物理层

物理层功能及特性

一、物理层功能

物理层考虑的是怎样才能连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流，而不是指具体的传输媒体。进一步讲就是，物理层的作用是要尽可能的屏蔽掉计算机网络中的硬件设备和传输媒体的差异，毕竟世界上有那么多硬件设备制造商，我们上网使用的手段也很多，硬件当然是种类繁多了。物理层要做的就是尽可能屏蔽掉这种差异，这样就可以使数据链路层只需要考虑如何完成本层次的协议和服务，而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。用于物理层的协议也同常称之为规程。

二、物理层解决的问题

尽可能屏蔽掉物理设备、传输媒体和通信手段的不同。将所有数据变成相同的比特流

给链路层在一条物理的传输媒体上传送和接受比特流的能力。将标准比特流传给链路层

在两个相邻的系统之间唯一的标识数据电路

三、物理层特性

传输方式：

1、链接方式：点到点（两台设备互连），点到多点（和多个设备互连）

2、通信方式：

单工（设备a可以访问设备b，但b不能访问a）

半双工（设备a可以访问设备b，b也可以访问a，但是同时只能向一个方向发送，即a向b传输数据时，b就不能向a传输数据）

全双工（可以同时发送，例如打电话）

3、位传输方式：

串行：比特流按照先传输低位再传输高位的原则传输。这样如果是一个字节的数据（8位）就需要分8次传输，因此这样的传输效率并不高，但是目前市场上外部通信都是这种方式。

并行：一个数据包的各位是同时传输的，比如一个六位的二进制比特流101101，在传输时是高位和低位同时传输的，这样的传输效率是相当高的。

4、物理层特性

a、机械特性：机械特性规定了网络连接时所需接插件的规格尺寸、引脚数量和排列情况等

b、电气特性：电气特性规定了在物理连接上传输bit流时线路上信号电平的大小、阻抗匹配、传输速率距离限制等

c、功能特性：功能特性是指对各个信号先分配确切的信号含义，即定义了DTE（数据终端设备）和DCE（数据通信设备）之间各个线路的功能

d、规程特性：过程特性定义了利用信号线进行bit流传输的一组操作规程，是指在物理连接的建立、维护、交换信息时，DTE和DCE双方在各电路上的动作系列。

5、传输介质

a、双绞线（网线？）

设备的RJ45接口分为MDI和MDIX两类

通常，主机和路由器的接口属于MDI

  交换机和集线器的接口属于MDIX

链接原则：同类型接口互联，使用交叉线；不同类型接口互连用直连线。（现在主机和网络设备不需要分交叉线和直连线）

b、同轴电缆（目前很少，监控设备可能还用）

宽带、基带

c、光纤

特点：依靠光波承载信息，不会有信息的外溢，安全；高传送速率，通信容量大；传输损耗小，适合长距离传输；抗雷电和电磁干扰性能好，保密性好，轻便

分为多模光纤（500米），单模光纤（1000米以上）

d、无线介质（信号在大气或外层空间）

主要城域网、局域网（wifi协议、3G、4G）

使用电磁波或光波携带信息

优缺点：

无需物理连接，适用于长距离或不便布线的场合；

易受干扰，反射，为障碍物所阻隔。

主要类型：无线电、地面微波，通信卫星，红外线。