一、概述

TCP/IP 在最初定義時(shí)，是一個(gè)四層的體系結(jié)構(gòu)，包括應(yīng)用層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、網(wǎng)絡(luò)接口層。不過從實(shí)質(zhì)上來講，TCP/IP只有最上面三層，因?yàn)樽钕旅娴木W(wǎng)絡(luò)接口層并沒有什么具有內(nèi)容。因此，在學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理時(shí)，往往采用折中的辦法，綜合了 OSI 和 TCP/IP 的優(yōu)點(diǎn)，采用了一種具有五層協(xié)議的體系結(jié)構(gòu)。

本篇文章著重講述處于五層體系結(jié)構(gòu)中最下面的物理層，翻了好幾本計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的書籍后，發(fā)現(xiàn)對物理層的描述都挺少的。
《圖解TCP/IP》書籍描述到，關(guān)于物理層的內(nèi)容一直無法統(tǒng)一定義。因?yàn)橹灰藗冊谖锢韺用嫔纤褂玫膫鬏斆浇椴煌?如使用網(wǎng)線或無線)，網(wǎng)絡(luò)的帶寬、 可靠性、 安全性、 延遲等都會(huì)有所不同， 而在這些方面又沒有一個(gè)既定的指標(biāo)。

但出于對整個(gè)五層協(xié)議的完整性的考慮，還是有必要拾取一些物理層的內(nèi)容進(jìn)行說明，這樣可以有助于對計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)原理的理解。

二、物理層的基本概念

物理層考慮的是，怎樣才能在連接各個(gè)計(jì)算機(jī)的傳輸媒體上傳輸數(shù)據(jù)的比特流，而不是指具體的傳輸媒體。

現(xiàn)有計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的硬件設(shè)備和傳輸媒體的種類非常多，通信手段也有許多不同方式。物理層的作用就是要盡可能屏蔽掉這些傳輸媒體和通信手段的差異，使上面的數(shù)據(jù)鏈路層感覺不到這些差異，這樣就可以使數(shù)據(jù)鏈路層只專注于本層的協(xié)議和服務(wù)。

物理層的主要任務(wù)：確定與傳輸媒體接口有關(guān)的一些特性，如：

• 機(jī)械特性：接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數(shù)目和排列、固定和鎖定裝置等
• 電氣特性：接口電纜的各條線上出現(xiàn)的電壓范圍。
• 功能特性：某條線出現(xiàn)某一電平的電壓的意義；
• 過程特性：指明對于不同功能的各種可能事件的出現(xiàn)順序。

三、物理層下面的傳輸媒體

傳輸媒體也稱傳輸介質(zhì)或傳輸媒介，是數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)中在發(fā)送器和接收器之間的物理通路。一般可分為兩大類：導(dǎo)引型傳輸媒體、導(dǎo)引型傳輸媒體。導(dǎo)引型傳輸媒體中，電磁波被導(dǎo)引沿著固定媒體傳播；非導(dǎo)引傳輸媒體中電磁波的傳輸常被稱為無線傳輸。

??3.1 導(dǎo)引型傳輸媒體

1、雙絞線
雙絞線是最便宜且最常用的導(dǎo)引型傳輸媒體。雙絞線由兩根絕緣的銅線組成，每根大約1毫米粗， 以規(guī)則的螺旋狀排列著。這兩跟線被絞合起來，以減少相鄰導(dǎo)線的電池干擾。

模擬傳輸和數(shù)字傳輸都可使用雙絞線，通信距離一般為幾公里到十幾公里。

雙絞線的分類

2、同軸電纜
同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體銅質(zhì)芯線（單股實(shí)心線或多股絞合線）、絕緣體、網(wǎng)狀編織的外導(dǎo)體屏蔽層、以及保護(hù)塑料外層所組成。

同軸電纜具有很好的抗干擾性，被廣泛用于傳輸較高速率的數(shù)據(jù)。

在局域網(wǎng)發(fā)展初期，曾廣泛地使用同軸電纜作為傳輸媒體。后來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在局域網(wǎng)領(lǐng)域基本都采用雙絞線作為傳輸媒體。目前，同軸電纜主要用于有線電視網(wǎng)的居民小區(qū)中。

3、光纖
光纖是一種細(xì)而柔軟的、能夠?qū)б饷}沖的媒體，每個(gè)脈沖表示一個(gè)比特。

光纖通常由非常透明的石英玻璃拉成細(xì)絲，主要由纖芯和包層構(gòu)成雙層通信圓柱體。纖芯很細(xì)，其直徑只有8~100微米。光波正是通過纖芯進(jìn)行傳導(dǎo)的。

光纖的特點(diǎn)：

• 傳輸損耗小、中級距離長，對遠(yuǎn)距離傳輸特別經(jīng)濟(jì)
• 抗雷電和電磁干擾性能好。
• 無串音干擾，保密性好，也不易被竊聽或截取數(shù)據(jù)。
• 體積小、重量輕、通信容量大。
  

??3.2 非導(dǎo)引型傳輸媒體

1、陸地?zé)o線電信道
無線電信道承載電磁譜中的信號，不需要安裝物理線路，并具有穿透墻壁，提供與移動(dòng)用戶的連接以及長距離承載信號的能力，因而成為一種有吸引力的媒體。

無線電信道可以大致分為三種：一類運(yùn)行在很短的距離；另一類運(yùn)行在局域，通?？缭綌?shù)十米到幾百米；第三類運(yùn)行在廣域，跨越數(shù)萬米。

2、衛(wèi)星無線電信道
一顆通信衛(wèi)星連接地球上兩個(gè)或多個(gè)微波發(fā)射器/接收器，它們被稱為地面站。

總結(jié)：
本文章主要介紹物理層的一些概念和一些計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的傳輸媒體。由于物理層并沒有一個(gè)很明確的定義，所以文章可能存在疏漏，以后學(xué)習(xí)過程中，有相關(guān)知識(shí)再不斷補(bǔ)充進(jìn)來。

參考資料：
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》第7版 謝希仁 編著
《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)-自頂向下方法》第7版
《圖解TCP/IP》第5版
文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-447864.html

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