思科物理层知识点
物理层作用：OSI 物理层通过网络介质传输构成数据链路层帧的比特（位）。该层从数据链路层接收完整的帧，并将这些帧编码为一系列信号，传输到本地介质上。帧由经过编码的比特（位）构成，这些位可以被终端设备或中间设备接收。
特点：组成帧的的位一次一个地在介质传送
物理层的标准与维护与下列组织有关：
- 国际标准化组织 (ISO)
- 电信工业协会/电子工业协会 (TIA/EIA)
- 国际电信联盟 (ITU)
- 美国国家标准学会 (ANSI)
- 电气电子工程师协会 (IEEE)
- 国家级电信管理局包括美国联邦通信委员会 (FCC) 和欧洲电信标准协会 (ETSI)。
除了这些组织之外，通常还有地方性布线标准组织，例如 CSA（加拿大标准协会）、CENELEC（欧洲电工标准化委员会）和 JSA/JIS（日本标准协会），开发本地规范。
物理层标准管理三个功能区：
- 物理组件
物理组件
物理组件是电子硬件设备、介质和其他连接器，它们用于传输用于表示位的信号。网卡、接口和连接器、线缆材料以及线缆设计等硬件组件均按照物理层的相关标准进行规定。Cisco 1941 路由器上的各种端口和接口也属于物理组件，根据标准使用特定连接器和引脚。
- 编码
编码或线路编码是一种将数据位流转换为预先定义“代码”的方法。这些代码就是位的编组，用于提供一种可预测模式，以便发送者和接收者均能识别。换句话说，编码是用于表示数字信息的方法或模式。这类似于摩尔斯电码如何使用一系列点和短划线编码消息。例如，曼彻斯特编码的 0 位表示为从高到低的电压转换，而 1 位表示为从低到高的电压转换。曼彻斯特编码的一个示例如图所示。转换在每个位周期的中间进行。这种类型的编码用于 10 Mbps 的以太网。更快的数据速率需要更复杂的编码。曼彻斯特编码用于较旧的以太网标准，如 10BASE-T。 以太网 100BASE-TX 使用 4B/5B 编码。1000BASE-T 使用 8B/10B 编码。
- 信令
信令
物理层必须在介质上生成代表“1”和“0”的电信号、光信号或无线信号。表示位的方法称为信令方法。物理层标准必须定义哪种类型的信号代表“1”，而哪种类型的信号代表“0”。这可以简单到只是改变电信号或光脉冲的级别。例如，长脉冲可能代表 1，而短脉冲可能代表 0。这类似于莫尔斯电码中使用的信令方法，可以使用一系列开关音、灯或点击通过电话线或在海上船舶之间发送文本。
带宽
带宽是介质承载数据的能力。数字带宽可以测量在给定时间内从一个位置流向另一个位置的数据量。带宽通常使用千位每秒 (kbps)、兆位每秒 (Mbps) 或千兆位每秒 (Gbps) 来度量。有时带宽被认为是位传输的速度，而这是不准确的。例如，在 10Mbps 和 100Mbps 的以太网上，都以电的速率发送位。不同的是每秒传输的位的数量。
影响因素：
- 物理介质的属性
- 信令和检测网络信号所选用的技术
带宽衡量标准：
延迟
延迟是指数据从一个给定点传送到另一给定点所用的时间，包括时延。
在拥有多个网段的网际网络或网络中，吞吐量不能超过从源到目的地之间路径的最低链路。纵使这些网段全部或多数具备高速带宽，它也只使用那段低速率路径的吞吐量，这就会造成整个网络的吞吐量瓶颈。
吞吐量
吞吐量是给定时段内通过介质传输的位的量度。
由于各种因素的影响，吞吐量经常与物理层实施中指定的带宽不符。吞吐量通常低于带宽。影响吞吐量的因素有很多:
- 流量大小
- 流量类型
- 从源通往目的地的过程中遇到的网络设备数量所造成的延时。
许多在线速率测试可以测出互联网连接的吞吐量。图中提供了一个速率测试结果的示例。
实际吞吐量
用于评估可用数据传输的第三个测量标准称为实际吞吐量。实际吞吐量是在给定时间段内传输的有用数据的衡量标准。实际吞吐量就是吞吐量减去建立会话、确认、封装和重传所产生的流量开销。实际吞吐量总是低于吞吐量，而吞吐量通常低于带宽。
铜缆布线：
特征：
网络使用铜介质是因为其价格低廉、易于安装、对电流的电阻低。但是，铜介质受到距离和信号干扰的限制。
在铜缆中，通过电脉冲传输数据。目的设备网络接口中的探测器接收的信号必须可成功解码为与发送的信号相符。但是，信号传输的距离越远，信号下降就越多。这称为信号衰减。因此，所有铜介质必须严格遵循指导标准所指定的距离限制。
分类：
