《osi物理层介绍》课件

物理层介绍OSIOSI模型是计算机网络体系结构的标准参考模型，分为七层，物理层是最底层模型概述OSI分层模型标准化12OSI模型由七层组成，每一层OSI模型提供了一个统一的框负责特定的网络功能架，方便不同厂商的网络设备互通逻辑结构参考模型34OSI模型描述了网络通信的逻OSI模型是一个参考模型，实辑流程，不涉及具体实现细节际网络协议可能与之有所不同物理层的定义OSI数据链路层以下比特流传输OSI模型七层，最底层，负责物不关心数据内容，仅负责比特流理介质传输，数据转换为电信号传输，确保数据完整性电气与机械定义电气特性、机械接口、信号传输方式，确保数据传输可靠性物理层的功能数据传输网络设备接口信号编码传输媒介管理将数据信号从源设备传送到目定义物理层接口标准，保证不将数据转换成物理层能够传输定义传输媒体类型，包括同轴的设备，实现网络中信息流动同设备之间可以相互连接的信号形式，例如数字信号转电缆、双绞线、光纤等换成模拟信号物理层的作用为上层协议提供可靠的传输通道将数字信号转换为模拟信号负责数据在物理介质上传输物理层标准标准化重要性常见物理层标准物理层标准确保数据传输的兼容性标例如，IEEE

802.3系列标准定义了以太准规定了电气特性、机械特性等，使得网的物理层标准，包括传输速率、电缆不同设备之间的连接和数据交换能够顺类型、信号编码等利进行电气特性电压频率电压是指信号在传输过程中所具有的电位差物理层需要规定电频率是指信号在单位时间内变化的次数物理层需要规定信号频压幅度、极性等参数，保证信号在传输过程中不失真率范围，以确保信号在传输过程中不会产生干扰电流阻抗电流是指信号在传输过程中流经导体的电子流强度物理层需要阻抗是指传输介质对信号的阻碍程度物理层需要匹配传输介质规定电流大小、方向等参数，保证信号传输的稳定性和可靠性的阻抗，以减少信号反射和能量损失物理层机械特性连接器类型电缆类型引脚排列定义了网络设备之间物理连接的形状和尺指定了用于传输数据的电缆类型，例如同定义了连接器上每个引脚的功能和位置，寸例如，RJ-45连接器用于以太网轴电缆、双绞线或光纤以确保数据信号的正确传输功能特性数据传输速率物理层定义了数据传输速率，即每秒传输的数据位数信号质量物理层定义了信号质量指标，如误码率，保证数据传输的可靠性连接方式物理层定义了连接方式，如点对点、总线、星型等，满足不同的网络拓扑结构需求过程特性数据传输顺序信号类型数据从发送方到接收方，经过一物理层使用不同的信号类型，例系列步骤进行传输如数字信号或模拟信号传输速率数据同步数据传输的速率取决于物理层的发送方和接收方需要同步，才能传输介质和技术保证数据传输的准确性物理层接口定义功能12物理层接口是指网络设备之间提供数据传输的物理通路，使连接的物理接口，比如RJ-45不同网络设备能够连接并进行接口、光纤接口等数据交换标准类型34为了确保互联互通，物理层接根据数据传输介质和传输方式口通常遵循特定的标准，例如，物理层接口可以分为多种类IEEE

