Ethernet Cable / Pinout

このページで学ぶこと

• RJ-45 Pinout
• Straight-through Cable
• Crossover Cable
• T568A / T568B
• 10/100BASE-T Pairing
• 1000BASE-T Four-Pair Use
• Auto-MDI/MDIX
• Fiber Polarity

1. RJ-45のピン配置とは

銅線Ethernetで一般的に使用される8ピンのコネクタは、CCNAでは通常 RJ-45 と呼ばれます。

正面から見ると、8本の接点が並んでいます。

RJ-45

ピン
1  2  3  4  5  6  7  8
│  │  │  │  │  │  │  │
└───────────────────────┘

ピン配置（Pinout） とは、

「どのピンへ、どの導線や信号を割り当てるか」

という対応関係です。

ケーブル障害を診断するときは、

ケーブルが接続されている
        ↓
ピンが存在している

だけを見るのではありません。

必要な導線ペアが
正しいピンへ終端されているか

を確認します。

10BASE-T / 100BASE-TXでは、主として次のピンをデータ通信に使用します。

ただし、

ピン1/2がいつでも送信で、3/6がいつでも受信

と覚えてはいけません。

送信と受信の役割は、MDI / MDI-Xによって異なります。

2. MDIとMDI-X

従来の10BASE-T / 100BASE-TXでは、接続する機器によって送信ペアと受信ペアの位置が異なります。

代表的には、

• PCやルーターなど：MDI
• スイッチやハブなど：MDI-X

として考えます。

従来型の構成では、次のようになります。

そのため、

MDI                 MDI-X

1/2 Tx ───────────→ 1/2 Rx
3/6 Rx ←─────────── 3/6 Tx

のように、同じピン番号同士を接続するストレートスルーケーブルでも、送信側と受信側を対応させられます。

重要なのは、

同じ番号のピンを接続すること自体ではなく、送信信号を相手の受信側へ届けること

です。

3. T568AとT568B

ツイストペアケーブルをRJ-45へ終端するときの代表的な配線規格として、

• T568A
• T568B

があります。

両者では、オレンジのペアと緑のペアの位置が入れ替わります。

T568A

T568B

比較すると、

T568A
1-2 = 緑ペア
3-6 = オレンジペア

T568B
1-2 = オレンジペア
3-6 = 緑ペア

となります。

青ペアと茶ペアの位置は同じです。

試験では色順だけを覚えるのではなく、

ケーブル両端の配線規格を比較して、どのような配線になっているか判断する

ことが重要です。

4. ストレートスルーケーブル

ストレートスルーケーブル（Straight-through Cable） では、両端で同じ配線規格を使用します。

代表例は、

T568A ───── T568A

または、

T568B ───── T568B

です。

この場合、同じ番号のピン同士が接続されます。

側A          側B

1 ───────── 1
2 ───────── 2
3 ───────── 3
4 ───────── 4
5 ───────── 5
6 ───────── 6
7 ───────── 7
8 ───────── 8

従来型Ethernetでは、

異なるMDIの役割を持つ機器

を接続するときにストレートスルーケーブルを使用します。

代表例は、

PC ───── スイッチ
ルーター ─ スイッチ

です。

PCやルーター側がMDI、スイッチ側がMDI-Xであれば、同じピン番号を接続することで送信と受信が対応します。

5. クロスオーバーケーブル

従来型の10BASE-T / 100BASE-TXで、同じMDIの役割を持つ機器同士をストレートスルーケーブルで接続すると、送信ペア同士、受信ペア同士がつながる場合があります。

