Počítačové sítě jsou všudypřítomné a tvoří základ pro komunikaci a sdílení informací.
Abychom je pochopili, je důležité znát různé typy sítí a způsoby, jakými jsou uspořádány, tzv. topologii.
Počítačová síť je tvořena skupinou počítačů a dalších zařízení, která jsou vzájemně propojena pomocí kabelů nebo bezdrátového připojení, aby mohla vzájemně komunikovat a sdílet zdroje (např. tiskárny, servery).
Počítačové sítě slouží:
ke sdílení dat a souborů
(snadný přístup k dokumentům, obrázkům a dalším datům z různých zařízení)
ke sdílení hardwaru
(možnost používat jednu tiskárnu nebo skener z více počítačů)
ke komunikaci
(e-mail, chat, videohovory, sociální sítě)
k přístupu k internetu
(všechny připojené počítače mohou používat internetové připojení)
k centralizované správě
(snadnější správa uživatelů, zabezpečení a aktualizací)
Sítě se dělí podle geografického rozsahu a počtu připojených zařízení.
Personal Area Network (PAN) – Osobní síť
Charakteristika: Nejmenší typ sítě, určená pro propojení osobních zařízení v těsné blízkosti (do 10 metrů).
Technologie: Bluetooth, USB, IrDA.
Příklady: Propojení smartphonu s chytrými hodinkami přes Bluetooth, připojení bezdrátových sluchátek k počítači, tisk z telefonu na bezdrátovou tiskárnu.
Local Area Network (LAN) – Lokální síť
Charakteristika: Síť pokrývající menší oblast, jako je dům, kancelář, škola nebo malá budova.
Technologie: Ethernet (kabelové připojení kroucenou dvojlinkou), Wi-Fi (bezdrátové připojení).
Příklady: Domácí Wi-Fi síť, síť v kanceláři propojující několik počítačů a tiskáren, síť ve školní učebně.
Campus Area Network (CAN) – Kampusová síť
Charakteristika: Síť větší než LAN, ale menší než MAN. Obvykle propojuje více budov v rámci jednoho univerzitního kampusu, průmyslového areálu nebo velké instituce.
Technologie: Kombinace LAN technologií, často s optickými kabely pro páteřní síť.
Příklady: Síť propojující budovy univerzitního kampusu, síť v rozlehlé nemocnici.
Metropolitan Area Network (MAN) – Metropolitní síť
Charakteristika: Pokrývá oblast města nebo větší metropolitní oblast. Propojuje více LAN sítí v rámci jednoho města.
Technologie: Často využívá optické sítě.
Příklady: Síť propojující pobočky banky v jednom městě, městská Wi-Fi síť.
Wide Area Network (WAN) – Rozlehlá síť
Charakteristika: Pokrývá rozsáhlé geografické oblasti, jako jsou státy, kontinenty nebo celý svět. Propojuje vzdálené LAN sítě.
Technologie: Pronajaté linky, MPLS, satelitní připojení, DSL, kabelový internet.
Příklady: Internet (největší WAN), síť propojující pobočky nadnárodní společnosti po celém světě.
Topologie počítačové sítě určuje způsob, jakým jsou zařízení (uzly) v síti fyzicky nebo logicky propojena. Ovlivňuje nejen způsob přenosu dat, ale i výkonnost, odolnost vůči poruchám a možnosti rozšíření sítě.
Mezi nejznámější druhy topologie patří:
Topologie sběrnice (Bus)
Popis: Všechna zařízení jsou připojena k jedinému centrálnímu kabelu (sběrnici).
Výhody: Jednoduchá instalace, nízké náklady na kabeláž pro malé sítě.
Nevýhody:
Bod selhání: Přerušení hlavního kabelu ochromí celou síť.
Problémy s kolizemi: Více zařízení se snaží vysílat data současně, což zpomaluje síť.
Obtížná lokalizace poruchy: Není snadné zjistit, které zařízení způsobuje problém.
Špatná škálovatelnost: Přidání nových zařízení zpomaluje síť a komplikuje správu.
