Počítačové sítě

Modem

Síťový prvek

Přivádí internet do budovy

Modulátor/demodulátor – převádí signál od poskytovatele (ISP) na digitální data, kterým rozumí počítače, a naopak. Zajišťuje samotné připojení k internetu a domácnosti přiděluje jednu veřejnou IP adresu. Připojuje se k němu optické vlákno, telefonní linka nebo koaxiální kabel.

Router (směrovač)

Síťový prvek

Rozvádí internet mezi zařízení

Propojuje vnitřní (lokální) síť s internetem a směruje datové pakety mezi nimi nejvhodnější cestou. Zařízením v síti přiděluje privátní IP adresy a typicky obsahuje i firewall pro základní ochranu. Domácí Wi-Fi router v jednom zařízení spojuje funkce routeru, switche a Access Pointu.

Access Point (AP)

Síťový prvek

Bezdrátový vstupní bod do sítě

Vytváří Wi-Fi signál a umožňuje bezdrátovým zařízením připojit se do kabelové sítě. Funguje jako převodník mezi kabelem a rádiovými vlnami – sám internet nepřiděluje. Ve větších sítích se nasazuje více AP propojených s ústřední konfigurací, aby pokryly celou budovu.

Switch (přepínač)

Síťový prvek

Propojuje zařízení v lokální síti

Centrální prvek lokální sítě (LAN), který propojuje jednotlivá zařízení a posílá data cíleně tomu správnému příjemci. Rozhoduje se podle MAC adres, které si ukládá do vlastní MAC tabulky. Na rozdíl od staršího hubu nezahlcuje síť – data putují pouze tam, kam mají. Moderní switche pracují ve Full-Duplex režimu (současně přijímají i odesílají).

Síťová karta (NIC)

Síťový prvek

Most mezi počítačem a sítí

Network Interface Card – hardware, díky kterému počítač vůbec dokáže komunikovat se sítí. Převádí data z PC na signál putující po kabelu nebo bezdrátově a naopak. Každá karta má od výroby jedinečnou MAC adresu. Bývá integrovaná na základní desce, vsazená do slotu (PCIe) nebo připojená externě přes USB.

Server

Síťový prvek

Poskytuje služby a data ostatním

Počítač (často výkonný a běžící 24/7), který poskytuje data, služby nebo výpočetní výkon ostatním zařízením v síti – tzv. klientům. Podle účelu se rozlišují servery webové, souborové, poštovní, databázové nebo doménové. Ve firmách bývá serverů několik a často přebírají úlohy běžných síťových prvků (např. DHCP nebo DNS).

Hypertext Transfer Protocol – přenáší webové stránky mezi serverem a prohlížečem. HTTPS je zabezpečená varianta, která veškerou komunikaci šifruje pomocí SSL/TLS.

Domain Name System – překládá textové adresy na číselné IP adresy. Když zadáš seznam.cz, DNS zjistí, že má kontaktovat např. 77.75.77.222.

Simple Mail Transfer Protocol – slouží k odesílání elektronické pošty od klienta na server a mezi e-mailovými servery.

Stahuje e-maily do schránky, ale nechává je na serveru – složky tak zůstávají synchronizované mezi více zařízeními.

Post Office Protocol verze 3 – stáhne poštu ze serveru do klienta a typicky ji ze serveru smaže. Vhodné, když poštu čteš jen na jednom zařízení.

Dynamic Host Configuration Protocol – po připojení k síti automaticky přidělí zařízení IP adresu, masku, bránu i DNS server. Uživatel nic nenastavuje ručně.

File Transfer Protocol slouží k nahrávání a stahování souborů mezi počítačem a serverem. SFTP je zabezpečená (šifrovaná) varianta.

Transmission Control Protocol – před přenosem naváže spojení, ověřuje, že data dorazila celá a ve správném pořadí, a ztracené pakety si vyžádá znovu. Využití: web (HTTP), e-mail (SMTP), stahování souborů.

User Datagram Protocol – nenavazuje spojení, prostě data odešle. Neřeší ztráty ani pořadí paketů, díky tomu má minimální zpoždění. Využití: online hry, VoIP, streamování videa, DNS.

Internet Protocol – každý paket nese IP adresu zdroje a cíle. IPv4 používá 32bitové adresy (např. 192.168.1.1), IPv6 používá 128bitové adresy kvůli nedostatku místa.

Internet Control Message Protocol – pomocný protokol pro hlášení chyb a stavu sítě. Sám nepřenáší uživatelská data, ale stojí za nástroji jako ping (ověření, že je cíl dostupný) nebo traceroute (zjištění cesty paketu k cíli).

