我們以一個非常簡單的例子開始：

兩服務器通訊問題

如上圖，有兩臺服務器，分別是?Server?1?和?Server?2?。 我們先做一個假設：計算機網絡現在還沒有被發明出來， 作為計算機科學家的你，想在這兩臺服務器間傳遞數據，怎么辦？

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這時，你可能會想到，用一根電纜把兩臺服務器連接起來：

物理課大家都學過，電線可以分為?低電平?和?高電平?。 電平可以高低變化，這樣不就可以傳遞信息了么：?Server?1?控制電纜電平的高低，?Server?2?檢測電平的高低，這樣就實現了?Server?1?往?Server?2?發送數據啦！

更進一步，可以將高低電平抽象成數學語言：我們用低電平表示?0?，高電平表示?1?，這樣就得到一個理想化的信道：

通過信道，雙方可以傳遞一些?01?比特流。 例子中，我們傳輸的比特流是?1111010101...?(從右往左看)。 比特流可以編碼任意信息： 比如，我們用?1111?表示告訴對方本地開機了，用?0000?告訴對方本地準備關機了。

到目前為止，我們是不是萬事具備了呢？ 一個比特流信道成為現實？——理論上是這樣子的。 但是，現實世界往往要比理想化的模型復雜一些。

發送控制

首先，如上圖，信道是無窮無盡的。 因為，信道狀態要么為?0?，要么為?1?，沒有一種表示空閑的特殊狀態。

舉個例子，如上圖，?Server?1?向?Server?2?發送比特序列?101101001101?(從右往左讀)。 最后一個比特是?1?，對應的電平是高電平。 發送完畢后，由于沒有沒有其他地方改變電纜的電平，所以還是維持高電平狀態。 也就是說，信道看起來還是按照既定節拍，源源不斷地發送?1?(灰色部分)，?Server?2?怎么檢測結尾在哪里？

我們可以定義一些特殊的比特序列，用于定義開頭結尾：?101010?表示開頭，?010101?表示結尾。

這時，?Server?1?先發送?101010?(紅色)，告訴?Server?2?我要開始發數據了； 然后，?Server?1?開始發送數據?1101011?(黑色部分)； 最后，?Server?1?發送?010101?(綠色)，告訴?Server?2?數據發送完畢。 注意到，平時信道為?1?(灰色)，也就是代表空閑狀態。

沖突仲裁

如果兩臺服務器同時往信道里發送數據，會發生什么事情呢？

肯定沖突了嘛！一臺發?0?，一臺發?1?，那你說信道到底是?0?還是?1?？ 那么，沖突要怎么解決呢？

解決方式也簡單，只需在硬件層面實現一種機制：在檢測到兩臺服務器同時發送數據時，及時喊停，并協商到底由哪一方先發。

總結

本節討論了一個最簡單的模型，解決兩臺服務器之間的通訊問題。 通過電纜，在兩臺機器間建立了一個理想的比特流傳輸信道。 這其實就是網絡分層結構中最底層——物理層的作用：

• 傳輸比特流
• 依賴物理(電氣)特性

這一層對開發人員來說，基本上是透明的，我們只需將其理解成一個比特流傳輸信道即可。 至于細節問題，高低電平啦，信號啦，各種物理特性啦，通通留給電子工程師去關心好啦！

進度

下一步

下一節，我們將通過?多服務器通訊問題?進入?數據鏈路層?的學習。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的网络七层协议之物理层的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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