【跟着小编从零开始学以太网】之详解以太网物理层PHY

        经过上一节对以太网基础知识的学习，我们对以太网应该有了一个大的框架的了解，今天我们重点将剖析一下以太网各层协议栈。我们以以太网ISO模型为例进行介绍。

  首先我们先从物理层先讲起。

        一：PHY

（Physical Layer，物理层）是以太网协议栈中的最底层，主要负责在物理介质（如电缆、光纤）上传输和接收原始比特流。它是连接数字信号（MAC层）与模拟信号（物理介质）的桥梁，确保数据在硬件层面的可靠传输。其中在物理层涉及到以下几个重要功能：

1：信号调制与编码

1)将MAC层发送的数字信号转换为合适的物理介质传输的模拟信号.

2)编码方式:曼彻斯特编码(10Base-T),4D-PAM5(100Base-TX),PAM4(25G/100G以太网).:

2：时钟恢复与同步:从接收信号中提取时钟信息，确认发送与接收端时序一致.

3：链路检测与自动协商:

1)通过**链路脉冲（Link Pulse）**检测物理连接状态.

2)支持Auto-Negotiation（自动协商），自动选择最佳速率（10/100/1000Mbps）和双工模式.

4：错误检测与校正:使用前向纠错（FEC）技术（如RS-FEC），减少高速传输中的误码率。

       二：常见的以太网物理层传输介质

1：双绞线（Twisted Pair）：是最为常见的以太网传输介质，分为无屏蔽双绞线（UTP）和屏蔽双绞线（STP）两种。UTP双绞线最常用，传输速度最高可达10Gbps，而STP双绞线则有更好的抗干扰能力。

备注：双绞线最常用的原因如下：

---成本低廉：铜线比光纤便宜，适合大规模部署。

---兼容性强：支持从百兆（Cat5）到万兆（Cat6a/Cat7）的以太网标准。

---易于安装：柔韧性好，可穿管、弯折，普通RJ45接口通用。

---平衡性能：在 100米距离内 能提供足够带宽（家庭、企业够用）。

2：光纤（fiber optic）：光纤传输介质采用光信号传输，具有高速、长距离、抗干扰等特点。光纤的传输速度最高可达到400Gbps。应用场景：数据中心骨干网和长距离传输.

3：同轴电缆（Coaxial cable）：同轴电缆主要用于早期的以太网，如10Base-2和10Base-5等。同轴电缆的传输速度较慢，且易受到干扰。应用场景：有线电视和监控系统等.

         三：命名体系规则&IEEE标准名称（技术规范）

1：格式：[速率][信号类型][介质/编码]

                 1000：速率 = 1000 Mbps（1 Gbps）
                 BASE：基带传输（Baseband，独占信道）
                 T：介质类型 = 双绞线（Twisted Pair）
2：常见标准：

                 1000BASE-T：基于Cat5e/Cat6双绞线的千兆以太网。
                  1000BASE-SX：多模光纤（短波）。
                  1000BASE-LX：单模光纤（长波）。

        对于以太网的PHY简单介绍了这么多，此刻想插播一条广告，我们常见PHY芯片有哪些，如下图所看到的是我们Microchip的10Mbps-1000Mbps PHY芯片介绍，看到这些型号，您应该很眼熟，都是很常用通用的芯片，如有需求，可以随时联系我们进行样品索取或者技术支持。

本篇作者-思考帝-更多系列技术博文可前往大大通查看！