网络协议底层原理（四）：物理层

一、网络分层

• 1. 为了更好的促进互联网的发展，国际标准化组织制定了网络互联模型，如下图所示，也就是常说的OSI参考模型，但是日常生活中用到的却是TCP/IP四层模型，为了方便学习研究，我们将网络接口层拆成物理层和数据链路层，也就是下图最右边的五层参考模型
     
     OSI参考模型

• 2. 数据传输的过程就像下图所示，从应用层开始，一层一层往下传，并层层打包数据，然后通过物理层发送出去，在从下往上层层解包，最终传输给应用层

     
     
     数据传输过程
• 3. 前人按照参考模型已经给各层实现好了各种协议，如下图所示，我们常用的HTTP协议处于应用层，TCP协议处于传输层，IP协议处于网络层，这些协议都是按照模型中既定好的标准进行实现的；每层数据的叫法也不一样，应用层的数据一般叫做报文，传输层的数据叫做段，网络层的数据叫做包，数据链路层的数据叫做帧，物理层的数据叫做比特流
     
     每层的协议和单位

二、物理层

• 1. 物理层定义了接口标准、线缆标准、传输速率、传输方式等参数，如下图所示：
     
     image.png
• 2. 我们日常上网传输的数据都是通过这些电缆、交换机、路由器等进行传输的，物理层就是定义了这些设备的标准，大家都按照这个标准进行制造硬件，这样大家的设备就可以互相通信
• 3. 数据传输的过程中有两种信号：模拟信号、数字信号，模拟信号是连续的信号，适合长距离传输，但是抗干扰能力差；数据信号是离散的信号，适合短距离传输，抗干扰能力强；信号的本质其实就是用二进制数字对信息的描述，信号的波峰代表1，波谷代表0；
     
     模拟信号.png
     
     
     数字信号.png

• 4. 所以日常生活中，我们经常在电脑和路由器之间使用数字信号，在路由器和路由器之间使用光纤发送模拟信号，如下图所示，这里光电转化器就是猫

     
     
     数据通讯模型

• 5.一条传输介质，例如网线，可以有多个信道，所谓信道就是信息的通道，根据信道的多少分为：单工通信、半双工通信、全双工通信：

  • 单工通信，一条介质只有一个信息传输通道，信号只能往一个方法传输，任何时候都不能改变信号的传输方向，例如无线电广播、有线电视广播等

  • 半双工通信，虽然只有一个信道，但是信号可以双向传输，就是只能交替进行，同一时间内信号只能往一个方向传输，例如对讲机

  • 全双工通信，有至少两个通道，信号可以同时双向传输，例如手机等，目前市面上见到的交换机、路由器都是全双工通信了