そこで、送信ペアと受信ペアをケーブル内部で交差させるのが、

クロスオーバーケーブル（Crossover Cable）

です。

従来型の10BASE-T / 100BASE-TXクロスオーバーでは、代表的に次のようになります。

側A          側B

1 ───────── 3
2 ───────── 6
3 ───────── 1
6 ───────── 2

つまり、

ペア 1/2
   ↕
ペア 3/6

を入れ替えます。

一方をT568A、もう一方をT568Bで終端した配線は、従来型10BASE-T / 100BASE-TXのクロスオーバーケーブルの代表例です。

T568A ───── T568B

従来型Ethernetでの代表的な接続例は、

スイッチ ───── スイッチ
PC ─────────── PC
ルーター ───── ルーター

です。

ただし、現在のEthernet機器ではAuto-MDI/MDIXが利用されることも多いため、

機器の種類だけを見てクロスオーバーケーブルが必要だと決めつけない

ことが重要です。

6. ストレートスルーとクロスオーバーを判断する原理

ケーブル種別を単純に暗記するのではなく、なぜペアを交差させるのかを理解します。

MDIとMDI-Xを接続する場合

MDI                          MDI-X

Tx 1/2 ───────────────────→ Rx 1/2
Rx 3/6 ←─────────────────── Tx 3/6

        ストレートスルー

もともと送信と受信の位置が反対になっているため、同じピン番号を結ぶことで通信できます。

MDI同士を接続する場合

MDI                          MDI

Tx 1/2 ────── X ─────────── Tx 1/2
Rx 3/6 ────── X ─────────── Rx 3/6

そのままでは送信同士、受信同士が接続されます。

そこでクロスオーバーケーブルによって、

Tx 1/2 ───────────────────→ Rx 3/6
Rx 3/6 ←─────────────────── Tx 1/2

となるようにペアを交差させます。

クロスオーバーの本質は、

送信ペアを相手側の受信ペアへ届けること

です。

7. 10BASE-T / 100BASE-TXは2ペアを使用する

10BASE-Tと100BASE-TXでは、データ通信に主として、

ピン1 / 2
ピン3 / 6

の2ペアを使用します。

そのため、

ピン4 / 5
または
ピン7 / 8

に問題があったとしても、10BASE-T / 100BASE-TXでは、その不良が直ちに通信不能として現れない場合があります。

たとえばケーブルテスターで、

1  OK
2  OK
3  OK
4  OPEN
5  OPEN
6  OK
7  OPEN
8  OPEN

と表示されたとします。

このケーブルを正常とは判断できません。

しかし、10BASE-T / 100BASE-TXでデータを運ぶ1/2・3/6のペアが正常であれば、

10 Mbpsまたは100 Mbpsではリンクが成立する可能性があります。

この違いは、1000BASE-Tの障害診断で重要になります。

8. 1000BASE-Tは4ペアすべてを使用する

1000BASE-T（Gigabit Ethernet） では、4ペアすべてをデータ通信に使用します。

つまり、8本すべての導線が関係します。

ペア

1 / 2   使用
3 / 6   使用
4 / 5   使用
7 / 8   使用

そのため、

100 Mbpsでは通信できる
しかし
1 Gbpsでは正常に通信できない

という症状がある場合、

10BASE-T / 100BASE-TXではデータ通信に使わないペアを含めてケーブルを確認する

という判断ができます。

たとえば、

1  OK
2  OK
3  OK
4  OPEN
5  OPEN
6  OK
7  OK
8  OK

であれば、10BASE-T / 100BASE-TXに必要なペアは成立していても、1000BASE-Tに必要な4ペアすべては正常ではありません。

そのため、

100 Mbps
→ 動作する可能性がある

1000 Mbps
→ ケーブルのペア不良を疑う

という切り分けができます。

重要なのは、

「100 Mbpsで動いているからケーブル全体が正常」と判断しない

ことです。

Ethernet方式によって使用するペア数が異なります。

9. ペア不良を診断する

ケーブルテスターなどでは、代表的に次のような異常を確認できます。

断線（Open）

導線が途中で切れている、または正しく終端されていない状態です。

ピン1 ───────── ピン1
ピン2 ─── X

           断線

通信に必要なペアで断線が発生していれば、リンクが成立しない原因になります。

短絡（Short）

本来は分離されている導線同士が電気的につながっている状態です。

導線A ──┐
        ├── 短絡
導線B ──┘

正常な信号伝送を妨げる原因になります。

誤配線（Miswire）

導線が本来とは異なるピンへ終端されている状態です。

想定

1 → 1

実際

1 → 3

ストレートスルーケーブルのつもりでも、ピンの対応関係が誤っていれば正常な配線にはなりません。

スプリットペア（Split Pair）

ピン番号上は導通していても、本来1組としてより合わされている2本を正しいペアとして使用していない状態です。

つまり、

導通している
=
正常なEthernetケーブル

とは限りません。

Ethernetでは、

正しいピン番号だけでなく、正しいペア構成

も重要です。

このページでは電気信号処理の詳細までは扱いませんが、

導通だけでなく、正しいペアとして終端されている必要がある

ことを押さえます。

10. Auto-MDI/MDIX

現在のEthernetポートでは、Auto-MDI/MDIX が利用される場合があります。

Auto-MDI/MDIXは、接続されたケーブルの送受信ペアの関係を判定し、必要に応じてポート内部でMDI / MDI-Xの関係を調整します。

対応する条件では、

ストレートスルー

でも、

クロスオーバー

でも通信できる場合があります。

たとえば、

スイッチ ───── スイッチ

という、従来であればクロスオーバーケーブルを使用する接続でも、Auto-MDI/MDIXが有効に動作していれば、ストレートスルーケーブルでリンクが成立する場合があります。

