物理层：网络通信的基石

物理层的基本概念

物理层是计算机网络OSI模型的最底层，负责在通信介质上传输原始比特流。其主要功能包括定义电气特性、机械特性、功能特性和规程特性，确保数据在物理媒介上的可靠传输。物理层的关键技术涉及信号编码、调制解调、传输介质选择等。

信号编码与调制

物理层通过信号编码将数字数据转换为电信号或光信号。常见的编码方式包括不归零编码（NRZ）、曼彻斯特编码（Manchester）和差分曼彻斯特编码。

NRZ编码示例
NRZ编码用高电平表示1，低电平表示0。以下是一个简单的Python实现：

def nrz_encode(data):
    encoded = []
    for bit in data:
        if bit == '1':
            encoded.append(1)
        else:
            encoded.append(-1)
    return encoded

data = '101010'
encoded_signal = nrz_encode(data)
print(encoded_signal)  # 输出: [1, -1, 1, -1, 1, -1]

调制技术
调制技术将数字信号转换为模拟信号，常见方法包括幅移键控（ASK）、频移键控（FSK）和相移键控（PSK）。调制解调器（Modem）是典型的物理层设备，用于实现数字信号与模拟信号的转换。

传输介质

物理层的传输介质分为有线介质和无线介质。

有线介质

• 双绞线：分为屏蔽双绞线（STP）和非屏蔽双绞线（UTP），常用于以太网。