Физический уровень — посредник в передаче данных по каналам связи. В рамках этой функции физический уровень определяет механические и электрические характеристики сетевого канала связи, а также процедуры, необходимые для работы с ним. Например, физический уровень определяет количество контактов или проводов у канала связи, тип сетевого кабеля (коаксиальный или витая пара) и электрические параметры данного кабеля. Кроме того, физический уровень имеет дело с топологией сети. При этом разработчику более высоких сетевых уровней нет нужды знать, с какой топологией сети будет работать его приложение — все подробности такого рода изолированы на физическом сетевом уровне.

Поскольку данные на физическом уровне передаются нулями и единицами, физический уровень должен знать, как эти значения будут преобразованы аппаратурой. Например, физический уровень определяет, какая частота аналогового сигнала представляет “0”, а какая — “1”. Физический уровень должен знать, какое именно изменение частоты приводит к переключению от единицы к нулю и наоборот.

Предположим, что физический уровень кодирует биты данных различным напряжением. Тогда необходимо знать, при каком уровне напряжения ноль будет переключаться в единицу. Также необходимо следить, чтобы принимающий компьютер не принял единицу за ноль и наоборот. На физическом уровне определяется тип передачи данных: симплексный, полудуплексный или дуплексный.