ただし、

Auto-MDI/MDIXが利用できるか、またどの条件で動作するかは機種やインターフェース設定によって異なる場合があります。

問題文や実機では、Auto-MDI/MDIXへの対応状況や設定状態を確認します。

速度やデュプレックスのネゴシエーションについては、次のページで扱います。

11. Auto-MDI/MDIXで補正できるものとできないもの

Auto-MDI/MDIXが調整するのは、

MDI / MDI-Xの送受信ペアの関係

です。

つまり、

ストレートスルーを使用するか
クロスオーバーを使用するか

という送受信ペアの関係を自動調整できる場合があります。

一方で、次のような物理的な配線不良を修復する機能ではありません。

• 断線（Open）
• 短絡（Short）
• スプリットペア（Split Pair）
• 不適切な終端
• 必要な導線そのものの欠損

したがって、

Auto-MDI/MDIX対応
        ↓
すべてのケーブル配線問題を無視できる

という理解は誤りです。

整理すると、

ストレートスルー / クロスオーバーの関係
→ Auto-MDI/MDIXで調整できる場合がある

物理的なペア不良
→ Auto-MDI/MDIXでは修復できない

となります。

12. 「100 Mbpsでは動くが1 Gbpsでは動かない」を診断する

このページで特に重要な症状です。

次の状態を考えます。

PC
 │
 │ 銅線ケーブル
 │
スイッチ

100 Mbps : Link Up
1 Gbps   : Linkしない

この状態だけから、

ケーブルが完全に断線している

とは考えにくくなります。

100 Mbpsで通信できているため、

100BASE-TXで使用するペアは機能している可能性

があります。

一方、1000BASE-Tでは4ペアすべてを使用します。

そこで、

100BASE-TXではデータ通信に使用しないペアを含むケーブル不良

を原因候補として確認できます。

診断の流れは、

100 Mbpsは正常
      ↓
100BASE-TXで使用するペアは
機能している可能性
      ↓
1 Gbpsでは異常
      ↓
1000BASE-Tで追加して使用する
ペアも確認
      ↓
4ペアすべてを
ケーブルテスターなどで確認

