2、物理层

2.1 通信基础

2.1.1 基本概念

        通信的目的是传输信息。数据是传送信息的实体，信号是数据的电气或电磁表现，是数据在传输过程中的存在形式。它们都有模拟或数字之分，模拟是连续的，数字是离散的。

        用固定时长的信号波形表示一个k进制数，这个时长内的信号称为码元，时长称为码元时长。

        按照通信双方信息交互方式看，通信方式分为三种：单向，双工，半双工。数据传输方式分为串行、并行两种。并行一般用于近距离通信。

        码元传输速率（波特率、调制速率）：数字通信系统每秒传输的码元数，单位为波特。
        信息传输速率（比特率）：每秒传输的比特数，单位比特/秒。
        带宽：网络的通信线路所能传输数据的能力，即最高数据里，单位为b/s。

2.1.2 信道的极限容量

        奈奎斯特定理：在理想低通（没有噪声，带宽有限）信道中，为了避免码间串扰，极限码元传输速率为2W，W是信道的频带带宽。
        香农定理：信道的极限数据传输速率=Wlog2(1+S/N)。W为信道频带带宽，S为信道内所传输信号的平均功率，N为信道内的高斯噪声功率，S/N为信噪比。
        香农定理相比奈奎斯特定理，考虑了信噪比。

2.1.3 编码与调制

        常用数字编码方式：归零，非归零，反向非归零，曼彻斯特，差分曼彻斯特。

        模拟转数字，需要经过：采样，量化，编码。
        数字转模拟有三种方式：调幅、调频、调相。

2.2 传输介质

        主要分为导向传输介质、非导向传输介质。
        常见的传输介质有：双绞线，同轴电缆，光纤，无线传输介质（无线电波，微波，红外光，激光等）。
        对物理层而言，需要考虑如何在传输介质上传输比特流，需要尽可能屏蔽硬件设备差异、传输介质种类差异、通信方式差异等。物理层需要尽量让数据链路层感觉不到这些差异，因此对传输介质的接口需要进行相关的限制。接口的主要特性包括：机械特性，电气特性，功能特性，过程特性。

2.3 物理层设备

        中继器：放大、整形并转发信号，以消除信号经过一长段电缆后产生的失真和衰退，使信号的波形和强度达到所需的要求，进而扩大网络传输的距离。
        5-4-3规则：在采用粗同轴电缆的10BASE5以太网规范中，互相串联的中继器的个数不超过4个，而且用4个中继器串联的5段通信介质中，只有3段可以挂接计算器，其余两段只能用作扩展通信范围的链路段，不能挂接计算器。

        集线器：多端口中继器，不能划分冲突域。