Как на самом деле передаются биты по сетевому кабелю?
В честь первого апреля открою вам страшную тайну, а в случае нашествия апологетов ISO/OSI ("на физическом уровне биты, потому что так написано в стандарте/Олифере") скажу, что это шутка.
Биты по кабелю не передаются. Их вообще в компьютере нет. Их нет на экране - там пиксели, их нет на жестком диске - там намагниченность поверхности, их нет в оперативной памяти - там заряд конденсатора. Биты (байты) - это абстракция, упрощающая разработку протоколов взаимодействия устройств. Вместо того, чтобы требовать "при падении интенсивности излучения менее такого-то порога подать на выход такое-то напряжение", оперируют битами и байтами (хотя люди, разрабатывающие трансиверы/PHY, этой роскоши лишены).
Итак, биты по кабелю не передаются, по кабелю (точнее, в среде) передаются сигналы. Каждому типу среды - свой сигнал. В электрическом кабеле сигнал представляет собой изменение тока или напряжения во времени. В оптоволоконном - изменение интенсивности излучения во времени. При передаче при помощи радиоволн - изменение напряженности электрического и магнитного полей или же наведенного в антенне тока во времени.
Далее, при помощи различных видов модуляции (modulation, keying) можно поставить в соответствие группу бит (абстрактных двоичных циферок, придуманных для удобства) некоему "кусочку" (иногда используют термин "чип", "chip") сигнала определенной формы. Допустим, биты 00 представляются как напряжение +5 вольт в течение установленного периода, 01 - +2.5 вольт, 10 - -2.5 вольт, 11 - -5 вольт. Если при этом в этот же период на кабель наведена внешняя помеха или другой трансивер передает по этой же линии, то напряжения просто-напросто сложатся (например, будет +5.1 вольт вместо +5). Тогда перед принимающим трансивером встает задача - из наблюдаемого сигнала сложной формы извлечь и обработать установленный паттерн. Это к вопросу "как один и тот же проводник одновременно может иметь напряжение и не иметь?". Более того, некоторые трансиверы отправляют сигналы по тому же каналу и в то же время, что и принимают (1000BASE-T, по-моему), то есть в кабеле наблюдается "каша" из двух передаваемых сигналов одновременно, что решается путем применения различных DSP-алгоритмов. Именно поэтому, если не ошибаюсь, нет внятного способа снять дамп трафика с гигабитной Ethernet-линии на витой паре при помощи пассивного устройства.
Если что-то непонятно объяснил или остались еще вопросы, готов пояснить.