最近聊網線多一點點,但是發現還是有人覺得網線的好壞僅僅是由基材和鋪設的問題造成的。
這件事咱不杠,先來看一個模組的設計圖:
這些日子不是發現了一個新的叫做「兆龍」的品牌嘛,對於iN所認知的新的品牌一般都會從根上去仔細了解一下各個方面的設計,以便在之後的套用中可以閉著眼選。這樣的好處則是一方面可以迅速的選品,另一方面則是在兩個全都符合現有的標準產品中能根據需求選出更加合適的一個。這種事情在iN的本職工作中則是相當重要的積累。從這種設計圖上我們可以看到模組和網線插頭的接觸彈片被設計成扭曲纏繞的效果同時8根線被分為了兩組,這種設計實際上就是為了消除串擾所做出的努力。
所有的事情實際上都是一樣的,不僅僅要知其然,還要知其所以然。你得看到廠商付出了什麽樣的努力才能達到或者超越技術標準。
閑話不多說,咱們說回很多人關心的福祿克測試的內容。
其實,福祿克測試並不是網絡系統的天花板,僅僅是證明一條網線或者一個鏈路能夠滿足相應等級網絡需求的 一條底線 。只不過,由於很多的數碼博主為博取眼球鼓吹福祿克測試竟然在民間形成了過福祿克測試的才是頂級網線的謬誤。同時,咱們的很多網線品牌並不爭氣,一大堆爛線充斥市場,反而讓「過福祿克測試」成了買點。
但是,很多人知道福祿克測試,但完全不知道福祿克測試到底測了什麽,這就是知其然不知其所以然的典型了,如果拿著自己都不明就裏的事情去判斷一個事物難免就有偏差。
那麽今天的話題也就來了——福祿克測試儀到底測了個什麽?
首先第一個測試內容是「 線圖 」(Wire Map),這是來測試你的網線連線的方式的,一般咱們很熟悉的568A和568B就是線圖來進行判斷的。當然了,一條網線兩端各有8根芯線,就不一定非得只有568A和568B這兩種接線的方式。在F福祿克測試儀中大致包含了下面幾種網線的接法判定功能:
透過線圖是可以看到網線的制作是不是合格,也就是你制作的是568B的線,在測試儀上要顯示出T568B的線圖才算是將線序做對。
如果出現斷線、短路或者是錯誤的線序一般的情況下Fluke測試儀中都會給出具體的錯誤資訊。
然後是「 線長 」(Length),也就是網線的長度。這裏面其實就和很多人的理解有偏差了。實際上福祿克測試儀所測試的是鏈路長度:
在測試的過程中包是從永久鏈路(permanent link)的開始位置到結束位置的一整條路線的長度。這裏面有兩個很重要的概念第一個是水平電纜(Horizontal cabling),水平電纜實際上是指埋在墻裏或者是放置在走線橋架中的電纜,一般家用裝修的過程中這段電纜通常放置線上管中。第二個概念則是線纜「出口」,通常線纜的出口有兩種形式「配線架」或者「墻面模組」,之前有粉絲在回復中提到網線做水晶頭,如果用網線做水晶頭也不是不行,但這是一種應急的方式,做出來的叫做「跳線」也叫「修補程式線」,是從永久鏈路的出口到器材的一小段網線。這種「跳線」本身有自己的特性也有自己的測試方式。
用網線自己壓水晶頭其實都是很頭鐵的。原因在於從六類線開始,人依靠手工制作網線實際上就已經難以達到測試標準了。
所以這種「小白看了也會」的影片教程並不能真正教會你如何制作一條合格的網絡跳線,用應急方案去解決普遍問題這件事本身就是一個很坑人的舉動了,所以說在現在的網絡架構中不到萬不得已別自己做水晶頭。不但如此,其實作在市場上銷售的大部份機制網絡跳線也是很難達到測試標準的。
對於跳線的測試,福祿克測試儀有自己的測試模組:
跳線測試本質上要比鏈路測試還要嚴格,這裏就給廠商一個鉆空子的機會,很多聲稱透過福祿克測試的網絡跳線實際上是測試的中間的那一截網線,而且是使用鏈路測試的方式進行測試。而跳線兩端的水晶頭的材質、做工、網線的加工工藝對跳線的效能都有極大影響,但廠商並不會把自己生產的跳線按照跳線測試來生成報告,所以,你看到的很多跳線的福祿克測試其實就是一張廢紙。
再然後就是電阻(Resistance)網絡鏈路的電阻由兩個部份左右,一個是網線本身,另一個則是網絡模組的電阻。除了網線的長度越長電阻越大之外還有一點就是網線的材質。通常網線是要無氧銅或者單晶無氧銅來作為芯線材料的,這種材料可以保障網線的電阻最小化,但是有不良商家使用銅包鋁的材料制作網線,也就是在鋁線外部再鍍一層銅。這種材料的電阻就相當大了——銅的電阻率是1.6;鋁的電阻率是2.5。本質上網線的訊號傳輸就是電傳輸,電阻的影響對網絡的質素至關重要。通常一個永久鏈路的電阻都會被控制在100歐姆以內。
另一個則是網絡模組的電阻通常優秀的網絡模組的電阻在20毫歐姆的範圍內,但是一些粗制濫造的模組本身的電阻可能高達幾歐姆,這個是量級的差別了,但至今iN自己也沒搞明白模組怎麽能測出這麽大的電阻來……
以上的這些部份實際上是物理性質的測試。剩下的福祿克測試儀就是在對路線進行訊號測試了,主要有這麽幾個方面:
傳輸延遲 (Propagation Delay),一方面是電訊號線上路中本身的延遲特性,畢竟任何東西都不會瞬間移動,另一方面則是電纜本身的電感特性造成的訊號延遲,這就和電纜的設計有關系了。通常,延遲應該在5-45微秒的範圍內。我們做一個簡單的數學題,電訊號在銅介質中傳播的速度大約為13萬公裏/秒,換算到100米的網線上也就只有0.77微秒,而合理的延遲範圍是5-45微秒,大家就可以知道網線的設計帶來的感性延遲是占多大的比例了。
延遲偏差 (Delay Skew),剛剛我們來說的傳輸延遲是一根芯線上的延遲,但要知道每根網線是由8根芯線組成的,這8根芯線是否能保持一致而沒有偏差呢?由於網絡雙絞線的絞距不同,在外觀上看到的一根網線實際上內部的芯線絕對長度是不一樣的,這樣的偏差也會導致不同的芯線在傳輸過程中有不同的延遲。通常延遲偏差會被限制在納秒級別,一些設計不當的網線往往會產生更大的延遲偏差,這就導致了很多嚴重依賴於網絡延遲的高速套用例如RDMA出現響應上的錯誤。
衰減 (Attenuation),要知道網絡訊號是一個以高低電平驅動的波。在長距離傳輸的時候在網線上是有能量損耗的。電能會被轉化為熱能。
隨著網線距離的增加,波的頻率不變但是振幅會降低。這就是最直觀的衰減解釋。當振幅降低到不可檢測的閾值之後,實際上網絡路線就難以傳輸訊號了。當然了這個衰減和網線長度有關也和網線的設計甚至材質有很大關聯性。
串擾 (Crosstalk),串擾英文很有意思叫做「交叉說話」,這是之前模擬電話的時代出現的問題,在有的情況下一部電話正在通話,忽然聽到其他人的說話聲。在模擬電話時代這件事很常見於是就有了「交叉說話」的專有詞匯,在漢語語境中也有「電話竄線」的說法,說的都是一件事。對於網線的「串擾」主要是指在網絡訊號傳輸的過程中一對芯線收到了另外一對芯線上的電磁訊號幹擾,將原來這對芯線上的波形疊加上了相鄰芯線上的波形。波形壞了,那麽數據的傳輸也就會出現問題了。
串擾是網絡訊號傳輸的最為致命的問題,網線的設計就圍繞著消除內部串擾和外部電磁幹擾來做成的雙絞線結構和附帶遮蔽層的結構。
在福祿克測試儀中有一個專門的測試計算結果叫做「 衰減串擾比 」(ACR,Attenuation-to-Crosstalk Ratio),在大多數情況下這個測試的結果應該維持在20dB以上,如果不能達標,最簡單的處理方式就是替換網線了。