Address Resolution Protocol – v lokální síti dokáže k IP adrese zjistit odpovídající MAC adresu konkrétní síťové karty. Bez něj by zařízení v LAN nevěděla, komu fyzicky doručit data.

Nejrozšířenější standard pro kabelové lokální sítě. Definuje typy kabelů, konektory (RJ-45) i pravidla, jak si zařízení sdílejí přenosové médium bez vzájemného rušení (CSMA/CD).

Sada standardů pro bezdrátový přenos dat pomocí rádiových vln v pásmech 2,4 GHz, 5 GHz a 6 GHz. Umožňuje zařízením připojit se k síti bez kabelu prostřednictvím Access Pointu.

Vzájemné propojení dvou a více počítačů za účelem komunikace a sdílení dat, programů nebo zařízení (např. tiskáren). Spojení může být drátové (kabel), nebo bezdrátové (Wi-Fi, mobilní sítě). Sítě se dělí podle rozsahu (PAN, LAN, MAN, WAN), topologie i účelu.

První funkční počítačová síť, kterou koncem 60. let vybudovala americká agentura ARPA. Sloužila především pro přenos souborů a vzdálený přístup mezi univerzitními počítači. Z jejích principů (přepojování paketů, protokoly TCP/IP) se postupně vyvinul dnešní internet.

Internet Service Provider – společnost, která provozuje vlastní rozsáhlou síť a přes ni připojuje koncové uživatele k celosvětovému internetu. V ČR jsou to např. O2, T-Mobile nebo Vodafone. Často dodává i potřebná zařízení (modem, router) a další služby (e-mail, IPTV).

Každý počítač je propojen se dvěma sousedy a všechny dohromady tvoří uzavřený kruh. Data putují postupně jedním směrem od uzlu k uzlu. Výhodou jsou nízké náklady na kabeláž a minimum kolizí, nevýhodou vyšší zpoždění a fakt, že selhání jediného uzlu nebo kabelu může vyřadit celou síť.

Všechny počítače jsou připojeny k jednomu společnému kabelu (sběrnici). V daný okamžik může vysílat pouze jedna stanice, ostatní poslouchají. Pokud začnou vysílat dvě najednou, dojde ke kolizi – ta se v klasickém Ethernetu řeší metodou CSMA/CD, kdy stanice kolizi detekují a vysílání po náhodné prodlevě zopakují.

Nejrozšířenější topologie. Všechna zařízení jsou připojena k centrálnímu prvku (typicky switch), který řídí směrování dat – nehrozí kolize. Selhání jednoho PC nic neovlivní, selhání switche však shodí celou síť.

Vznikne propojením několika hvězdicových topologií pomocí sběrnice – switche jsou propojeny mezi sebou (páteř), ideálně optickým kabelem. Používá se ve velkých firmách a školách.

Nejspolehlivější topologie – všechny počítače jsou navzájem propojené (Peer-to-Peer). Data mají k dispozici mnoho cest, díky tomu je síť velmi odolná. Nevýhodou je obtížná správa a velké množství kabelů.

Virtual Private Network – vytváří šifrované spojení (tunel) přes veřejný internet, takže se vzdálené zařízení chová, jako by bylo přímo v cílové síti. Používá se pro práci z domova, bezpečné připojení na veřejných Wi-Fi nebo přístup k obsahu nedostupnému v dané zemi. Poskytovatel internetu (ISP) pak nevidí, co uvnitř tunelu posíláte – vidí to ale provozovatel VPN.

Personal Area Network – nejmenší typ sítě, propojuje zařízení v bezprostřední blízkosti uživatele (do 10 m). Většinou bez připojení k internetu, vysoké rychlosti. Příklady: Bluetooth sluchátka, chytré hodiny, USB, infračervený přenos.

Local Area Network – nejběžnější síť, propojuje zařízení v omezeném prostoru (domácnost, kancelář, škola). Nejčastěji ethernet nebo Wi-Fi (WLAN). Vysoká rychlost a nízká latence. Slouží ke sdílení tiskáren, souborů nebo k hraní her.

Virtual LAN – softwarově definovaná síť, která jednu fyzickou LAN rozdělí na více virtuálních. Umožňuje jednodušší správu a vyšší bezpečnost (oddělení hostů na Wi-Fi, izolace IoT zařízení, segmentace oddělení ve firmě).

Campus Area Network – propojuje několik LAN sítí v rámci jedné organizace (např. budov školy nebo firemního areálu) tak, aby spolu mohly komunikovat v rámci interní sítě.

Metropolitan Area Network – pokrývá celé město nebo jeho část. Na propojení se ideálně používají optické kabely. Buduje ji obvykle ISP. Využití: kamerové systémy, veřejná infrastruktura, univerzity s více fakultami. Data putují v rámci uzavřené sítě, nemusí jít přes veřejný internet.