Využití: Dnes už se prakticky nepoužívá (historicky Ethernet 10Base-2/5).
Topologie kruhu (Ring)
Popis: Zařízení jsou propojena do kruhu, přičemž každé zařízení je připojeno ke dvěma sousedům. Data putují jedním směrem kolem kruhu.
Výhody:
Konstantní výkon (každé zařízení dostane "token" pro vysílání).
Žádné kolize dat.
Nevýhody:
Bod selhání: Selhání jednoho zařízení nebo přerušení kabelu přeruší celou síť.
Obtížné přidávání/odebírání zařízení: Vyžaduje dočasné přerušení sítě.
Využití: Dnes se moc nepoužívá (historicky Token Ring, FDDI).
Topologie hvězdy (Star)
Popis: Všechna zařízení jsou připojena k centrálnímu zařízení (hubu nebo přepínači/switchi).
Výhody:
Vysoká spolehlivost: Selhání jednoho zařízení nebo kabelu ovlivní pouze toto zařízení, ne celou síť.
Snadná lokalizace poruchy: Snadné zjištění, které zařízení má problém.
Snadné přidávání/odebírání zařízení: Nevyžaduje přerušení sítě.
Lepší výkon: Moderní přepínače umožňují plnou rychlost pro každé zařízení.
Nevýhody:
Bod selhání (centrální zařízení): Pokud selže hub/přepínač, celá síť je mimo provoz.
Vyšší náklady na kabeláž: Více kabelů než u sběrnice.
Využití: Nejběžnější topologie v dnešních LAN sítích (jak v domácnostech, tak ve firmách).
Topologie mřížky (Mesh)
Popis: Každé zařízení je propojeno s každým dalším zařízením v síti. Existuje několik cest pro přenos dat.
Typy:
Plná mřížka (Full Mesh): Každý s každým (N*(N-1)/2 propojení).
Částečná mřížka (Partial Mesh): Některá zařízení jsou propojena s několika dalšími, ale ne nutně se všemi.
Výhody:
Extrémní spolehlivost a odolnost proti selhání: Pokud selže jedna cesta, data mohou putovat jinudy.
Vysoká propustnost: Mnoho paralelních cest.
Nevýhody:
Velmi vysoké náklady: Obrovské množství kabeláže a portů.
Složitá instalace a správa.
Využití: Páteřní sítě, WAN sítě, speciální vysoce dostupné systémy, bezdrátové mesh sítě.
Topologie stromu (Tree)
Popis: Kombinace topologie hvězdy a sběrnice. Centrální sběrnice (páteř) je připojena k více hvězdám.
Výhody:
Dobře škálovatelná pro velké sítě.
Snadná správa segmentů sítě.
Nevýhody:
Bod selhání (centrální sběrnice): Selhání páteřního kabelu může ovlivnit velké části sítě.
Vyšší náklady než sběrnice.
Využití: Rozsáhlé podnikové sítě, kde jsou LAN sítě připojeny k centrální páteři.
Topologie hybridní
V praxi se často setkáváme s kombinacemi základních topologií, které se nazývají hybridní topologie. Příkladem je síť, která má páteřní síť s topologií sběrnice a k ní jsou připojeny jednotlivé kanceláře, které mají interní sítě s topologií hvězdy.
Často se setkáte s pojmy internet a intranet. Jaký je mezi nimi rozdíl?
Intranet
Intranet je privátní (uzavřená) počítačová síť, která využívá technologie Internetu pro sdílení firemních dat a spolupráci v rámci jedné organizace.
Používá se pro bezpečné sdílení informací uvnitř organizace, přístup k interním dokumentům, firemním aplikacím, zprávám a databázím. Data neopouštějí síť organizace.
Příklad
Interní školní síť, kam mají přístup pouze žáci a zaměstnanci školy.
Firemní portál, kam mají přístup jen zaměstnanci.
Internet
Internet je globální, veřejná síť sítí, která propojuje miliardy zařízení a poskytuje celosvětový přístup k informacím a komunikaci pro každého.