圍繞著串擾還有兩個測試專案分別叫做近端串擾(NEXT,Near-End Crosstalk)和遠端串擾(FEXT,Far-End Crosstalk),分別是在訊號源處的原生串擾和在遠端的終點附近的導線上產生電磁耦合,導致訊號從一個導線傳輸到另一個導線上的幹擾。NEXT主要是由於在訊號源的位置上電平高功率大所致,而FEXT的主要原因則是網線末端的天線效應。這兩種串擾的形成實際上就和「做網線」這件事息息相關了。無論是打模組還是做水晶頭,不規範的操作和不合格的產品都會導致近遠端串擾的加大。這也是為什麽iN前陣子說到兆龍的這條網線「深得吾心」的原因了:
它的設計就是為了解決近遠端串擾的一個舉措。
回到實際的套用場景,當你發現這個數值上不合格的時候,實際上是可以依靠重新制作網絡端點接頭的部份來獲得明顯的改善的,並不需要一定得將整條網線替換掉。
返回損耗 (Return Loss),剛剛說了,網線上傳輸的是脈沖訊號。脈沖訊號實際上也是一種波,波的特性就會作用於咱們說的返回損耗的話題中。波在傳播的過程中遇到不同介質的時候會發生反射和折射現象,這件事在電學上依舊適用。當網線介質不均勻或者阻抗發生變化的時候(例如接頭部份)就會有一部份電磁波會被反射回來。
這時候反射的電磁波就會和這根線上所承載的電磁波發生幹涉(也是波的特性),改變原始訊號波形。通俗的說波形變了數據的傳輸也就失敗了。回波在任何線纜中都會出現,但是依靠電纜的設計是可以在一定程度上消除的。但是消除是有過程的,這也就導致了網絡電纜是有最短長度的。消除是一方面,減少回波的產生則是另一方面,這裏就要求電纜的電阻盡量均一也就是阻抗平均度較高,其次則是要求在制作的時候盡量符合規範。
實際上,大多數小廠牌的機制跳線回波這一點上做的都不好,原因就在於不斷的加大產量降低器材本身的維護和偵錯,導致網線接頭部份制作粗糙所致。
最後就是 插入損耗 (Insertion Loss)了。這是衡量整體網絡路線的訊號在透過連結器、配線和器材時的訊號損耗。插入損耗通常以分貝(dB)為單位表示。
插入損耗涉及訊號透過網絡中的連結器和其他插入點時發生的訊號減弱。較低的插入損耗表示連線點對訊號的影響較小,是網絡連線設計中所追求的理想狀態。
如果網線的質素ok,那麽更多的插入損耗的問題實際上還來自於制作網了鏈路的時候的施工過程。
一方面要求零件合格,另一方面要求的是施工規範且對於長期環境下應力的處理得當。對於機制線纜來說則是工藝、材質、防腐蝕性的要求。
一般的情況下福祿克測試儀在測網線的時候也就是這麽點內容,只不過現在的網絡並不僅僅依賴於網絡器材和網絡路線的施工質素。在網絡協定的層面上,當網絡質素出現問題的時候往往在協定規範內都會有重試重發的機制。
簡單的說就是你發了10000個封包如果不能保證10000個封包都能完成發送,怎麽著也能保證8000個封包到達目的地吧?這時候網絡協定就會再將失敗的2000個封包進行重發,這2000個封包又只有300個沒有到達目的地,那麽好300個再重發……
在協定的容錯機制下我們就能看到發送了一個檔雖然有點慢,但是還是可以整個發到另外的一台機器上。
所以這也是大量劣質網線充斥市場的主要原因。畢竟作為普通使用者即使是拿到手中的網線完全不合格,只要能通,大部份使用者就不會具備辨識網線好壞的能力,而價格十幾萬的福祿克測試儀,因此大部份家庭選擇網線的事情也成了瞎貓碰死耗子撞大運的行為。