ما هي الطبقة المادية؟

في شبكات الكمبيوتر ، النموذج الأساسي الذي يجب فهمه هو نموذج OSI. يصف نموذج OSI المفاهيمي أو نموذج ربط المصادر المفتوحة سلسلة من سبع طبقات اتصال. كل طبقة لها وظائفها وميزاتها. لا يحظر نموذج OSI أي بروتوكول محدد. بدلاً من ذلك ، فإنه يحدد إطار عمل قياسي للاتصالات يمكن تصميم البروتوكولات حوله.

نموذج OSI في العالم الحديث غير دقيق إلى حد ما ، حيث توجد عدة بروتوكولات قياسية متداخلة بين طبقتين ويتم دمج بعض الطبقات أو تقسيمها بشكل أكبر. على الرغم من ذلك ، تظل نقطة انطلاق جيدة لفهم مفاهيم الشبكات.

الطبقة الدنيا المحددة في نموذج OSI ، الطبقة 1 ، الطبقة المادية ، تختلف تمامًا عن الطبقات الأخرى. الطبقة المادية هي منصة الاتصال الأساسية. هذا يعني أنه لا يشمل فقط تشفير الإشارات وفك تشفيرها ولكن أيضًا توحيد وسائط الإرسال وطرق الإرسال الفعلية.

ما هو جوهر الطبقة المادية؟

في جوهر أي طبقة مادية ، يجب أن يكون المعيار وسيلة نقل موثوقة. اعتمادًا على المعيار ، يمكن أن يكون هذا نظامًا كهربائيًا أو كهرومغناطيسيًا. من الناحية النظرية ، من الممكن استخدام وسائط اتصال أخرى ، مثل الصوت. ومع ذلك ، فإن الغالبية العظمى من الأنظمة تستخدم وسائط كهربائية أو كهرومغناطيسية. ويرجع ذلك إلى سرعة الإرسال والمدى وترددات الإشارة العالية التي يقدمونها.

وكمثال على ذلك ، يمكن تصميم نظام اتصال لاستخدام البشر يلوحون بالأعلام للتواصل. في حين أن هذا ممكن ، فإن التردد الذي يمكن بواسطته تحريك الأعلام أو تبديلها يكون بطيئًا ، مما يحد من عرض النطاق الترددي. الوظيفة محدودة بشكل أكبر بسبب خط الرؤية ، مما يحد من النطاق ، خاصة في البيئات غير المفتوحة.

بمجرد تحديد وسائط الاتصال الفعلية ، يجب توحيد التعقيدات التي يجب تحديدها وعدد الأسلاك في الكبل للتوصيلات السلكية. من الضروري أيضًا توحيد طريقة ترتيبها ( أي ، أزواج ملتوية ، تدريع ، إلخ ). يجب تصميم الموصلات المادية ، لكل من الموصلات الكهربائية للذكور والإناث. يجب تحديد مستويات الجهد القياسية ، كما هو الحال بالنسبة لطرق التشوير ، والتوقيتات ، ونسب الإشارة إلى الضوضاء المقبولة. يؤثر معظمها على النطاق الترددي النهائي للاتصال المادي.

بالنسبة للأنظمة اللاسلكية ، فإن خيارات التصميم مرتبطة ولكنها مختلفة. يجب أن يكون التردد الدقيق أو ترددات الضوء المستخدمة معيارية. يجب أن تكون الطريقة الدقيقة لترميز البيانات في الضوء موحدة. إذا كان سيتم استخدام كبل ألياف بصرية ، فيجب توحيد ذلك أيضًا. هناك العديد من أوجه التشابه لتوحيد التوصيلات السلكية. بمجرد ضبط التردد أو الترددات ، من المهم تصميم أنظمة قادرة على إنشاء واستقبال تلك الإشارات.

كيف تتفاعل الطبقة المادية مع الطبقات الأخرى؟

بمجرد تصميم وسائط ونظام الاتصال الفعلي ، من الضروري أيضًا إنشاء شرائح يمكنها تشفير وفك تشفير الإشارات المرسلة عبر الوسائط المادية. يشار إلى هذه الرقائق عمومًا باسم رقائق PHY. هذه الرقائق هي المسؤولة عن معالجة الإشارات وتسليم تلك البيانات إلى المستوى 2 ، طبقة ارتباط البيانات ، جهاز للمعالجة.

تعد طبقة ارتباط البيانات وطبقة الشبكة أعلاه مسئولة عن توجيه البيانات حول الشبكات وفيما بينها. لا تحتاج الطبقة المادية إلى إدراك ذلك. يحتاج فقط إلى أن يكون قادرًا على التواصل بشكل موثوق من نقطة إلى أخرى ، أو حتى من نقطة إلى عدة نقاط.

اعتمادًا على استخدام الوسائط السلكية أو اللاسلكية وإذا كان الاتصال مشتركًا بين أجهزة متعددة ، فقد يكون من الضروري تنفيذ أنظمة تجنب الاصطدام وكشف الاصطدام لضمان اتصالات موثوقة.

خاتمة

الطبقة المادية هي الطبقة الأولى في نموذج OSI. يغطي معايير نقل البيانات فعليًا من مكان إلى آخر. يغطي نموذج OSI الشبكات فقط ، لكن مفهوم الطبقة المادية مطابق للاتصالات الداخلية داخل الكمبيوتر ، مثل اتصال PCIe أو USB أو SATA.

لا تغطي الطبقة المادية تصميم الأجهزة فحسب ، بل تغطي أيضًا طرق الإشارة وفك تشفير الإشارات لتمرير بيانات ذات مغزى إلى باقي أجهزة الكمبيوتر. من المحتمل أن تكون Ethernet و Wi-Fi من أكثر معايير الطبقة المادية شهرة ، على الرغم من أنها بعيدة كل البعد عن المعايير الوحيدة. لا تنسى مشاركة أفكارك في التعليقات أدناه.