となります。

これは単なる規格の暗記ではありません。

症状から確認すべき配線箇所を絞り込む

ために使います。

13. ストレートスルー / クロスオーバーの問題を診断する

次の構成を考えます。

旧型スイッチ
    │
    │ ストレートスルー
    │
旧型スイッチ

Auto-MDI/MDIXなし

両方がMDI-Xで、Auto-MDI/MDIXも利用できない場合、ストレートスルーケーブルでは送信と受信のペアが適切に対応しません。

このような条件では、

クロスオーバーケーブルが必要

と判断できます。

一方、

スイッチ
   │
   │ ストレートスルー
   │
スイッチ

Auto-MDI/MDIXが有効

であれば、ストレートスルーケーブルでもリンクが成立する場合があります。

したがって、

同じ種類の機器同士

という情報だけから、

クロスオーバーでなければ通信できない

と決めつけません。

Auto-MDI/MDIXの対応状況と有効状態も確認します。

14. 光ファイバの極性

銅線だけでなく、光ファイバでも送信側と受信側の接続関係を確認する必要があります。

一般的な2芯の光ファイバ接続では、

• Tx：送信
• Rx：受信

を別々のファイバで接続します。

正常な関係は、

機器A                       機器B

Tx ───────────────────────→ Rx
Rx ←─────────────────────── Tx

です。

つまり、

送信側Txを、相手側Rxへ接続する

必要があります。

この送受信方向の対応関係を、ここでは**極性（Polarity）**として確認します。

15. 光ファイバの極性が正しくない場合

たとえば、

機器A                       機器B

Tx ───────────────────────→ Tx
Rx ←─────────────────────── Rx

のような接続では、送信された光が相手側の受信ポートへ届きません。

そのため、一般的な2芯の光ファイバリンクではリンクが成立しない原因になります。

確認すべき関係は、

ローカル Tx
→ リモート Rx

リモート Tx
→ ローカル Rx

です。

前のページでは、銅線と光ファイバという伝送媒体の違いを扱いました。

このページではさらに、

光ファイバの送受信方向が正しく接続されているか

まで確認します。

16. 銅線と光ファイバの配線診断を比較する

どちらも考え方の基本は同じです。

送信する信号
      ↓
正しい配線経路
      ↓
相手側の受信

になっているかを確認します。

17. 配線障害の確認手順

ケーブルやピン配置の問題を調査するときは、次のように整理します。

リンク / 速度に異常
        │
        ▼
使用している伝送媒体を確認
        │
        ├──────── 銅線
        │             │
        │             ▼
        │       ピン / ペアを確認
        │             │
        │       ┌─────┴─────┐
        │       │           │
        │ 10BASE-T /      1000BASE-T
        │ 100BASE-TX          │
        │       │           │
        │    2ペア        4ペア
        │       │           │
        │       └─────┬─────┘
        │             │
        │      配線 / ペア不良を確認
        │             │
        │      Auto-MDI/MDIXを確認
        │
        └──────── 光ファイバ
                      │
                      ▼
                  Tx / Rxを確認
                      │
                  極性を確認
                      │
                      ▼
             配線不整合の有無を判断

重要なのは、

発生している症状に応じて、確認すべきペアや接続関係を変える

ことです。

18. よくある誤判断

「ピン1/2はいつでもTx」

常にそうとは限りません。

従来型の10BASE-T / 100BASE-TXでは、MDIとMDI-Xで送信・受信ペアの位置が異なります。

「T568Aがストレートで、T568Bがクロスオーバー」

誤りです。

ストレートスルーかクロスオーバーかは、

ケーブル両端の組み合わせ

で判断します。

T568A - T568A
→ ストレートスルー

T568B - T568B
→ ストレートスルー

従来型の10BASE-T / 100BASE-TXでは、

T568A - T568B
→ クロスオーバー

の代表例になります。

「100 Mbpsで動くならケーブル全体が正常」

誤りです。

100BASE-TXは2ペアを使用しますが、1000BASE-Tでは4ペアすべてを使用します。

100BASE-TXで使用しないペアの不良が、100 Mbpsでは表面化しない場合があります。

「Auto-MDI/MDIXがあれば断線も直せる」

誤りです。

Auto-MDI/MDIXが調整するのは、MDI / MDI-Xの送受信ペアの関係です。

断線や短絡などの物理故障を修復する機能ではありません。

「光ファイバなら接続方向を考えなくてよい」

誤りです。

一般的な2芯の光ファイバ接続では、

Tx → Rx
Rx ← Tx

となるように送受信方向を確認します。

19. CCNAでの判断ポイント

このページでは、ピン番号だけを丸暗記するのではなく、問題文から次の情報を読み取ります。

10BASE-T / 100BASE-TXか
1000BASE-Tか

ストレートスルーか
クロスオーバーか

Auto-MDI/MDIXが利用できるか

どのペアに異常があるか

光ファイバのTx / Rxが
どのように接続されているか

そのうえで、

正常であるべき配線
        ↓
実際の配線
        ↓
差分を特定
        ↓
発生している症状と
一致するか判断

という流れで考えます。

まとめ

Ethernetケーブルの診断では、ケーブルが接続されていることだけでなく、

必要な信号が、正しいピンやペアを通って相手側へ届いているか

を確認します。

10BASE-T / 100BASE-TXでは、主として1/2と3/6の2ペアを使用します。

1000BASE-Tでは4ペアすべてを使用するため、

100 Mbpsでは動く
1 Gbpsでは動かない

という症状から、追加で使用されるペアを含むケーブル不良を疑うことができます。

ストレートスルーとクロスオーバーは、

送信ペアを相手側の受信ペアへ接続するための配線関係

として理解します。

Auto-MDI/MDIXが利用できる条件では、この送受信ペアの関係を自動調整できる場合があります。

ただし、断線や短絡、スプリットペアなどの物理的な配線不良を修復する機能ではありません。

光ファイバでは、一般的な2芯の接続について、

ローカル Tx → リモート Rx
ローカル Rx ← リモート Tx

となるように極性を確認します。

このページで身につける診断の基本は、

ピン / ペア / 極性を確認
        ↓
本来の配線と比較
        ↓
不整合を特定
        ↓
ケーブル配線を
障害原因候補として判断

です。