【小菜學網路】物理層概述
通訊模型
假設，計算機網路現在還沒有被髮明出來，作為電腦科學家的你，想在兩臺主機間傳輸資料，該怎麼辦？
這時，你可能會想到，用一根電纜將兩臺主機連線起來：
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，主機間資料傳輸便實現了！
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通道：
通過通道，雙方可以傳輸由 0和 1組成的位元流，上圖中傳輸的位元流是1111001011...(從右往左看)。位元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位元流通道，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復雜一些。
收發控制
通道是無窮無盡的，狀態要麼為0，要麼為1，沒有一種表示空閒的特殊狀態：
舉個例子，主機①向主機②傳送位元序列101101001101，如下圖(從右往左讀)。最後一個位元是1，對應的電平是高電平。傳送完畢後，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，通道看起來仍按照既定節拍，源源不斷地傳送位元1(灰色部分)，主機②如何檢測位元流結尾呢？
我們可以定義一些特殊的位元序列，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，它開始發資料了； - 主機①接著傳送資料
01101011(黑色部分)； - 主機①最後傳送
010101(紅色)，告訴主機②，資料傳送完畢；
注意到，平時通道為 1(灰色)，也就是代表空閒狀態。
衝突仲裁
如果兩臺伺服器同時向通道傳送資料，會發生什麼事情呢？
一邊發0，一邊發1，那通道到底應該是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：當檢測到多臺主機同時傳輸資料時，及時叫停，並協商哪一方先發。這樣一來，通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 ，無線網絡卡，藍芽等；
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