tcp/ip協(xié)議族中“物理層”在物理介質(zhì)上發(fā)送二進(jìn)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(jìn)制位流時(shí)線路上信號(hào)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(jìn)制流。

物理層（或稱(chēng)物理層，Physical Layer）是計(jì)算機(jī)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(jī)械的，電子的，功能的和規(guī)范的特性。簡(jiǎn)單的說(shuō)，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(gè)開(kāi)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(lái)記住這個(gè)第一層，那就是“信號(hào)和介質(zhì)”。

物理層要解決的主要問(wèn)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(jué)不到這些差異，只考慮完成本層的協(xié)議和服務(wù)。

（2）給其服務(wù)用戶(hù)（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?yīng)該解決物理連接的建立、維持和釋放問(wèn)題。 （3）在兩個(gè)相鄰系統(tǒng)之間唯一地標(biāo)識(shí)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(gè)物理媒體，也可以是多個(gè)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(gè)數(shù)據(jù)終端設(shè)備間連接起來(lái)，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(shí)體，為數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。一是要保證數(shù)據(jù)能在其上正確通過(guò)，二是要提供足夠的帶寬（帶寬是指每秒鐘內(nèi)能通過(guò)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(mǎn)足點(diǎn)到點(diǎn)，一點(diǎn)到多點(diǎn)，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(gè)特性是機(jī)械特性、電氣特性、功能特性與規(guī)程特性。

（1）機(jī)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(shí)常見(jiàn)的各種規(guī)格的電源插頭的尺寸都有嚴(yán)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(jìn)制位流時(shí)線路上信號(hào)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(biāo)準(zhǔn)定義物理連接邊界點(diǎn)上的電氣特性，而較新的電氣特性標(biāo)準(zhǔn)定義的都是發(fā)送器和接收器的電器特性，同時(shí)還給出了互連電纜的有關(guān)規(guī)定．比較起來(lái)，較新的標(biāo)準(zhǔn)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(lèi)：非平衡型，新的非平衡型和新的平衡型。

非平衡型的信號(hào)發(fā)送器和接收器均采用非平衡方式工作，每個(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線傳輸，所有信號(hào)共用一根地線．信號(hào)的電平是用+5V～+15V，表示二進(jìn)制"0"，用-5V～-15V，表示二進(jìn)制"1"．信號(hào)傳輸速率限于20Kbps以?xún)?nèi)，電線長(zhǎng)度限于15M以?xún)?nèi)．由于信號(hào)線是單線，因此線間干擾大，傳輸過(guò)程中的外界干擾也很大。

在新的非平衡型標(biāo)準(zhǔn)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(gè)信號(hào)用一根導(dǎo)線傳輸．所有信號(hào)共用兩根地線，即每個(gè)方向一根地線．信號(hào)的電平使用+4v~+6v表示二進(jìn)制"0"，用－4V～－6V表示二進(jìn)制"1"．當(dāng)傳輸距離達(dá)到1000M時(shí)，信號(hào)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?xún)?nèi)的近距離情況下，傳輸速率可達(dá)300kbps。由于接收器采用差分方式接收，且每個(gè)方向獨(dú)立使用信號(hào)地，因此減少了線間干擾和外界干擾．

新的平衡型標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，發(fā)送器和接收器均以差分方式工作，每個(gè)信號(hào)用兩根導(dǎo)線傳輸，整個(gè)接口無(wú)需共用信號(hào)就可以正常工作，信號(hào)的電平由兩根導(dǎo)線上信號(hào)的差值表示．相對(duì)于某一根導(dǎo)線來(lái)說(shuō)，差值在+4V～+6V表示二進(jìn)制"0"，差值在－4V～－6V表示二進(jìn)制"1"．當(dāng)傳輸距離達(dá)到1000M時(shí)，信號(hào)傳輸率在100kbps以下；當(dāng)在10m以?xún)?nèi)的近距離傳輸時(shí)，速率可達(dá)10Mbps。由于每個(gè)信號(hào)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(hào)的來(lái)源、作用以及其他信號(hào)之間的關(guān)系。即物理接口上各條信號(hào)線的功能分配和確切定義。物理接口信號(hào)線一般分為數(shù)據(jù)線、控制線、定時(shí)線和地線。

DTE/DCE標(biāo)準(zhǔn)接口的功能特性主要是對(duì)各接口信號(hào)線作出確切的功能定義，并確定相互間的操作關(guān)系。對(duì)每根接口信號(hào)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(hào)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(hào)線被定義為多種功能，此法有利于減少接口信號(hào)線的數(shù)目，它被CCITT X。21所采用。

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

（4）規(guī)程特性

定義了再信號(hào)線上進(jìn)行二進(jìn)制比特流傳輸?shù)囊唤M操作過(guò)程，包括各信號(hào)線的工作順序和時(shí)序，使得比特流傳輸?shù)靡酝瓿伞?/p>

DTE/DCE標(biāo)準(zhǔn)接口的規(guī)程特性規(guī)定了DTE/DCE接口各信號(hào)線之間的相互關(guān)系、動(dòng)作順序以及維護(hù)測(cè)試操作等內(nèi)容。規(guī)程特性反映了在數(shù)據(jù)通信過(guò)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(fù)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?yàn)闋顟B(tài)變遷圖反映了系統(tǒng)狀態(tài)的變遷過(guò)程，而系統(tǒng)狀態(tài)遷移正是由當(dāng)前狀態(tài)和所發(fā)生的事件（指當(dāng)時(shí)所發(fā)生的控制信號(hào)）所決定的。

不同的物理接口標(biāo)準(zhǔn)在以上4個(gè)重要特性上都不盡相同。實(shí)際網(wǎng)絡(luò)中比較廣泛使用的是物理接口標(biāo)準(zhǔn)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(jì)算機(jī)異步通信接口。