【小菜學網路】物理層概述
通訊模型
假設，電腦網路現在還沒有被發明出來，作為電腦科學家的你，想在兩台主機間傳輸數據，該怎麼辦？
這時，你可能會想到，用一根電纜將兩台主機連接起來：
物理課大家都學過，電壓可以分為 低電平 和 高電平 。因此，我們可以通過控制電平高低，來達到傳輸資訊的目的： 主機①控制電纜電平的高低， 主機②檢測電平的高低，主機間數據傳輸便實現了！
用數學語言進一步抽象：以低電平表示 0 ，高電平表示 1 。這樣就得到一個理想化的信道：
通過信道，雙方可以傳輸由 0 和 1 組成的比特流，上圖中傳輸的比特流是 1111001011... (從右往左看)。比特流可以編碼任意資訊，例如：用 1111 告訴對方本地開機了，用 0000 告訴對方本地準備關機了。
至此，我們是否得到一個可靠的比特流信道，萬事具備了呢？ ——理論上是這樣的，但現實世界往往要比理想化的模型更複雜一些。
收發控制
信道是無窮無盡的，狀態要麼為 0 ，要麼為 1 ，沒有一種表示空閑的特殊狀態：
舉個例子，主機①向主機②發送比特序列 101101001101 ，如下圖(從右往左讀)。最後一個比特是 1 ，對應的電平是高電平。發送完畢後，主機①停止控制電纜電平，所以仍保持著高電平狀態：
換句話講，信道看起來仍按照既定節拍，源源不斷地發送比特 1 (灰色部分)， 主機②如何檢測比特流結尾呢？
我們可以定義一些特殊的比特序列，用於標識開頭和結尾。例如， 101010 表示開頭， 010101 表示結尾：
- 主機①首先發送
101010(綠色)，告訴主機②，它開始發數據了； - 主機①接著發送數據
01101011(黑色部分)； - 主機①最後發送
010101(紅色)，告訴主機②，數據發送完畢；
注意到，平時信道為 1 (灰色)，也就是代表空閑狀態。
衝突仲裁
如果兩台伺服器同時向信道發送數據，會發生什麼事情呢？
一邊發 0 ，一邊發 1 ，那信道到底應該是 0 還是 1 呢？ 肯定衝突了嘛！有什麼辦法可以解決衝突嗎？
方案①，引入一根新電纜，組成雙電纜結構，每根電纜只負責一個方向的傳輸。這樣一來，兩個方向的傳輸保持獨立，互不干擾，可以同時進行。這樣的傳輸模式在通訊領域稱為 全雙工模式 。
方案②，在硬體層面實現一種仲裁機制：當檢測到多台主機同時傳輸數據時，及時叫停，並協商哪一方先發。這樣一來，信道同樣支援雙向通訊，但不可同時進行。這種傳輸模式則稱為 半雙工模式 。
- 單工 ( simplex )，只支援單向通訊，即從其中一端發往另一端，反之不行；
- 半雙工 ( half duplex )，支援雙向通訊，但不可同時進行；
- 全雙工 ( full duplex )，支援雙向通訊，而且可以同時進行；
常見物理介質
除了電訊號，還有其他物理訊號亦可充當通訊介質。那麼，常見的物理介質都有哪些呢？
- 電訊號，例如電纜，網線就是電纜中的一種；
- 光訊號，例如光纖；
- 電磁波，例如 WiFi ，無線網卡，藍牙等；
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