tcp/ip協(xié)議族中“物理層”在物理介質(zhì)上發(fā)送二進制流。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境；物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸二進制位流時線路上信號電壓高低、阻抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等。

本教程操作環(huán)境：windows10系統(tǒng)、Dell G3電腦。

tcp/ip協(xié)議族中“物理層”在物理介質(zhì)上發(fā)送二進制流。

物理層（或稱物理層，Physical Layer）是計算機網(wǎng)絡(luò)OSI模型中最低的一層。物理層規(guī)定:為傳輸數(shù)據(jù)所需要的物理鏈路創(chuàng)建、維持、拆除，而提供具有機械的，電子的，功能的和規(guī)范的特性。簡單的說，物理層確保原始的數(shù)據(jù)可在各種物理媒體上傳輸。局域網(wǎng)與廣域網(wǎng)皆屬第1、2層。

物理層是OSI的第一層，它雖然處于最底層，卻是整個開放系統(tǒng)的基礎(chǔ)。物理層為設(shè)備之間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體及互連設(shè)備，為數(shù)據(jù)傳輸提供可靠的環(huán)境。如果您想要用盡量少的詞來記住這個第一層，那就是“信號和介質(zhì)”。

物理層要解決的主要問題：

（1）物理層要盡可能地屏蔽掉物理設(shè)備和傳輸媒體，通信手段的不同，使數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務。

（2）給其服務用戶（數(shù)據(jù)鏈路層）在一條物理的傳輸媒體上傳送和接收比特流（一般為串行按順序傳輸?shù)谋忍亓鳎┑哪芰?，為此，物理層應該解決物理連接的建立、維持和釋放問題。 （3）在兩個相鄰系統(tǒng)之間唯一地標識數(shù)據(jù)電路。 [2]

物理層主要功能：為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)通路、傳輸數(shù)據(jù)。

1.為數(shù)據(jù)端設(shè)備提供傳送數(shù)據(jù)的通路，數(shù)據(jù)通路可以是一個物理媒體，也可以是多個物理媒體連接而成。一次完整的數(shù)據(jù)傳輸，包括激活物理連接，傳送數(shù)據(jù)，終止物理連接。所謂激活，就是不管有多少物理媒體參與，都要在通信的兩個數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來，形成一條通路。

2.傳輸數(shù)據(jù)，物理層要形成適合數(shù)據(jù)傳輸需要的實體，為數(shù)據(jù)傳送服務。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過，二是要提供足夠的帶寬（帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過的比特（BIT）數(shù)），以減少信道上的擁塞。傳輸數(shù)據(jù)的方式能滿足點到點，一點到多點，串行或并行，半雙工或全雙工，同步或異步傳輸?shù)男枰?/p>

3. 完成物理層的一些管理工作。

物理層的接口的特性

反映在物理接口協(xié)議中的物理接口的4個特性是機械特性、電氣特性、功能特性與規(guī)程特性。

（1）機械特性

指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引線數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等。這很像平時常見的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴格的規(guī)定。

（2）電氣特性

指明在接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓的范圍。

物理層的電氣特性規(guī)定了在物理連接上傳輸二進制位流時線路上信號電壓高低、阻抗匹配情況、傳輸速率和距離的限制等．早期的電氣特性標準定義物理連接邊界點上的電氣特性，而較新的電氣特性標準定義的都是發(fā)送器和接收器的電器特性，同時還給出了互連電纜的有關(guān)規(guī)定．比較起來，較新的標準更有利于發(fā)送和接收線路的集成化工作．物理層接口的電氣特性主要分為三類：非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。

非平衡型的信號發(fā)送器和接收器均采用非平衡方式工作，每個信號用一根導線傳輸，所有信號共用一根地線．信號的電平是用+5V～+15V，表示二進制"0"，用-5V～-15V，表示二進制"1"．信號傳輸速率限于20Kbps以內(nèi)，電線長度限于15M以內(nèi)．由于信號線是單線，因此線間干擾大，傳輸過程中的外界干擾也很大。

在新的非平衡型標準中，發(fā)送器采用非平衡方式工作．接收器采用平衡方式工作（即差分接收器）．每個信號用一根導線傳輸．所有信號共用兩根地線，即每個方向一根地線．信號的電平使用+4v~+6v表示二進制"0"，用－4V～－6V表示二進制"1"．當傳輸距離達到1000M時，信號傳輸速率在3kbps以下，隨著傳輸速率的提高，傳輸距離將縮短．在10M以內(nèi)的近距離情況下，傳輸速率可達300kbps。由于接收器采用差分方式接收，且每個方向獨立使用信號地，因此減少了線間干擾和外界干擾．

新的平衡型標準規(guī)定，發(fā)送器和接收器均以差分方式工作，每個信號用兩根導線傳輸，整個接口無需共用信號就可以正常工作，信號的電平由兩根導線上信號的差值表示．相對于某一根導線來說，差值在+4V～+6V表示二進制"0"，差值在－4V～－6V表示二進制"1"．當傳輸距離達到1000M時，信號傳輸率在100kbps以下；當在10m以內(nèi)的近距離傳輸時，速率可達10Mbps。由于每個信號均使用雙線傳輸，因此線間干擾和外界干擾大大削弱，具有較高的抗共模干擾能力。

（3）功能特性

規(guī)定了接口信號的來源、作用以及其他信號之間的關(guān)系。即物理接口上各條信號線的功能分配和確切定義。物理接口信號線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時線和地線。

DTE/DCE標準接口的功能特性主要是對各接口信號線作出確切的功能定義，并確定相互間的操作關(guān)系。對每根接口信號線的定義通常采用兩種方法：一種方法是一線一義法，即每根信號線定義為一種功能，CCITT V24、EIA RS-232-C、EIA RS-449等都采用這種方法；另一種方法是一線多義法，指每根信號線被定義為多種功能，此法有利于減少接口信號線的數(shù)目，它被CCITT X。21所采用。

接口信號線按其功能一般可分為接地線、數(shù)據(jù)線、控制線、定時線等類型。對各信號線的命名通常采用數(shù)字、字母組合或英文縮寫三種形式，如EIA RS-232-C采用字母組合，EIA RS-449采用英文縮寫，而CCITT V。24則以數(shù)字命名。在CCITT V。24建議中，對DTE/DCE接口信號線的命名以1開頭，所以通常將其稱為100系列接口線，而用于DTE/ACE接口信號線命名以2開頭，故將它稱做200系列接口信號線。

（4）規(guī)程特性

定義了再信號線上進行二進制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過程，包括各信號線的工作順序和時序，使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿伞?/p>

DTE/DCE標準接口的規(guī)程特性規(guī)定了DTE/DCE接口各信號線之間的相互關(guān)系、動作順序以及維護測試操作等內(nèi)容。規(guī)程特性反映了在數(shù)據(jù)通信過程中，通信雙方可能發(fā)生的各種可能事件。由于這些可能事件出現(xiàn)的先后次序不盡相同，而且又有多種組合，因而規(guī)程特性往往比較復雜。描述規(guī)程特性一種比較好的方法是利用狀態(tài)變遷圖。因為狀態(tài)變遷圖反映了系統(tǒng)狀態(tài)的變遷過程，而系統(tǒng)狀態(tài)遷移正是由當前狀態(tài)和所發(fā)生的事件（指當時所發(fā)生的控制信號）所決定的。

不同的物理接口標準在以上4個重要特性上都不盡相同。實際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的是物理接口標準有EIA-232-E、EIA RS-449和CCITT的X。21建議。EIA RS-232C仍是目前最常用的計算機異步通信接口。