9、物理层：网络数据传输的基石

物理层：网络数据传输的基石

1. 引言

物理层是网络中计算机和/或设备之间的物理连接。它涉及网络硬件，包括服务器、客户端和电路。在网络领域，“电路”有两种不同含义，一是指连接两个设备的物理线路，如办公室中连接计算机到局域网的双绞线；二是指连接两个设备的逻辑电路，它涉及连接的传输特性，例如公司的T1互联网连接，T1强调的是数据传输速度而非使用的物理介质。

网络中存在两种基本类型的数据：数字数据和模拟数据。计算机产生的数字数据是二进制的，只有0和1两种状态；而电话产生的模拟数据，其电信号形状与传输的声波相似，可以取广泛范围内的任意值。数据可以以其产生的形式进行传输，如计算机通过数字电路向打印机等设备传输数字数据，电话网络以模拟形式传输模拟语音数据。不过，数据也可以在传输过程中进行形式转换。例如，使用调制解调器可以将计算机的数字数据转换为模拟数据，通过模拟电话电路传输，接收端再将模拟数据转换回数字数据。同样，使用编解码器（codec）可以将模拟语音数据转换为数字形式，通过数字计算机电路传输。数字传输相较于模拟传输具有诸多优势：
- 错误率更低：由于传输的数据是二进制的，更容易检测和纠正错误。
- 传输速率更高：像光纤电缆就是为数字传输设计的。
- 效率更高：在给定电路中，数字传输可以传输更多数据。
- 更安全：更容易进行加密。
- 便于集成：能更简单地在同一电路上集成语音、视频和数据。

因此，过去几十年里，电话公司和其他运营商建设的长途电话电路大多采用数字传输，未来大多数传输（语音、数据和视频）也将以数字方式进行。无论采用数字还是模拟传输，发送方和接收方都需要就两个关键参数达成一致：一是用于表示0和1的符号模式，二是每秒通过电路发送的符