计算机网络 —— 物理层

1. 概述

物理层通过传输介质（如双绞线、同轴电缆、光纤等）将比特流从源系统传输到目的系统，解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输比特流，而不是指具体的传输媒体 。


物理层通过把上层的比特流(0、1的二进制流)转换为电压的高低、灯光的闪灭等物理信号，将数据传输出去。而接收端收到这些物理的信号以后在将这些电压的高低、灯光的闪灭恢复为比特流(0、1的二进制流)。

物理层主要解决如何在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，它并不关心具体传输的是何种数据，而是关注数据是如何通过物理介质进行传输的。物理层的主要任务包括确定与传输媒体的接口特性，如机械特性、电气特性、功能特性和过程特性。

• 机械特性：定义了网络设备之间物理连接的几何和物理尺寸、引脚数、形状、大小、插拔方式等，确保不同设备的物理接口能够正确无误地相互对接和匹配。
• 电气特性：规定了信号在传输介质上的编码方式以及信号的电压、电流强度、波形、频率范围等参数，确保接收方能准确识别并恢复发送方发出的比特序列。
• 功能特性：指物理层应该完成的基本功能，包括透明地传输比特流，确定数据传输速率（比特率）、信号的传输方向以及可能存在的错误检测机制等。
• 过程特性：描述了物理层在数据传输过程中的控制步骤和规程，如建立连接、激活传输、维持连接以及断开连接等一系列操作过程。

2. 编码技术

物理层最重要的作用就是将计算机中的比特流与电压的高低、灯光的闪灭之间的转换。发送端将0、1比特流转换为电压的高低、灯光的闪灭。接收端与之相反，需要将电压的高低、灯光的闪灭转换回0、1比特流。

编码是将0、1比特流转换为适合在传输介质传输的信号形式，常见的编码格式包括不归零制（NRZ）、归零制（RZ）、曼彻斯特编码等。编码技术可以提高数据的传输效率和可靠性。