Používá se pro přístup k veřejným webovým stránkám, e-mailu, sociálním sítím, streamovacím službám, online hrám a všemu, co je dostupné na internetu. (nutné připojení od poskytovatele)
Příklad
Prohlížení YouTube.
Vyhledávání na Googlu.
Komunikace na Instagramu.
Všichni používáme internet – sledujeme videa, hrajeme hry, komunikujeme s přáteli.
Ale víte, jak to všechno funguje "pod kapotou"? Víte co je webová stránka a co jsou cloudové služby, o kterých se tolik mluví?
Webová stránka
V podstatě jsou to soubory textových instrukcí (kódu), obrázků, videí a dalších médií, uložených na vzdáleném počítači, tzv. webovém serveru.
Tyto instrukce (v jazycích HTML, CSS či JavaScriptu) váš prohlížeč (Chrome, Firefox, Edge) přečte a zobrazí z nich to, co vidíte na obrazovce.
Zobrazení webové stránky
Zadá se adresa (např. www.google.com) do prohlížeče. URL (Uniform Resource Locator) je jako "poštovní adresa" konkrétní webové stránky nebo zdroje na internetu.
Váš počítač s pomocí DNS serveru (Domain Name System) zjistí IP adresu, resp. převede adresu www.google.com na číselnou adresu serveru 142.251.140.174.
Jakmile má váš počítač IP adresu, váš prohlížeč se připojí k webovému serveru Googlu.
Poté prohlížeč pošle serveru HTTP (Hypertext Transfer Protocol) požadavek: "Dej mi prosím tuto stránku!" Server mu pošle zpět soubory stránky.
HTTPS je zabezpečená verze HTTP. To "S" znamená "Secure" (bezpečný = zámeček v adresním řádku). Data jsou šifrována, takže je nikdo nemůže cestou odposlouchávat (důležité pro online bankovnictví, přihlašování, apod.).
Váš prohlížeč stránku zpracuje a zobrazí vám ji.
Cookies
Malé textové soubory, které webové stránky ukládají do vašeho prohlížeče.
Používají se pro zapamatování vašich preferencí (např. jazyk, přihlášení), sledování aktivity pro reklamy, udržení položek v košíku e-shopu.
Problém: Cookies mohou sledovat vaši aktivitu napříč weby, což je důvod, proč se zobrazují hlášky "Souhlasíte s cookies?".
Slyšeli jste o "cloudu"? Není to žádný skutečný mrak, ale způsob, jak ukládat a používat data a aplikace přes internet, aniž by byly fyzicky u vás.
Cloud
Představte si "cloud" jako obrovské datové centrum plné serverů, disků a počítačů, které vlastní a spravuje nějaká firma (např. Google, Microsoft).
Místo toho, abyste měli software nebo data na svém zařízení, jsou uložena "v cloudu", tedy na těchto vzdálených serverech.
Přistupujete k nim přes internet odkudkoli a z jakéhokoli zařízení.
Výhody cloudu
Dostupnost
(přístup k datům a aplikacím odkudkoli, kde je internet)
Záloha
(data jsou automaticky zálohována a chráněna před ztrátou, např. když se ti rozbije HDD či telefon)
Úspora místa
(nemusíš mít všechno uložené na svém malém disku)
Spolupráce
(snadné sdílení a spolupráce na dokumentech s více lidmi)
Nemusíš se starat o hardware
(o servery a jejich údržbu se stará poskytovatel cloudu)
Příklady cloudových služeb
Ukládání souborů
Google Drive - ukládání dokumentů, fotek, videí.
Microsoft OneDrive - podobné jako Google Drive, často propojené s Office 365.
Dropbox - další oblíbená služba pro ukládání a sdílení souborů.
Gmail/Outlook.com - tvoje e-maily nejsou uložené v počítači, ale na serverech Googlu/Microsoftu.
Streamování médií
YouTube, Netflix, Spotify - videa a hudba nejsou uložené na tvém zařízení, ale streamují se "z cloudu".
