網絡七層協議之物理層

咱們以一個很是簡單的例子開始：

兩服務器通信問題

如上圖，有兩臺服務器，分別是 Server 1 和 Server 2 。 咱們先作一個假設：計算機網絡如今尚未被髮明出來， 做爲計算機科學家的你，想在這兩臺服務器間傳遞數據，怎麼辦？

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這時，你可能會想到，用一根電纜把兩臺服務器鏈接起來：

物理課你們都學過，電線能夠分爲 低電平 和 高電平 。 電平能夠高低變化，這樣不就能夠傳遞信息了麼： 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，能夠將高低電平抽象成數學語言：咱們用低電平表示 0 ，高電平表示 1 ，這樣就獲得一個理想化的信道：

經過信道，雙方能夠傳遞一些 01 比特流。 例子中，咱們傳輸的比特流是 1111010101... (從右往左看)。 比特流能夠編碼任意信息： 好比，咱們用 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。

到目前爲止，咱們是否是萬事具有了呢？ 一個比特流信道成爲現實？——理論上是這樣子的。 可是，現實世界每每要比理想化的模型複雜一些。

發送控制

首先，如上圖，信道是無窮無盡的。 由於，信道狀態要麼爲 0 ，要麼爲 1 ，沒有一種表示空閒的特殊狀態。

舉個例子，如上圖， Server 1 向 Server 2 發送比特序列 101101001101 (從右往左讀)。 最後一個比特是 1 ，對應的電平是高電平。 發送完畢後，因爲沒有沒有其餘地方改變電纜的電平，因此仍是維持高電平狀態。 也就是說，信道看起來仍是按照既定節拍，源源不斷地發送 1 (灰色部分)， Server 2 怎麼檢測結尾在哪裏？

咱們能夠定義一些特殊的比特序列，用於定義開頭結尾： 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； 而後， Server 1 開始發送數據 1101011 (黑色部分)； 最後， Server 1 發送 010101 (綠色)，告訴 Server 2 數據發送完畢。 注意到，平時信道爲 1 (灰色)，也就是表明空閒狀態。

衝突仲裁

若是兩臺服務器同時往信道里發送數據，會發生什麼事情呢？

確定衝突了嘛！一臺發 0 ，一臺發 1 ，那你說信道究竟是 0 仍是 1 ？ 那麼，衝突要怎麼解決呢？

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，並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信問題。 經過電纜，在兩臺機器間創建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——物理層的做用：

• 傳輸比特流
• 依賴物理(電氣)特性

這一層對開發人員來講，基本上是透明的，咱們只需將其理解成一個比特流傳輸信道便可。 至於細節問題，高低電平啦，信號啦，各類物理特性啦，統統留給電子工程師去關心好啦！

進度

下一步

下一節，咱們將經過 多服務器通信問題 進入 數據鏈路層 的學習。

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