分为UTP（非屏蔽双绞线），STP（屏蔽双绞线），同轴电缆
UTP：
非屏蔽双绞线 (UTP) 布线是最常用的网络介质。通过 RJ-45 连接器端接的 UTP 布线用于网络主机与中间网络设备的互连，例如交换机和路由器。
在 LAN 中，UTP 电缆由四对用颜色标记的电线组成。这些电线绞合在一起，并用软塑料套包裹，以避免较小的物理损坏。电线的扭绞有助于防止电线之间的串扰。
STP：
屏蔽双绞线 (STP) 比 UTP 布线提供更好的噪声防护。但是，与 UTP 电缆相比，STP 电缆更加昂贵而且不易安装。和 UTP 相同，STP 也使用 RJ-45 连接器。
STP 电缆结合屏蔽技术来应对 EMI 和 RFI，使用线缆扭绞技术来应对串扰。为了充分利用屏蔽的优势，STP 电缆使用特殊屏蔽 STP 数据连接器进行端接。如果电缆接地不正确，屏蔽就相当于一个天线，会接听多余信号。
显示的 STP 电缆有四对电线，每一对使用金属箔包裹，然后整体再用金属编织网或金属箔包裹。
同轴电缆：
同轴电缆，或简称同轴，由于它的两根导线共享同一个中轴而得名。如图所示，同轴电缆包括：
- 一根用于传输电子信号的铜导线。
- 包裹着铜导线的柔软的塑料绝缘层。
- 绝缘材料的表皮是编织铜线或金属箔，作用相当于电路中的第二条电线，而且还可作为内部导体的屏蔽层。这个第二层，或称屏蔽层，还可减少许多外部电磁干扰。
- 整个电缆由一层电缆表皮覆盖，使其免于较小的物理损坏。
同轴电缆使用许多不同类型的连接器。图中显示了卡口式Neill–Concelman (BNC)、N 型和 F 型连接器。
虽然 UTP 电缆在现代以太网安装中最终取代了同轴电缆，但在以下情形中仍采用同轴电缆设计：
- 无线安装 - 用同轴电缆将天线连接到无线设备。同轴电缆可传送天线和无线电设备之间的射频 (RF) 能量。
- 有线电视互联网安装 - 有线电视服务提供商为其客户提供互联网连接，他们会使用光缆替换同轴电缆和支撑放大元件部分。但是，客户所在地的布线仍采用同轴电缆。
UTP布线：
UTP电缆由四对用颜色标记的铜线组成。这些铜线扭绞在一起，并用软塑料套包裹。
UTP 电缆并不使用屏蔽层来对抗 EMI 和 RFI 的影响。相反，电缆设计者发现他们可以通过以下方式来减少串扰的负面影响：
- 抵消 - 电缆设计者现在对电路中的电线进行配对。当电路中的两根电线紧密排列时，彼此的磁场正好相反。因此，这两个磁场相互抵消，也抵消了所有的外部 EMI 和 RFI 干扰信号。
- 变化每个线对中的扭绞次数 - 为了进一步增强配对电线的抵消效果，设计者会变化电缆中每个线对的扭绞次数。UTP 电缆必须遵守精确的规定来管理每米（3.28 英尺）电缆所允许的扭绞次数或编织数。请注意，图中橙色/橙白色线对比蓝色/蓝白色线对的扭绞次数要少。每个彩色线对扭绞的次数不同。
标准：
遵循由 TIA/EIA 共同制定的标准。
定义的一些要素如下：
- 电缆类型
- 电缆长度
- 连接器
- 电缆端接
- 测试电缆的方法
端头通常为 RJ-45 连接器。
不同的场合可能需要使用不同的 UTP 电缆：
- 以太网直通电缆 -最常见的网络电缆类型。它通常用于主机到交换机和交换机到路由器的互连。
- 以太网交叉电缆 -用于互连相似设备的电缆。例如，交换机到交换机、主机到主机或路由器到路由器的连接。但是，由于网卡使用介质相关接口交叉（auto-MDIX）来自动检测电缆类型并进行内部连接，因此现在已将交叉电缆视为传统电缆。
光纤布线：
光纤是一种由非常纯的玻璃制成的极细透明的弹性线束，和人的头发差不多大。通过光缆传输时，位会被编码成光脉冲。光缆用作波导管或“光导管”，以最少的信号丢失来传输两端之间的光。
特点：
光缆能够以更远的距离和更高的带宽传输数据。不同于铜缆，光缆传输信号的衰减更少，并且完全不受 EMI 和 RFI 影响。光纤常用于互连网络设备。
光纤的介质是光缆，分类为：
光缆通常分为两种类型：
- 单模光纤 (SMF)
单模光纤
单模光纤包含一个极小的芯，使用昂贵的激光技术来发送单束光，如图所示。单模光纤在跨越数百公里的长距离传输情况下很受欢迎，例如应用于长途电话和有线电视中的光纤。
多模光纤 (MMF)
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