Online kancelářské aplikace
Google Dokumenty/Tabulky/Prezentace - lze vytvářet a upravovat dokumenty přímo v prohlížeči, bez nutnosti instalace softwaru.
Microsoft 365 (online verze Wordu/Excelu) - lze vytvářet a upravovat dokumenty přímo v prohlížeči, bez nutnosti instalace softwaru.
Sociální sítě
Instagram, TikTok, Facebook - všechny tvoje fotky, videa a zprávy jsou uloženy v cloudu dané společnosti.
Online hry
Některé hry ukládají tvůj postup nebo dokonce běží celé "v cloudu".
Druhy cloudových služeb (pro pokročilejší)
Cloudové služby se dělí do tří hlavních kategorií podle toho, co vám poskytovatel "cloudu" spravuje a o co se musíte starat sami:
SaaS (Software as a Service – Software jako služba)
Nejjednodušší pro uživatele. Platíte za používání hotové aplikace, o nic se nemusíte starat.
Příklady: Gmail, Google Dokumenty, Netflix, Spotify, Salesforce (firemní systém).
Podobnost: Je to jako jet taxíkem – nemusíte se starat o auto, jen si zaplatíte jízdu.
PaaS (Platform as a Service – Platforma jako služba)
Pro vývojáře. Poskytovatel dodá prostředí pro tvorbu aplikací (operační systém, databáze), ale vy si napíšete vlastní aplikaci.
Příklad: Google App Engine, Microsoft Azure App Service.
Podobnost: Je to jako pronájem restaurace s veškerým vybavením, ale vaříte si sami.
IaaS (Infrastructure as a Service – Infrastruktura jako služba)
Nejnižší úroveň cloudu. Poskytovatel dodá jen základní hardware (virtuální servery, úložiště, sítě), ale vy si instalujete operační systém, aplikace atd.
Příklad: Amazon Web Services (AWS) EC2, Google Compute Engine, Microsoft Azure Virtual Machines.
Podobnost: Je to jako pronájem pozemku s elektřinou a vodou, ale dům si musíte postavit a zařídit sami.
Síťová karta (NIC - Network Interface Card)
Umožňuje počítači připojit se k síti.
Hub (rozbočovač)
Zařízení, které pouze opakuje signál na všechny porty (nezabezpečené, pomalé, dnes se nepoužívá).
Switch (přepínač)
Zařízení, které posílá data pouze na cílový port v rámci jedné sítě (základ dnešních LAN sítí).
Router (směrovač)
Zařízení propojuje různé sítě a směruje datové pakety mezi nimi (např. mezi vaší domácí sítí a internetem).
Modem
Převádí digitální signál z počítače na analogový signál pro přenos po telefonní lince/kabelu a naopak.
Access Point (AP)
Zařízení, které umožňuje bezdrátovým zařízením připojit se k drátové síti.
Kabeláž
Propojuje zařízení (ethernetové kabely, optické kabely).
Datová zásuvka
Koncový bod, do kterého se v místnosti připojuje koncový uživatel.
Konektory (RJ-45)
Umožňují fyzické propojení kabeláže se síťovými zařízeními.
Patch Panel
Slouží jako centrální a organizovaný zakončovací bod pro stálou kabeláž.
Rozvaděč (Rack)
Ocelová skříň, která slouží k uspořádání, ochraně a chlazení síťových prvků.
Představte si, že chcete zavolat kamarádovi. Musíte dodržet určitá pravidla: vytočit správné číslo, počkat, až zvedne, pozdravit se, mluvit srozumitelně. Kdyby každý mluvil, jak chtěl, nikdo by si nerozuměl.
A přesně tak to funguje i v počítačovém světě! Počítače, telefony, servery – všechna tato zařízení, aby si rozuměla, musí dodržovat určitá pravidla. Těmto pravidlům se říká komunikační protokoly.
Komunikační protokol je sada pravidel a postupů, které určují, jakým způsobem spolu zařízení v síti komunikují. Je to jako společný jazyk, kterým si počítače vyměňují informace.
