物理层协调通过物理媒体传送比特流时所需要的各种功能。物理层涉及到接口和传输媒体的机械和电气规约。它还定义了这些物理设备为了实现传输必须完成的过程和作用。
物理层的作用是尽可能屏蔽现有多种多样的硬件设备，传输媒体和通信手段的差异，使物理层上面的数据链路层感觉不到这些差异的存在，这样数据链路层只需要考虑如何完成本层的协议和服务，而不必考虑在网络传输过程中具体的传输媒体和通信手段是什么。简单来说，物理层要确保原始的数据可以在各种物理媒介上传输。
物理层的任务包括
（1） 接口和媒体的物理特性：物理层定义了设备与传输媒体之间的接口特性。它还定义了传输媒体的类型
（2）比特的表示：物理层的数据是由一层没有任何解释的比特（bit）流（0和1的序列）组成。发送时，比特必须经过编码变成信号—-电的或光的。物理层对编码的类型也进行了定义（即0和1怎样变为信号）
（3）数据率：传输速率，即每秒发送的比特数，也在物理层定义。换言之，物理层定义一个比特的持续时间
（4）比特的同步：发送设备和接收设备不仅要使用同样的比特率，而且还要在比特级进行同步。换言之，发送设备和接收设备的时钟必须是同步的。
（5）线路的配置：物理层要考虑到设备与媒体的连接。点对点配置时两个设备通过专用链路连接在一起。多点配置时若干个设备共享同一条链路。
（6）物理拓扑：物理拓扑定义了设备如何连成一个网络。设备的连接可以使用网状拓扑（每一个设备都和其他所有设备关联），星状拓扑（所有设备都通过中央设备来连接），环状拓扑（每一个设备都连接到下一个设备而形成环）或总线拓扑（所有设备都在一个公共链路上）等方式。
（7）传输方式：物理层还定义了两个设备之间的传输方向：单工，半双工，全双工。在单工方式下，只有一个设备可以发送，另一个设备只能接收。单工方式是一种单向通信。在半双工方式下，两个设备都可以发送和接收，但不能在同一时间进行。在全双工方式下，两个设备可以在同一时间接收和放松
物理层设备
常用的物理层设备有网卡，光纤，串口，并口，同轴电缆等，如下图所示
数据通信的模型
数据通信模型可划分为三大部分，即源系统（发送端，发送方），传输系统（网络传输）和目的系统（接收端，接收方）如下图所示。
1：源系统
（1）信源（source）：信源产生要传输的数据，例如，从计算机的键盘输入文字。根据通信对象和任务的不同，信源产生信息的形式也不同，总的来说，可分为连续和离散两种，与此对应的分别有连续信源和离散信源。前者产生幅度随时间连续变化的信号，例如，话筒产生的话音信号，后者产生各种离散的符号或数据。信源又被称为源站或源点。
（2）发送器：发送器的作用是将信源传来的数字比特流变换成能在数据通信系统中传输的，具有统一格式的数字信号，这个过程称为信源编码。典型的发送器为调节器
2：目的系统
（1）接收器：接收器的作用是接收传输系统传送过来的信号，并把它转换成能够被信宿设备处理的信息。典型的接收器为解调器。
（2）信宿（destination）：信宿是从接收器处获取传送来的比特流，然后把信息输出。例如，将文字显示在屏幕上。信宿又称为目的站或终点。
当前很多计算机的发送器和接收器都已经被整合为一个设备，即计算机内置的调制解调器。
3：传输系统
在源系统和目的系统之间的传输可以是简单的传输线，也可以是连接在源系统和目的系统之间的复杂网络系统。
通信的目的是传送消息。如语音，文字，图像，视频等都是消息。数据是传送消息的实体（data）,信号是数据的电气或电磁表现。
传输介质
传输介质是通信网络中发送方和接收方之间的物理通路。计算机网络中采用的有线传输介质包括双绞线，同轴电缆和光纤。无线传输介质包括无线通信，微波通信，红外通信以及激光通信。
有线传输介质
- 双绞线：由螺旋状扭在一起的两根，四根或八根绝缘铜制导线组成，线对扭在一起可以减少相互之间的辐射电磁干扰，双绞线可以传输模拟信号和数字信号。
- 同轴电缆：同轴电缆由一对导体组成，但是它们是按”同轴“方式构成线对，最里层是内芯，向外依次为绝缘材料，屏蔽层，塑料外套，内芯和屏蔽层构成一对半导体
- 光纤：光纤是光导纤维的简称，它由能传导电波的超细石英玻璃纤维外加保护层构成，多条光纤组成一速，就构成一条光缆。
无线传输介质
通过空间传输，不需要假设或铺设电缆或光纤。分类有无线电波，微波，红外线和可见光。
参考资料
《TCP/IP协议族 第4版》
《计算机网络原理》