Wide Area Network – pokrývá obrovské geografické oblasti, celé státy a kontinenty. Propojuje LAN, CAN a MAN sítě po celém světě. Nejznámější WAN je internet, který pro komunikaci využívá protokoly TCP/IP.

Celosvětová pavučina vzájemně provázaných webových stránek, které si zobrazujeme v prohlížeči. Stránky jsou napsané v jazyce HTML a propojené pomocí odkazů (hypertextu). Pozor – WWW není totéž co internet, je to jen jedna z mnoha služeb, které na internetu fungují.

Uniform Resource Locator – přesná adresa, která určuje umístění konkrétního zdroje na webu (stránky, obrázku, souboru). Skládá se z protokolu (např. https://), domény (např. google.com) a cesty s případnými parametry.

Služba pro odesílání a přijímání zpráv mezi uživateli internetu. Adresa má tvar jméno@doména. Pro odesílání používá protokol SMTP, pro stažení a čtení pošty pak IMAP (synchronizace mezi zařízeními) nebo POP3 (stažení do jednoho zařízení).

Služby, které ukládají data na vzdálené servery dostupné přes internet. Soubory jsou pak dosažitelné odkudkoli a z libovolného zařízení, dají se snadno sdílet a zálohovat. Nejznámější jsou Google Drive, OneDrive, Dropbox nebo iCloud.

Voice over IP – technologie přenášející hlasové hovory přes internet místo klasické telefonní sítě. Hlas se rozdělí na datové pakety, pošle po síti a u příjemce se znovu složí. Využívají ji aplikace jako WhatsApp, Messenger nebo Skype.

Služba pro vzájemnou komunikaci více lidí pomocí současného přenosu obrazu a zvuku přes internet. Hojně se používá pro online výuku, pracovní schůzky nebo webináře. Příklady: Microsoft Teams, Google Meet, Zoom.

Plynulý přenos videa, hudby nebo živého vysílání přes internet bez nutnosti soubor předem stahovat. Data se přehrávají průběžně, jak přicházejí. Příklady: YouTube, Netflix, Spotify nebo živé vysílání na Twitchi.

Internetové služby, které umožňují uživatelům vytvářet profily, sdílet obsah (texty, fotky, videa) a komunikovat mezi sebou. Vytvářejí kolem zájmů a vztahů online komunity. Příklady: Facebook, Instagram, TikTok, X (dříve Twitter), LinkedIn.

Nejstarší typ připojení k internetu. Počítač přes modem vytočil telefonní číslo poskytovatele a po dobu připojení obsadil telefonní linku – v tu chvíli nešlo volat. Nabízel velmi nízkou rychlost (obvykle do 56 kbit/s).

Digital Subscriber Line – využívá stávající telefonní rozvody, ale na vyšších frekvencích, takže internet a telefon mohou fungovat současně. Připojení je trvalé, není potřeba vytáčet číslo. Nejrozšířenější variantou byla ADSL.

Přenos jednotlivých bitů pomocí elektrických signálů po měděných vodičích. Jsou levnější a odolnější než optika, ale náchylné k elektromagnetickému rušení. Nejčastější je kroucená dvojlinka s konektorem RJ-45 nebo koaxiální kabel.

Data se přenášejí pomocí světelných signálů ve skleněném vlákně. Nabízí vysoké rychlosti a odolnost vůči rušení, jsou ale dražší a křehčí. Dělí se na Single-mode (jeden paprsek středem jádra, dlouhé vzdálenosti) a Multi-mode (více paprsků odrážejících se od stěn jádra, krátké vzdálenosti).

Bezdrátová síť, která přenáší data pomocí rádiových vln vysílaných anténami. Pracuje hlavně na frekvencích 2,4 GHz (větší dosah, nižší rychlost) a 5 GHz (vyšší rychlost, menší dosah). Každé pásmo je rozdělené do kanálů a Access Point si sám vybírá, na kterém kanálu bude vysílat.

Připojení k internetu prostřednictvím sítě mobilních vysílačů, které pokrývají velké území. Dnes se nejvíce používá 4G a 5G – 5G je až 10× rychlejší než 4G a má výrazně nižší odezvu (latenci). Starší 2G se v ČR stále využívá pro hovory a SMS.

Využívá se tam, kde není mobilní signál ani kabelové připojení. Stačí parabolická anténa s výhledem na oblohu komunikující se satelity. Nevýhodou je velká latence a vliv počasí. Moderní varianta Starlink od SpaceX používá nízkou oběžnou dráhu a nabízí nižší latenci a vyšší rychlost.