计算机网络：物理层 —— 物理层概述

物理层（Physical Layer）是OSI（Open Systems Interconnection）模型的第一层，负责提供原始比特流传输的服务。它定义了硬件接口的电气、机械、功能和过程特性，以实现比特流在物理介质上的透明传输。

物理层功能

物理层的功能就是在各种传输媒体上传输比特 1 和 0，进而给其上面的数据链路层提供“透明”的传输比特流的服务。也就是说，物理层考虑的是怎样才能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。

物理层为数据链路层屏蔽掉了各种传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感受不到这些差异，使得其只考虑本层的协议和服务。

物理层接口特性

可以将物理层的主要任务描述为确定与传输媒体的接口有关的一些特性

为了实现物理层的功能，其定义了与传输媒体的接口有关的一些特性。按相同接口标准生产的不同厂家的网络设备接口可以相互连接和通信。这些特性对于实现可靠的数据传输和有效的物理连接至关重要。

物理层接口的具体特性和标准可能因网络技术和标准的不同而有所变化。例如，以太网和 USB 接口具有不同的物理层特性和标准。

常见特性

1. 电气特性：物理层接口定义了数据传输所需的电气特性，包括信号电压范围、电流、阻抗匹配情况、时钟速率、传输速率、距离限制等。这些特性需要与传输介质相匹配，确保信号能够准确地传输和解码。

2. 机械特性：物理层接口规定了接口的物理连接方式、插槽形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置等，以确保设备之间能够正确地连接和固定。

3. 功能特性：物理层接口规定了接口电缆的各条信号线的作用，接口可以具备不同的功能特性，例如全双工、半双工、单工传输方式，以及错误检测和纠错功能等。这些特性可以提供数据传输的可靠性和性能优化。

4. 过程特性：物理层接口规定了在信号线上进行比特流传输的一组操作过程，包括各信号间的时序关系。

相关概念

1. 传输介质：物理层接口可以支持不同类型的传输介质，例如双绞线、同轴电缆、光纤等。不同的传输介质具有不同的传输速率、传输距离和抗干扰能力，物理层接口需要适应相应的介质。

2. 传输速率：物理层接口可以定义传输速率或带宽，即单位时间内传输的比特数。不同的物理层接口可以支持不同的传输速率，例如以太网的传输速率可以是 10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps等。

3. 抗干扰能力：物理层接口需要具备一定的抗干扰能力，以保证传输的可靠性。这包括抗电磁干扰、抗噪声、抗衰减等特性，以确保数据在传输过程中不受损坏或失真。

4. 灵活性和可扩展性：物理层接口应该设计灵活，并具备一定的可扩展性，以适应未来技术和网络需求的变化。这包括支持多种传输介质和传输速率的能力。