2. 物理层参数：传输介质特性、信号编码与接口标准

物理层是整个网络协议栈的基石。说白了，它就是负责把比特流变成能在线缆上跑的电信号或光信号。我做了十几年网络工程，见过太多上层协议调得天花乱坠，结果物理层一根线没选对，整个项目翻车的案例。这一章，咱们就把物理层的三个核心参数掰开揉碎讲清楚。

2.1 传输介质特性

传输介质就是信号的通路。选错了介质，就好比让跑车走泥路——性能再好也白搭。目前主流的介质就三种：双绞线、光纤、同轴电缆。我一个个说。

2.1.1 双绞线

双绞线是咱们最常见的网线。两根绝缘铜线按一定密度绞合在一起，目的是抵消电磁干扰。你想想看，两根线绞得越密，抗干扰能力就越强。

双绞线分屏蔽（STP）和非屏蔽（UTP）两种。我个人习惯，在机房这种电磁环境复杂的地方，优先用STP。普通办公环境，UTP完全够用。

双绞线的类别决定了它能跑多快。目前主流是Cat5e（千兆）、Cat6（千兆到万兆短距离）、Cat6a（万兆）。Cat8已经出来了，但说实话，家用场景用不上。

2.1.2 光纤

光纤传输的是光信号，不是电信号。它的核心优势是：传输距离远、带宽大、完全不受电磁干扰。我参与过一个跨海光缆项目，单根光纤就能承载Tbps级别的流量，双绞线根本做不到。

光纤分单模和多模两种：

• 单模光纤（SMF）： 纤芯细（9μm），只传一种模式的光。适合长距离（几十公里到上百公里）。激光光源，成本高。
• 多模光纤（MMF）： 纤芯粗（50μm或62.5μm），传多种模式的光。适合短距离（几百米到两公里）。LED光源，成本低。

2.1.3 同轴电缆

同轴电缆现在用得少了，但在有线电视和早期以太网（10Base2/10Base5）里是主力。它由内导体、绝缘层、屏蔽层和外护套组成。抗干扰能力比双绞线强，但比光纤差。

我记得刚入行时，还维护过一批用细同轴电缆（RG-58）的10Mbps网络。那时候网络拓扑是总线型，一个节点坏了，整段网络都瘫痪。现在想想，真是噩梦。

2.2 信号编码方式

信号编码，就是把二进制数据（0和1）转换成能在物理介质上传输的信号形式。不同的编码方式，直接影响传输效率和可靠性。

2.2.1 NRZ（不归零编码）

NRZ是最简单的编码方式。高电平代表1，低电平代表0。电平在整个比特周期内保持不变，所以叫“不归零”。

NRZ的问题很明显：如果连续传输多个相同的比特（比如一串1或一串0），电平就一直不变。接收端没法准确判断每个比特的边界，容易造成时钟同步丢失。

NRZ的变种NRZI（不归零反转编码）稍微好一点：遇到1就翻转电平，遇到0保持不变。但本质上，它还是解决不了长串0的问题。

2.2.2 曼彻斯特编码

曼彻斯特编码解决了NRZ的同步问题。它的规则是：每个比特周期中间有一次电平跳变。从高到低代表1，从低到高代表0（或者反过来，看具体标准）。

这个跳变既是数据，也是时钟信号。接收端可以从跳变中提取时钟，实现自同步。所以，曼彻斯特编码在早期以太网（10Mbps）里广泛使用。

但代价也很明显：编码效率只有50%。因为每个比特都需要两次电平变化，实际带宽利用率低。到了百兆和千兆以太网，曼彻斯特编码就被淘汰了。

2.3 接口标准

接口标准定义了物理层设备之间如何连接。说白了，就是插头的形状、引脚定义、电气特性这些。

2.3.1 RJ45

RJ45是双绞线最常用的接口，也就是咱们常说的“水晶头”。它有8个引脚，但千兆以太网只用其中4对（1-2、3-6、4-5、7-8）。

RJ45的接线标准有两种：T568A和T568B。区别在于线对的颜色顺序。我个人习惯统一用T568B，因为大多数设备默认支持它。但记住，一根网线的两端必须用同一标准，否则就成了交叉线（现在设备都支持自动翻转，但规范还是要遵守）。

2.3.2 SFP+

SFP+是增强型小型可插拔接口，主要用于万兆以太网。它比早期的XFP模块更小、功耗更低。SFP+接口可以插光模块（连接光纤），也可以插电模块（连接双绞线）。

SFP+的兼容性是个大坑。不同厂商的模块，甚至同一厂商不同批次的模块，都可能存在兼容性问题。我建议，尽量用同一品牌的交换机和模块。如果必须混用，先查兼容性列表。

2.4 知识体系总览

下面这张图，把物理层参数的核心逻辑串起来了。从传输介质到信号编码，再到接口标准，每一步都决定了网络的性能和可靠性。

嗯，物理层的内容就这些。看似基础，但每一个参数都直接影响网络的实际表现。下次你遇到网络不通或者性能不达标，别急着怀疑上层协议，先回头看看物理层——线选对了吗？编码匹配吗？接口兼容吗？很多时候，问题就出在这些“不起眼”的地方。