Сетевая модель состоит из уровней. Самый базовый - физический уровень, передающий информацию в виде битов (нулей и единиц), закодированных в сигналы.
Первый уровень — физический — определяет передачу данных по физическому соединению между взаимодействующими устройствами. Таким физическим соединением может быть, например, кабель, непосредственно соединяющий устройства. Это также может быть беспроводная технология, такая как Bluetooth или Wi-Fi.
Физический уровень в основном определяет, как биты данных кодируются в сигналы. Обмен сигналами по физическому соединению обеспечивает связь между устройствами. Сигнал — это то, что может быть преднамеренно изменено с течением времени на стороне отправителя, в то время как получатель может измерить эти изменения.
Коммуникационные протоколы — это соглашения (правила) о том, как что-то кодируется и декодируется. Протоколы физического уровня кодируют информацию, представленную в виде битов, в физические сигналы на стороне отправителя и декодируют обратно в биты на стороне получателя.
Для передачи сигналов между различными устройствами должен быть соединяющий их посредник (англ. medium, часто применяют термин среда). Это соединение может быть реализовано по проводу или посредством беспроводной передачи.
Часто для передачи данных используются кабели. Они могут быть изготовлены из различных материалов, наиболее распространенными являются медь или оптическое волокно. Различные материалы имеют разные характеристики, влияющие на то, сколько информации может быть передано или сколько информации обычно теряется по пути к адресату.
Способы передачи информации в разных средах различаются. В медном кабеле используется напряжение, точнее его изменения. В оптоволоконном кабеле информация передается световыми волнами.
Типичным протоколом физического уровня в Интернете является Ethernet. Кабели Ethernet и сам протокол Ethernet были представлены в 1980-х годах. Данный протокол определяет связь по медным кабелям.
Беспроводная передача может использовать звуковые, электромагнитные или даже световые волны для передачи данных по воздуху (или даже вакууму). Они используют другие протоколы.