我们的数据帧究竟是怎么传给不同的主机呢。前面我们了解到每一个上层都依赖于下层的API，而物理层是最底层的了，它是真的要把数据传出去了。而数据最终都会变为0和1，物理层依赖于各种不同硬件技术，通过网络的电子传输技术，把0和1在传输介质中进行传输。
1、通信系统的模型
下我我们举一个最简单的例子来说明通信系统的模型[1]。
很久以前，有些同学家里都是用的电话线进行上网的，这种网络传输模型类似如下这样：
如上图，主要包括源系统，传输系统，目的系统，可以抽象为下半部分的模型：
- 源点：源点产生要传输的数据；
- 发送器：源点产生的数据经过发送器编码之后进行传输；
- 传输系统：传输系统可能是简单的传输线，也可能是复杂的网络系统；
- 接收器：接收传输系统的信号，转换为能够被目的设备处理的信息；
- 终点：从接收器获取传送过来的数字比特流，最终输出信息。
2、物理层解决什么
传输媒介的种类非常多：双绞线、对称电缆、同轴电缆、光缆、无线信道等，导致物理层的协议种类较多。
物理层的主要作用是屏蔽掉这些传输媒介和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异。为此，物理层需要处理以下事情：
- 规定接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等；
- 规定接口电缆各条线上的电压范围；
- 规定某一电平电压的意义；
- 规定不同功能的各种可能事件出现顺序。
3、物理层也出面试题？
最后我列几个物理层常见的面试题，一般的开发人员都是工作在传输层以上，所以考一些TCP，UDP，HTTP，HTTPS等协议我觉得更贴近开发人员真实的工作场景。当然，如果是通信领域的工程师，物理层都是家常便饭，这些可是通信的基础知识。即使知识应用开发工程师，了解这些也不会吃亏，说不定哪天亲戚还需要叫你帮忙拉网线呢。
下面是几个常见的物理层面试题：
有哪些通信交互方式？单工、半双工通信、全双工通信？
单工通信，又称为单向通信，只有一个方向的通信，如无线电广播，电视广播；
半双工通信，又称为双向交替通信，双方都可以收发信息，只能交替进行；
全双工通信，又称为双向同时通信，双方可以同时发送和接收数据。
为了提高信道利用率，有哪些信道复用技术？
所谓信道复用技术，指的是大家共享一个信道进行通信，在接收端在使用分用器，把合起来传输的信息分别送到相应的终点；
频分复用
用户在分配到一定的频带后，通信过程中使用都占用这个频带；
时分复用
将时间划分为一段段等长时分复用帧，每一个时分复用的用户周期性的占用帧位；
统计时分复用
时分复用，如果用户没有任何数据要传输，也会周期性的给他分配时隙，这就导致了信道利用率不高。
为此出现了统计时分复用。
统计时分复用使用STDM帧来传送复用的数据，把所有用户数据按时间顺序组成STDM帧，放入一个队列中，依次发送出去，这样就能够更合理的共享信道。STDM帧中的数据需要添加用户地址首部信息，以便能够正确的分发给目标用户：
这里的集中器也叫智能复用器。
除了以上三种，还有波分复用和码分复用，感兴趣的朋友可以自行搜寻资料了解，这里就不继续展开来讲了。
物理层要解决什么问题？
这个问题上一小节已经回答了。
4、物理层设备之集线器
如果我们只是想用几台电脑搭建一个局域网，那么可以通过集线器(Hub)进行搭建，这个硬件工作在物理层，会把自己收到的字节都复制到其他端口，如下图：
如上图，其中一台电脑发送信息之后，Hub以广播的方式发给其他三台机器，但是究竟哪台电脑才会把消息接收下来呢？这里我们就要讲到数据链路层了，在这一层判断数据包是不是自己的。
References
谢希仁. 计算机网络(第6版). 电子工业出版社. P39 ↩︎
