لایه یک مدل OSI: لایه فیزیکی | Physical Layer

لایه فیزیکی، لایه اول مدل OSI می‌باشد که در پایین‌تر قسمت پشته پروتکلی قرار دارد. همانطور که از پست “بررسی مدل OSI” بخاطر داریم، این لایه آخرین لایه‌ای است که بسته‌ها در سمت فرستنده از آن می‌گذرند. هم‌چنین بسته‌ها وقتی به مقصد می‌رسند، این لایه اولین لایه‌ای است که آن را ملاقات می‌کنند.

در زیر می‌توانید دیگر مقالات مربوط به مدل OSI و لایه‌های آن را مطالعه کنید:

لایه فیزیکی چیست؟

این لایه ارتباط میان دستگاه و مدیای(رسانه) انتقال را مشخص می‌کند. منظور از مدیا انتقال، چیزی است که قرار است داده به آن تحویل داده شود. مدیا می‌تواند کابل مِسی و یا فیبر نوری  و یا حتی امواج بی‌سیم باشد. دقیقا به همین خاطر هست که نام آن را لایه فیزیکی انتخاب کرده‌اند. اما وظیفه این لایه چیست؟ این لایه دقیقا چه کاری انجام می‌دهد که باعث می‌شود داده‌ای که بصورت صفر و یک است، به سمت یک کابل مسی و یا یک فیبر نوری ارسال شود؟

وظایف لایه فیزیکی

مهم‌ترین وظیفه لایه فیزیکی، برقراری ارتباط میان داده‌ها و ارتباط فیزیکی میان سیستم‌ها است. در اصل این لایه داده‌هایی را که از لایه بالادستی خود (یعنی Datalink) دریافت می‌کند را به سیگنال‌های الکترومغناطیسی تبدیل می‌کند تا بتواند آن‌ها را از طریق مدیا به سیستم مقصد ارسال کند. این سیگنال‌ها پس از اینکه به سیستم مقصد رسیدند، ابتدا با لایه فیزیکی روبرو می‌شوند، از این رو در سیستم مقصد، لایه فیزیکی این سیگنال‌ها برای لایه بالادستی خود ترجمه می‌کند تا در ادامه، داده‌ها پشته پروتکلی را طی کنند.

ارسال داده به رسانه انتقال، توسط لایه فیزیکی (Representation of Bits)

داده‌ها در این لایه بصورت جریانی از بیت‌های پشت سرهم هستند. یعنی صفر و یک‌ها بصورت پیوسته به این لایه می‌رسند. حالا این صفر و یک‌ها باید برای انتقال به یک سری سیگنال انکد شوند. حال وظیفه این لایه این است که مشخص کند این صفر و یک‌ها چگونه به سیگنال‌های قابل انتقال (چه از روی سیم چه به صورت بی‌سیم) از روی رسانه، تبدیل شوند.

در اصل این لایه بوسیله صفر و یک کردن ولتاژ داده را برای رسانه انتقال ترجمه می‌کند! مثلا یک نمونه ساده برای انجام این کار این است که برای انتقال عبارت 1010 ابتدا ولتاژ یک، سپس ولتاژ صفر، سپس ولتاژ یک و در نهایت ولتاژ صفر در نظر گرفته شود. (البته این یک تعبیر نادقیق برای فهم بهتر بود. طبیعتا زمان نیز در آن مهم هست، چرا که مقصد باید بفهمد وقتی که 1 را دریافت می‌کند، منظور مبدا 1 بوده یا 11 یا 111 یا …)

تعیین نرخ انتقال داده (Bit Rate)

یکی دیگر از وظایف این لایه، تعیین نرخ انتقال داده می‌باشد. یعنی این لایه مشخص می‌کند که در هر ثانیه چند بیت منتقل شود.

کنترل ارتباطات همزمان

یکی دیگر از وظایف مهم این لایه، این است که ارتباطات مختلف را از هم تشخیص دهد. یک کامپیوتر در هر لحظه می‌تواند چندین و چند ارتباط مختلف داشته باشد، اگر قرار باشد سیگنال‌های این ارتباطات با یکدیگر مخلوط شود، ارتباطات همزمان بی‌معنی و غیرممکن می‌شود. چرا که سیگنال‌ها به هنگام رسیدن به سیستم مقصد، دچار تداخل می‌شوند و مشخص نمی‌شود که با چه ترتیبی و نظمی باید به سیستم می‌رسیده‌اند.

مُد انتقال (Transmission Modes)

لایه فیزیکی باید مشخص بکند که مد انتقال داده‌ها به چه صورت باشد. منظور از مُد انتقال در اصل همان جهت انتقال بیت‌ها بین د ودستگاه است. بطور کلی در این بخش 3 حالت داریم:

• Simplex
• Half Duplex
• Full Duplex

پروتکل های لایه فیزیکی

همانند هر لایه دیگری، این لایه نیز شامل چند پروتکل است. از معروف‌ترین پروتکل‌های این لایه می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• Token Ring
• USB
• RS-232
• FDDI
• Infrared
• Frame Relay
• DSL
• ISDN
• FO Fiber Optics