信号与传输介质
复习
- 隔离的边界：虚拟机与容器：虚拟机隔离的是一整台“机器”，每个虚拟机里有自己的操作系统内核
- 操作系统总装：这一章不引入新概念，只让一个程序从磁盘完整跑起来
- 尝试连接两台计算机：两台计算机通信的最小目标，是让一端的 0 和 1 在另一端被可靠区分
TL;DR
- 比特可借助电信号、光信号或无线电波传播
- 介质决定信号会衰减、延迟和受到哪些干扰
- 换介质只改变“用什么携带”，不改变“携带的是什么”
正文
上一章我们默认用一根铜线传电信号。可比特一定要坐电信号这趟车吗？
不一定。铜线中的电流、光纤中的光脉冲、空气中的无线电波，都能承载同样的 0 和 1。它们的共同点是：发送端能改变某个物理量，接收端能在另一端测量到它。至于具体改变的是电压、光强还是电磁波，接收方并不关心——它只关心“能不能稳定地分辨出变化”。
不同介质，各有脾气
既然都能传比特，为什么还要有这么多介质？因为它们在距离、抗干扰能力、成本和可达速率上差别很大。
- 铜线便宜、易接，适合短距离，但容易受电磁干扰
- 光纤带宽高、抗干扰强，适合长距离骨干，但接续和施工更麻烦
- 无线电波不用布线，方便移动，却要面对遮挡、反射和“大家共用空气”
所以选择介质，本质上是在做一组权衡。这又回到了那句老话：没有银弹，只有取舍。
信号不是瞬间抵达的
还要记住一件事：信号不会瞬间抵达。它沿介质传播需要时间，也会逐渐变弱，还会混入噪声。
于是接收端实际看到的，是一个连续、可能已经失真的波形；而我们真正想要的，却是离散的 0 和 1。如何从“糊掉的波形”里把比特认出来，是通信要一直面对的问题。
这也说明，衡量一条链路到底有多快，不能只看一个“网速”数字。下一章，我们就来把“快”这件事拆开看。
思考题 1
光纤与铜线传递的是不同物理信号，为什么都能传同一份文件？
思考题 2
如果让你为“跨越海洋”和“连接桌面上两台设备”各选一种介质，你会怎么选？依据是什么？
小结
知识点
- 介质改变物理实现，不改变比特承载的信息
- 不同介质在距离、抗干扰、成本与速率上各有取舍
- 传播速度、衰减和噪声会影响通信质量
参考资料
- Wikipedia(zh)：传输介质：承载信号的物理通道
- Wikipedia(zh)：信号 (信息论)：承载信息的物理量变化
思考题答案（仅供参考）
思考题 1
因为两者都可按同一编码规则，把连续的物理变化还原为相同的 0 和 1 序列。文件的内容由比特序列决定，而比特序列与它搭乘哪种物理信号无关。
思考题 2
跨海洋通常选光纤：距离远、要求大带宽和强抗干扰，光纤最合适。连接桌面设备通常选铜线：距离短、成本低、接线方便，电信号完全够用。选择依据就是距离、带宽需求、抗干扰要求和成本这几项之间的平衡。
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设计师 | 南国微雪