在计算机网络中，物理层作为OSI模型与TCP/IP协议栈的最底层，承担着数据传输的基础职能。本笔记基于湖南科技大学计算机网络微课堂内容，系统梳理物理层在连接网络科技与计算机系统中的关键作用。
一、物理层定义与功能
物理层负责在传输介质上实现原始比特流的传输，涉及信号编码、调制解调、传输速率控制等核心功能。其核心目标是在不同设备间建立、维持和释放物理连接，确保数据通过有线或无线介质可靠传递。
二、物理层组件与技术
- 传输介质：包括双绞线、同轴电缆、光纤等有线介质，以及无线电波、红外线等无线介质。湖南科技大学实验课程中重点演示了双绞线与光纤的物理特性对比。
- 信号编码：将数字数据转换为电信号或光信号，常见技术包括不归零编码、曼彻斯特编码等，确保接收方能准确解析数据。
- 接口标准：如RS-232、USB接口规范，定义了连接器的机械尺寸、电气特性和信号功能，实现计算机与网络设备的物理互联。
三、物理层在网络科技中的应用
随着网络科技发展，物理层技术持续演进：
- 5G技术通过毫米波与大规模MIMO提升无线传输容量
- 光纤到户（FTTH）实现千兆级接入带宽
- 物联网（IoT）设备依赖低功耗广域物理层协议（如LoRa）
四、与计算机系统的协同
计算机通过网卡（NIC）实现物理层功能，将CPU处理的数字信号转换为传输介质可承载的格式。操作系统中的设备驱动程序直接控制物理层硬件，完成帧的发送与接收。
物理层作为网络通信的基石，其技术进步直接推动着计算机与网络科技的融合创新。掌握物理层原理，有助于深入理解从数据比特到全球互联网的整体运作机制。
