette al ricevitore di sincronizzare il proprio clock senza un segnale separato (self-clocking).
100BASE-TX — MLT-3 (Multi-Level Transmission)#
Usa tre livelli di tensione: -V, 0, +V. Ogni transizione da uno stato al successivo rappresenta un 1. Nessuna transizione rappresenta uno 0. Questo abbassa la frequenza massima del segnale rispetto al Manchester crypto, permettendo 100 Mbps su cavo Cat5 senza superare i limiti di emissione elettromagnetica.
Perche' la "frequenza" conta#
La velocita' con cui la tensione cambia (frequenza del segnale) determina quanti bit al secondo si trasmettono. Un segnale che oscilla piu' rapidamente trasporta piu' dati ma richiede cavi di qualita' superiore (Cat6 per Gigabit, Cat6a per 10 Gigabit) e si degrada piu' facilmente su lunghe distanze.
Questo e' il motivo per cui la lunghezza massima di un segmento Ethernet e' 100 metri: oltre quella distanza, il segnale si attenua abbastanza da rendere le transizioni di tensione indistinguibili dal rumore di fondo.
Scenario Reale#
In un lab o in un ambiente aziendale, un analista SOC che installa un tap di rete (per catturare traffico con tcpdump o Wireshark) deve scegliere il cavo giusto: se il tap va in mezzo tra PC e switch → cavo dritto su entrambi i lati. Se si collega direttamente la scheda di cattura a un altro PC per test → cavo crossover (o patch su switch con porta mirror).
Collegato a#
- network — categoria
- ip-addressing-subnetting — le interfacce RJ-45 del router definiscono i confini di rete
- arp — ARP lavora allo stesso livello fisico/datalink di questi cavi
