# Физический и канальный уровни передачи данных

Физический и канальный уровни обеспечивают передачу данных между сетевыми устройствами. Физический уровень определяет характеристики передающей среды и сигналов. Канальный уровень организует доступ к среде и доставку кадров.

## Типы передающих сред

- **Медный кабель**  
  Используется витая пара (UTP/STP) категорий Cat5e, Cat6, Cat6a, Cat7 и коаксиальный кабель. Обеспечивает передачу электрических сигналов. Подходит для расстояний до 100 метров.

- **Оптическое волокно**  
  Передает данные в виде световых сигналов. Существует одномодовое (SMF) и многомодовое (MMF) волокно. Обеспечивает высокую скорость и низкие потери сигнала на больших расстояниях (до десятков километров).

- **Беспроводные технологии**  
  Используют радиоволны для передачи данных. Включают Wi-Fi, Bluetooth и сотовые технологии. Характеризуются удобством развертывания, но подвержены влиянию помех и ограничениям по дальности.

## Стандарты Ethernet и Wi-Fi

- **Ethernet (IEEE 802.3)**  
  Основной стандарт проводных локальных сетей. Определяет формат кадров, скорости передачи (от 10 Мбит/с до 400 Гбит/с и выше) и методы кодирования сигналов. Поддерживает работу по медному кабелю и оптическому волокну.

- **Wi-Fi (IEEE 802.11)**  
  Стандарт беспроводных локальных сетей. Регулирует использование частотных диапазонов (2,4 ГГц, 5 ГГц, 6 ГГц), методы модуляции и механизмы доступа к среде (CSMA/CA). Современные версии (Wi-Fi 5, Wi-Fi 6, Wi-Fi 7) обеспечивают высокую пропускную способность и поддержку множества устройств.

## Технологии канального уровня

- **MAC-адресация**  
  Каждое сетевое устройство имеет уникальный 48-битный MAC-адрес. Используется для идентификации устройств в пределах одного сегмента сети.

- **VLAN (IEEE 802.1Q)**  
  Технология логического разделения сети на виртуальные локальные сети. Добавляет тег в Ethernet-кадр, что позволяет изолировать трафик и повышать безопасность без дополнительных физических соединений.

- **STP/RSTP/MSTP**  
  Протоколы предотвращения петель в сети:  
  - **STP** (Spanning Tree Protocol) — базовый протокол.  
  - **RSTP** (Rapid STP) — обеспечивает более быструю реконфигурацию.  
  - **MSTP** (Multiple STP) — поддерживает несколько экземпляров spanning tree для разных VLAN.

## Основные характеристики и ограничения физических интерфейсов

Физические интерфейсы (Ethernet-порты, SFP, QSFP и др.) характеризуются:
- Максимальной скоростью передачи данных;
- Типом поддерживаемой среды (медь/оптика);
- Максимальной дальностью связи;
- Энергопотреблением и тепловыделением.

**Основные ограничения:**
- Затухание сигнала с увеличением расстояния;
- Влияние электромагнитных помех (для медных кабелей);
- Дисперсия и потери в оптическом волокне;
- Ограниченная пропускная способность беспроводных каналов.

Правильный выбор типа среды и стандарта обеспечивает требуемую производительность и надежность сетевой инфраструктуры.