任务:怎样在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流(使数据链路层感觉不到各种传输媒体之间的差异,只需要使用物理层服务就能传输比特流,不必关心具体怎么实现)
2.1物理层的基本概念
在计算机网络中,用来连接各种网络设备的传输媒体种类众多。大致可以分为两类:
导引型传输媒体:双绞线,同轴电缆,光纤
非导引型传输媒体:微波通信(2~40Hz)
物理层就是要解决在各种传输媒体上传输比特0和1的问题。进而给数据链路层提供透明传输比特流的服务。透明是指数据链路层看不见物理层究竟使用的是什么方法来传输比特0和1。
物理层为了解决在各种传输媒体上传输比特0和1的问题,主要有四个任务:
- 机械特性:指明接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数目和排列、固定和锁定装置。
- 电器特性:指明在接口电缆的各条线上出现的电压的范围。
- 功能特性:指明某条线上出现的某一电平的电压表示何种意义
- 过程特性:指明对于不同功能的各种可能事件的出现顺序。
由于传输媒体的种类众多,物理连接方式也很多(例点对点连接,广播连接),因此物理层协议种类就比较多,每种物理层协议都包含了上述四个任务的具体内容。
总结
物理层考虑的是怎样才能在连接各种计算机的传输媒体上传输数据比特流,物理层为数据链路层屏蔽了各种传输媒体的差异,是的数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务,而不必考虑网络具体的传输媒体是什么。
2.2物理层下面的传输媒体
导引型传输媒体:电磁波被导引沿着固体媒体传播 (同轴电缆,双绞线,光纤,电力线
同轴电缆:缺点价格较贵且布线不够灵活和方便,随着集线器的出现,在局域网领域基本上都是采用双绞线作为传输媒体。
示意图:
双绞线
光纤
光在光纤里的传播:
非导引型传输媒体:是指自由空间(无线电波,微波,红外线,可见光
无线电波
微波
红外线
可见光
2.3传输方式
串行传播
数据是一个比特一个别特依次发送的,因此在发送端和接收端之间,只需要一条数据传输线路即可
并行传播
一次发送n个比特,因此,在发送端和传送端之间需要有n条传输线路。
并行传输的优点是比穿行传输的速度n倍,但是成本高
数据在传输上的传输采用的是串行传输,计算机内部的数据传输常用并行传输
同步传播
数据块以稳定的比特流的形式传输。字节之间没有间隔
接收端在每个比特信号的中间时刻进行检测,以判别接收到的是比特0还是比特1
由于不同设备的时钟频率存在一定差异,不可能做到完全相同,在传输大量数据的过程中,所产生的判别时刻的累计误差,会导致接收端对比特信号的判别错位
异步传播
以字节为独立的传输单位,字节之间的时间间隔不是固定
接收端仅在每个字节的起始处对字节内的比特实现同步
通常在每个字节前后分别加上起始位和结束位
单向通道(单工)
通信双方只有一个数据传输方向。例如无线电广播活有线电以及电视广播
双向交替通信(半双工)
通信双方可以相互传输数据,但不能同时进行。例如对讲机就是采用这种通信方式
双向同时通信(全双工)
通信双方可以同时发送和接收信息。例如电话采用的就是这种通信方式
单像通信只需要一条信道,而双向交替通信或双向同时通信则都需要两条信道(每个方向各一条)。