物理层 ,物理层功能,物理层设备,通信方式,物理层传输介质
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学习目标
- 了解物理层的功能是什么?
- 了解物理层的传输介质有哪些?
- 掌握物理层的三种通信方式。
- 掌握物理层的两种设备以及设备的作用。
物理层
- 一、物理层的功能
- 二、传输介质
- 1)导向传输介质
- 2)非导向传输介质
- 三、通信方式
- 1)单工通信
- 2)半双工通信
- 3)全双工通信
- 四、物理层设备
- 1)中继器
- 2)集线器
- 集线器与中继器的区别
- 集线器与交换机的区别
一、物理层的功能
物理层负责在物理设备之间传递比特流( 0101 )。
物理层的主要任务是确定传输设备接口的一些「标准」,比如机械特性、电气特性、功能特性。
1)机械特性
机械特性是指「物理连接」的特性,比如,规定水晶头里面有8根线、插座有两个口和三个口
2)电气特性
电气特性规定「信号」的电压范围、阻抗匹配、传输速率和举例限制。比如:电压范围是 -5V ~ +5V;电线长度限制在15m以内
3)功能特性
功能特性规定「电平」的表示含义、接口部件的信号线的用途。比如:-5V表示二进制0,+5V表示二进制1
二、传输介质
数据需要在传输介质上传输,就像打电话需要接网线一样,接下来介绍一些常用的传输介质。
1)导向传输介质
- 双绞线(两根铜线并排绞合,距离过远会失真)
- 同轴电缆(铜质芯线+屏蔽层,抗干扰性强,传输距离更远)
- 光纤(光导纤维传递光脉冲,损耗低,传输距离超远)
2)非导向传输介质
- 无线电波(穿透力强,传输距离远,常用于通信领域,如手机通信)
- 微波(通信频率高、频段范围宽,常用于卫星通信)
- 红外线、激光
工作中有时候会被拉去制作双绞线,就是把八根线按照顺序插到水晶头里面,然后用钳子把水晶头压死。
制作方式有两种:标准568B 和 标准568A。
标准568B:橙白–1,橙–2,绿白–3,蓝–4,蓝白–5,绿–6,棕白–7,棕–8
标准568A:绿白–1,绿–2,橙白–3,蓝–4,蓝白–5,橙–6,棕白–7,棕–8
三、通信方式
设备之间有三种通信方式:单工通信、半双工通信、全双工通信。
1)单工通信
一条信道,只能「单向通信」。
发送端和接收端是固定的,发送端只能发送信息,不能接收信息;接收端只能接收信息,不能发送信息。
就像村里的广播(大喇叭),你只能听广播的信息,但不能回复(上门找人家的不算);广播的人只能喊话,但听不到群众的声音。
2)半双工通信
两条信道,可以「双向通信」,但不能同时发送和接收。
发送端可以转变为接收端,接收端可以转换为发送端。但同一时间只能单向通信。
就像对讲机,双方可以互相通话,但同一时间只能由一个人讲话。
3)全双工通信
两条信道,可以「双向通信」,可以同时发送和接收。
通信的每一端都设置了发送器和接收器,可以同时交互通信。
就像打电话,两边可以同时讲话。
四、物理层设备
数字信号在传输过程中会逐渐「衰减」、衰减到一定程度会造成信号「失帧」,导致接收错误。
为了解决这个问题,我们需要借助一些设备,比如:中继器和集线器。
1)中继器
中继器可以「放大」衰减的信号,「延长」通信距离。
中继器连接同一个网络的两个网段,将一个网段接收到的信息复制一份,重新发送给另一个网段。
比如两根一百米的网线,使用中继器连接在一起,就可以当做一根二百米的网线使用。
2)集线器
集线器也叫 Hub ,就是中心的意思, Hub 的优势在于,单一的线路故障不会影响其他线路的工作。
集线器相当于一个「多口的中继器」,在「放大」衰减信号的基础上,多了一个「数据共享」的功能。
集线器的工作原理很简单:连接集线器的节点在传输数据时,必须经过集线器,集线器将信号放大后,广播给其他所有端口,从而实现数据共享。
集线器与中继器的区别
集线器算是中继器的升级版。
中继器只有一个接口,而集线器有多个接口;
中继器只有放大衰减信号的功能,而集线器在这基础上还增加了数据共享的功能;
集线器与交换机的区别
集线器不具备交换机的记忆和学习能力,也没有MAC地址表。
集线器只是广播数据,而不是把数据发到某个目标节点。
简单来说,集线器只负责转发数据,而不在乎数据发给谁。
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