物理層的基本概念（物理層要解決哪些問題？物理層的主要特點？）
在計算機網絡體系結構中，我們知道，採用分層結構是為了減少計算機網絡通信的複雜度，每一層都有特定的任務，各層之間都互不影響，同時，處於計算機網絡體系結構中下層結構會上層結構提供接口服務。
物理層處於OSI模型中的最底層，它主要負責如何在連接各種計算機的傳輸媒介上傳輸數據比特流。舉個例子，我們知道，在現實應用中，兩臺計算機設備之間的連接所使用的傳輸媒介，可以選擇的種類是非常繁多的，雙絞線，電纜，光纜等等，同時，通訊手段也是多種多樣的。但是在實際的使用過程中，我們並不會去關注這中間到底使用了什麼傳輸媒介，通訊手段，作為用戶，我們只關注網絡通信是否正常。而物理層，它處理的正是這樣一個問題，屏蔽掉因為選擇不同傳輸媒介、通訊手段而產生的差異，並向上層（數據鏈路層）提供接口，使得數據鏈路層不用去考慮實際應用中選擇的傳輸媒介，只需要專注於完成本層規定的服務和協議。注意，我們這裡所說的「屏蔽差異」，並不是真的什麼都不做，忽略這個問題，而是對上層（數據鏈路層）屏蔽，將兼容各種傳輸媒介，通訊手段的方法放到物理層實現，從而形成一個「獨立」的效果（即下層改動並不會影響到上層）。
我們可以將物理層的主要任務描述為以下四個特性：
機械特性 指明接口所用接線器的形狀和尺寸、引腳數目和排列、固定和鎖定裝置等等。電氣特性 指明接口電纜上各條線上出現的電壓範圍功能特性 指明出現的各種電壓代表的意義（0或者1）過程特性 指明對於不同功能的各種可能事件的出現順序
另外，在計算機中，數據的傳輸通常使用並行傳輸的方式，這是為了獲得更好的性能。但是，在計算機網絡底層的通信線路中，數據的傳輸採用的是串行傳輸的方式，這則是為了成本方面的考慮。如何在降本的同時提高通信速率，這個會在後續討論。
數據通信系統的模型以及各部分組成構件的作用
要充分理解計算機網絡之間通信，首先我們需要對整個系統有個大概的認知。這裡我們可以舉個例子來說明下再計算機網絡中，數據通信系統的基本模型是什麼樣的。
從圖中我們可以看出，一個數據通信系統可以劃分為三部分：源系統，傳輸系統（傳輸網絡）和目的系統。
源系統，由信源和發送器組成。信源，是源點設備產生要傳輸的源數據。而發送器，是將信源產生的數字比特流編碼並對外發送的設備。常見的發送器有調製器。
目的系統，由接收器和信宿組成。接收器，顧名思義，接受傳輸系統傳送過來的信號，並將之轉換為能夠被目的設備處理的信息。典型的接收器就是解調器。信宿的作用就是接收接收器傳送過來的數字比特流，並把信息輸出給用戶。
這裡再簡單介紹下學習計算機網絡中常會遇到的一些術語
消息
通信的目的是為了傳送消息。像話音，文字，圖像都可以稱為消息。
數據
數據是運送消息的實體。
信號
信號則是數據的電氣或電磁表現
模擬信號
連續的信號
數位訊號
離散的信號
有關信道的幾個基本概念
通信雙方的信息交互方式，主要分為三種：
單工通信半雙工通信全雙工通信
這三者的區別如下：
我們把從來自信源的信號稱為基帶信號。由於基帶信號含有很多低頻成分，甚至有直流成分，許多信道並不能傳輸這種低頻分量或直頻分量。因此，我們需要對基帶信號進行調製。
調製的方法主要有兩種，一種叫基帶調製，另外一種叫帶通調製（載波調製）。基帶調製是對基帶的波形進行變換，使它能和信道特性相適應。調製後的信號仍然是基帶信號。而載波調製，則是把基帶信號的頻率範圍搬移到較高的頻段，以便信號能在信道中傳輸。經過載波調製後的信號，我們稱之為帶通信號。
常見的帶通調製的方法主要由三種：
調幅（AM） 載波的振幅隨數位訊號的變化而變化調頻（FM） 載波信號的頻率隨數位訊號的變化而變化調相（PM） 載波信號的初始相位隨數位訊號的變化而變化
有時，為了達到更高的信息傳輸速率，有時候會選擇採用更為複雜的多元制的振幅相位混合調製方法（如正交振幅調製QAM）。
信道的極限容量
我們知道，實際上，信號在傳輸的過程中，總是會受到各種因素的幹擾，而幹擾則會導致信號的失真。由於信道一般都具有抗幹擾的特性，一定程度上的失真並不會導致數據的丟失。但是，若干擾很大導致信號很大程度上失真的話，則會導致數據的丟失。
在上圖中，我們可以看到，由於信道幹擾，會導致接收端接收到的波形前沿後沿變得不那麼陡峭，這樣會使得擴散的碼元波形所佔的時間變得更寬。接收端的波形信號失去了碼元之間的清晰界限，這種現象叫做碼間幹擾。在任何信道中，碼元傳輸的速率是由上限的，傳輸速率若超過此上限，會出現嚴重的碼間串擾問題，使得接收端對碼元的識別成為不可能。
信噪比，就是信號的平均功率和噪聲的平均功率之比。（S/N），單位db
香農公式：
信道的極限信息傳輸速率C
其中，W為信道的帶寬（以Hz為單元）；S為信道內所傳信號的平均功率；N為信道內部的高斯噪聲功率。
由香農公式可以看出，信道的帶寬越大，或信噪比越大，則信道的極限信息傳輸速率更大。