802.3标准型，如铜缆接口、光纤接口、无线接口等信号传输方式信号传输方式是物理层的重要组成部分，决定了数据在网络中的传输方式串行传输1数据按顺序一位一位地传输并行传输2数据同时传输多位数据单工传输3数据只能单向传输半双工传输4数据可以双向传输，但不能同时进行全双工传输5数据可以双向同时传输物理层根据传输方式，选择不同的编码和调制方式，以确保数据传输的可靠性编码与调制编码调制将数据转换为适合在物理介质上将数字信号转换成模拟信号，以传输的信号形式便在物理介质上传输编码与调制的关系编码是数据转换，而调制是信号转换，两者共同作用于物理层数据传输传输媒体同轴电缆双绞线中心导体周围包裹绝缘层，外面是金属网状屏两根绝缘导线相互缠绕，减小干扰，传输速度蔽层，信号通过中心导体传输相对较低光纤无线传输利用光束传输数据，传输速度快，抗干扰能力使用无线电波进行数据传输，灵活便捷，但易强受环境影响同轴电缆同轴电缆是一种常见的传输介质，由中心导体、绝缘层、屏蔽层和外层护套组成同轴电缆的中心导体和屏蔽层之间形成同轴结构，能够有效防止信号干扰同轴电缆适用于各种应用场景，例如有线电视、计算机网络和视频监控系统不同类型同轴电缆具有不同的特性，例如阻抗、带宽和衰减，需要根据实际应用需求选择合适的类型双绞线双绞线是由两根互相绝缘的导线绞合在一起，通常是铜线由于电流在导线上流动时会产生磁场，而绞合在一起的导线上的电流方向相反，因此可以有效地抵消彼此的磁场干扰双绞线具有造价低廉、施工方便、抗干扰能力强等优点，广泛应用于各种网络环境中光纤光纤是利用光波在光纤中传输信息的媒介光纤由纤芯和包层组成，纤芯折射率高于包层光纤传输具有带宽大、损耗低、抗干扰性强等优点，广泛应用于高速网络、数据中心、光纤通信等领域无线传输无线传输是物理层的重要组成部分，利用无线电波进行数据传输无线传输技术具有移动性强、部署灵活、成本低等优点，广泛应用于移动通信、无线局域网、卫星通信等领域物理层设备调制解调器集线器交换机调制解调器将数字信号转换为模拟信号集线器是物理层设备，它用于将多个设交换机是物理层设备，它用于将多个设，反之亦然它们用于将计算机连接到备连接到同一个网络它是一个简单的备连接到同一个网络它比集线器更智电话线或其他模拟线路设备，它只是将所有连接到它的设备广能，它可以学习网络中的哪些设备连接播到所有其他设备到哪些端口，并仅将数据发送到相应的设备继电器开关功能控制多种负载继电器可以根据信号控制电路继电器可以控制各种类型的负的开闭，实现信号的隔离和放载，包括高压、大电流负载，大以及低压、小电流负载提高可靠性控制系统复杂继电器具有较高的可靠性，可继电器控制系统比较复杂，需以延长设备的使用寿命要专业的知识和经验才能设计和维护中继器信号放大连接网络设备传输数据中继器可以增强信号，克服信号衰减，扩中继器连接不同的网络设备，如网卡、集中继器只能转发数据，无法理解数据内容展网络覆盖范围线器或其他中继器，也没有网络地址转换功能集线器物理层设备信号放大集线器是物理层设备，用于连接多个网络设备集线器接收来自不同设备的信号，放大后转发给其他设备共享带宽冲突域集线器采用共享带宽的方式，所有设备共享同集线器连接的设备属于同一个冲突域，可能发一带宽生数据冲突物理层故障诊断信号质量检测连接问题排查使用测试仪器检查信号强度、频率、噪声等检查连接器、电缆是否松动或损坏物理介质故障设备故障排查检查电缆是否断裂、扭曲或受到外界干扰检查网络设备是否正常工作，例如集线器、中继器等物理层测试方法测试设备测试仪器测试设备用于模拟网络环境，生成测试信号，并分析接收到的信测试仪器包括示波器、频谱分析仪等，用于观察信号波形，分析号，评估物理层性能信号频谱，诊断物理层问题误码率测试误码率测试用于评估数据传输过程中的错误率测试过程通过发送特定数据序列并检测接收端出现的错误来进行眼图分析眼图分析是测试数字信号质量的重要手段，用于评估信号传输的可靠性、噪声干扰和时钟恢复等关键指标12上升沿下降沿观察上升沿的陡峭程度，评估信号上升时间，过渡时间，下降时间，确定传输速度观察下降沿的陡峭程度，评估信号下降时间，确定传输速度34眼高眼宽眼高反映了信号的噪声裕量，越高越好，表明信号质量越好眼宽反映了信号的时序裕量，越大越好，表明信号时序更加可靠时钟恢复时钟恢复是物理层的重要功能它从数据流中提取时钟信号，用于同步数据接收时钟恢复方法包括基于过零点的时钟恢复、锁相环（PLL）等方法原理优点缺点基于过零点的时钟恢复通过检测信号的过零点来提取时实现简单，成本低精度不高，易受噪声影响钟信号锁相环（PLL）利用反馈回路将接收信号的频率精度高，抗噪声能力强电路复杂，成本高锁定到参考时钟频率接地问题处理接地不良的影响接地问题排查接地不良会导致信号传输错误，降低设备性能，甚至损坏设备首先检查接地线是否连接牢固，其次检查接地线长度是否符合规范，最后检查接地线是否被腐蚀或损坏例如，电流无法正常通过接地线，可能引起静电干扰，导致数据可以使用万用表测量接地电阻，如果接地电阻过高，则说明接地传输错误或设备无法正常工作不良接地接线要求接地线尺寸接地线连接12接地线应符合相关标准的规格要求，并应保证足够的截面接地线应牢固地连接到接地体，并应定期检查连接的可靠积，以确保接地电阻符合要求性，确保连接良好接地线路径接地线材料34接地线应尽量短直，并应避免与其他线路交叉，以免产生接地线应使用优质的导电材料，例如铜线或镀锌钢线，并干扰应定期检查材料的腐蚀情况静电防护静电产生的危害静电防护措施静电放电会损坏电子设备，影响网络传输采用防静电地板、接地线、防静电服等措，甚至造成安全隐患施来降低静电的产生和积累静电消除器定期维护使用离子风机、静电刷等设备来消除已产定期清洁和维护设备，保持良好的通风环生的静电，保护电子设备境，减少静电产生的概率物理层安全性数据机密性数据完整性物理层保护数据机密性至关重要采用加密技术、安全访问控制保证数据在传输过程中不被篡改，采用校验码、数字签名等技术等措施，防止数据泄露，确保数据的完整性和可靠性信息保密性数据加密物理层可以通过加密算法对传输数据进行加密处理，防止数据被窃取身份验证在物理层进行身份验证可以防止未经授权的设备接入网络，保障数据安全访问控制物理层可以限制对网络资源的访问权限，防止未经授权的访问。