Proč protokoly potřebujeme?
Aby si rozuměly: Bez protokolů by spolu různé typy zařízení (Windows, Mac, Android, Linux) nemohly mluvit.
Pro řád a organizaci: Protokoly zajišťují, že data jsou posílána správným způsobem, ve správném pořadí a že jsou přijata bez chyb.
Pro efektivitu: Optimalizují přenos dat, aby byl rychlý a spolehlivý.
Představte si, že chcete poslat kamarádovi fotku přes internet. Jak to probíhá díky protokolům?
Rozdělení na kousky (pakety): Tvoje fotka se nejprve rozdělí na malé části, kterým říkáme pakety. To je jako rozstříhat dopis na malé lístky.
Adresování: Ke každému paketu se přidá "adresa" příjemce (IP adresa kamaráda) a "adresa" odesílatele (tvoje IP adresa).
Putování sítí: Pakety putují internetem (přes routery) po různých cestách. Každý paket může jít jinudy!
Kontrola a potvrzení: Protokoly zajišťují, že pakety dorazí, že nejsou poškozené a že se správně poskládají dohromady. Pokud něco chybí, vyžádá si to znova.
Existují stovky různých protokolů, některé znáte, i když o tom možná nevíte:
TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
Základ celého internetu! Má dvě části.
IP (Internet Protocol): Stará se o adresování a směrování paketů. Říká "kam se to má poslat".
TCP (Transmission Control Protocol): Zajišťuje spolehlivý přenos. Dohlíží, aby se všechny pakety dostaly na místo určení, ve správném pořadí a bez chyb. Pokud se nějaký paket ztratí, TCP si vyžádá jeho opětovné zaslání. Říká "jak se to má poslat, aby to došlo celé".
Příklad: Když stahuješ soubor nebo načítáš webovou stránku, TCP/IP zajišťuje, že všechno dorazí kompletní.
HTTP/HTTPS (Hypertext Transfer Protocol / Secure HTTP)
Prohlížení webu, tedy protokoly pro načítání webových stránek.
HTTP: Slouží pro přenos hypertextu (text s odkazy), tedy pro prohlížení webu.
HTTPS: Je bezpečná verze HTTP (to "S" znamená "Secure" – bezpečný). Data jsou šifrována, takže je nikdo nemůže cestou odposlouchávat.
Příklad: Používá se pro online bankovnictví, přihlašování, e-shopy – zkrátka všude, kde zadáváš citlivé údaje. V prohlížeči ho poznáš podle ikonky zámečku u adresy.
FTP (File Transfer Protocol)
Přenos souborů: Používá se pro nahrávání a stahování souborů mezi počítači (např. na webový server). Je to jako "pošťák" pro soubory.
SMTP, POP3, IMAP (Simple Mail Transfer Protocol / Post Office Protocol 3 / Internet Message Access Protocol)
E-mail: Tyto protokoly se starají o to, aby vaše e-maily dorazily tam, kam mají.
SMTP: Pro odesílání e-mailů.
POP3/IMAP: Pro stahování/čtení e-mailů z e-mailového serveru.
DNS (Domain Name System)
Telefonní seznam internetu: Když napíšeš do prohlížeče www.google.com, DNS tento název přeloží na číselnou IP adresu (např. 172.217.16.142), protože počítače si rozumí lépe s čísly.
Co si zapamatovat o protokolech?
Protokoly jsou pravidla komunikace mezi zařízeními v síti.
TCP/IP je základ celého internetu – stará se o adresy a spolehlivý přenos.
HTTP/HTTPS je pro webové stránky, HTTPS je bezpečnější díky šifrování.
FTP je pro soubory, SMTP/POP3/IMAP pro e-maily.
DNS překládá jména stránek na IP adresy.
Protokoly jsou neviditelnými hrdiny internetu. Díky nim se můžeš spolehnout, že tvoje zpráva dorazí, video se načte a hra poběží bez záseků!