物理层概述

物理层要实现的功能

当今计算机网络，可使用的传输媒体和响应的硬件设备种类众多，可采取的通信手段也有多种不同的方式。

常见的传输媒体有：双绞线、同轴电缆、光缆以及各种波段的无线信道。

物理层要实现的功能是在各种传输媒体上传输比特0和1，进而给其上面的数据链路层提供透明传输比特流服务。

“透明传输比特流” 是指数据链路层“看不见”（也没必要看见）物理层究竟使用的是什么方法来传输比特流，数据链路层只管“享受”物理层提供的比特流传输服务即可。

物理层是为数据链路层屏蔽掉了各种传输媒体和通信手段的差异，使数据链路层感觉不到这些差异，这样就可使数据链路层只考虑如何实现本层的协议和服务，而无需知道网络具体使用的传输媒体和通信手段是什么。

物理层接口特性

为了实现物理层的功能，物理层定义了与传输媒体的接口有关的一些特性。

按相同接口标准生产的不同厂家的网络设备接口可以相互连接和通信。

1. 机械特性

机械特性规定了接口所用接线器的形状和尺寸、引脚数据和排列以及固定和锁定装置等。

平时常见的各种规格的接插件都有标准化的规定，下图是以太网常用的 RJ45 接口插座的机械特性，其中单位数值是 mm。

2. 电器特性

电气特性规定了在接口电缆的各条线上传输比特流时，信号电压的范围、阻抗匹配情况以及运输速率和距离限制等。

例如：100BASE-T 以太网的电气特性

• 采用 5 类 100Ω 阻抗的无屏蔽双绞线
• 最大速率为 100Mb/s
• 单段最大长度为 100m

3. 功能特性

功能特性规定了接口电缆的各条信号线的作用。

信号线一般分为数据线、控制线、时钟线以及地线。

例如 100BASE-T 以太网，主机端使用 RJ45 插座，其接口引脚定义如下：

引脚序号	颜色	引脚名称	描述
1	橙白	TX+	数据发送 +
2	橙	TX-	数据发送 -
3	绿白	RX+	数据接收 +
4	蓝白	n/c	不连接
5	蓝	n/c	不连接
6	绿	RX-	数据接收 -
7	棕白	n/c	不连接
8	棕	n/c	不连接

4. 过程特性

过程特性规定了在信号线上进行比特流传输的一组操作过程，包括个信号间的时序关系。