Lekce 1 - Úvod do návrhu a struktury sítí Nové

Vítejte v prvním tutoriálu kurzu Vytváření návrhů a struktury sítí (NSK). V jeho průběhu si vysvětlíme, co síť je, jaká zařízení se podílejí na přenosu dat, jak samotný přenos probíhá a mnoho dalších zajímavých témat, včetně návrhů vlastních sítí.

Minimální požadavky kurzu

K tomuto kurzu nepotřebujete žádné speciální znalosti ani vybavení - vše si názorně ukážeme 🙂

Sítě a jejich tvorba

Potřebu věci propojovat má lidstvo již velmi dlouhou dobu. První vodovodní sítě vznikly již více než 4 000 let př. n. l., například ve starověké Mezopotámii a Egyptě. Od té doby se lidstvo naučilo vytvářet sítě silniční, poštovní, obchodní a v neposlední řadě energetické a informační. Těm posledním se budeme věnovat v našem kurzu - vodovodní kanály naštěstí kopat nebudeme

Vznik moderních sítí

Na začátek je nutné se zeptat, co všechno vlastně považujeme za moderní síť. Za jednu z prvních bychom mohli označit telegraf, který už v roce 1844 umožnil přenos zpráv pomocí Morseovy abecedy. Samuel Morse tehdy odeslal první zprávu mezi Washingtonem a Baltimorem. Šlo o přenos jednoduchých znaků po drátě - ale byl to zásadní milník.

O několik desetiletí později, v roce 1876, byl uskutečněn první telefonní hovor. Tehdy šlo o převedení lidského hlasu do podoby elektrického vlnění a jeho odeslání po drátě. Dnes jsme schopni posílat po síti obrázky, ba dokonce přenášet i videohovory. Přenos dat dnes často probíhá bezdrátově, hlavně přes Wi-Fi. Základní principy ale stále vycházejí z technologií, které známe už z telegrafu a telefonních hovorů. Jen jsme se naučili na dálku posílat obrovské množství nul a jedniček.

Možná si říkáte, kolik těch nul a jedniček vlastně při přenosu dat proběhne. U běžného filmu ve Full HD kvalitě (1080p) se přenáší datový tok kolem 5 až 8 megabitů za sekundu. To znamená, že za jedinou minutu sledování filmu projde sítí přibližně 300 až 480 milionů bitů - tedy stejný počet nul a jedniček. A to je jen obyčejný film, u videa ve 4K kvalitě je objem dat ještě několikanásobně vyšší.

Způsoby přenosu informací

Od dob telegrafu a telefonu přibylo velké množství nových technologií, jako je rádio, televizní vysílání, internet, mobilní sítě, Wi-Fi, optické kabely, Bluetooth nebo satelitní komunikace. Každá z nich posunula možnosti přenosu informací o kus dál - od jednoduchých znaků až po živé videohovory napříč kontinenty.

Kabelový přenos digitálních dat

První praktické digitální přenosy dat, tedy nuly a jedničky, byly uskutečněny ve 40. letech 20. století v Bellových laboratořích. Vědci tam poprvé poslali číselné hodnoty v binárním kódu po telefonní lince. Od tohoto okamžiku začala éra digitální komunikace, na které stojí všechny dnešní počítačové sítě. Po prvních digitálních přenosech dat následoval obrovský technologický rozvoj - od tranzistoru (1947), přes první generace počítačů (50.–60. léta), až po mikroprocesory (70. léta), osobní počítače (80. léta) a internet (90. léta).

Bezdrátový přenos dat

V dnešní době je stále dostupnější bezdrátový přenos dat. Většina z nás má minimálně někde poblíž sebe, ne-li přímo v ruce, mobilní telefon s možností připojení na Wi-Fi nebo přes Bluetooth. Při připojení našeho bezdrátového reproduktoru se opět přenášejí pouze jedničky a nuly - tentokrát ale prostřednictvím rádiových vln, které zařízení mezi sebou vysílají a přijímají.

Počítačová síť a její složky

Počítačová síť je systém zařízení, která jsou propojena tak, aby si mohla vyměňovat informace. Může jít o dva počítače ve stejné místnosti, domácí Wi-Fi síť, ale také o tisíce serverů po celém světě. Cílem je, aby jednotlivé části spolu komunikovaly efektivně, bezpečně a spolehlivě.

Každá síť se skládá ze tří základních typů prvků:

• Koncová zařízení - zařízení, která přímo používáme, například počítače, telefony, tiskárny. Posílají a přijímají data ve formě digitálních paketů.
• Aktivní prvky - zařízení, která řídí tok dat v síti, například routery, switche nebo access pointy. Zajišťují, že informace dorazí tam, kam mají.
• Pasivní prvky - fyzická infrastruktura sítě, například kabely a konektory, která propojuje zařízení a aktivní prvky.

Na obrázku vidíme starší domácí router, typické aktivní síťové zařízení, které propojuje naši vnitřní síť s internetem a směruje datový provoz mezi jednotlivými zařízeními:

Správně navržená síť umožňuje rychlý, bezpečný a spolehlivý přenos dat a efektivní využití dostupných zdrojů, což je základ pro fungování firem, domácností, škol, nemocnic i internetu jako celku.

Podrobněji si vše vysvětlíme v dalších lekcích našeho kurzu

Internet

Samostatnou kapitolou, která nejvíce ovlivňuje život velkého množství lidí, je samozřejmě internet. Jedná se o obrovskou síť propojených zařízení, která poskytují množství uloženého obsahu. K lednu 2025 bylo na celém světě v provozu více než 1,48 milionu kilometrů podmořských optických kabelů. Tyto kabely tvoří páteř globální internetové infrastruktury a přenášejí přes 95 % veškerého mezinárodního internetového provozu. Kdybychom tyto kabely obtočili kolem Země, omotaly by ji přibližně 37krát.

Navíc se odhaduje, že velká část přenosu dat k uživatelům dnes probíhá bezdrátově - tedy přes mobilní sítě (4G/5G) a Wi‑Fi. V Česku hraje velkou roli Wi-Fi přístup v domácnostech a objem mobilních dat každý rok výrazně roste. Celkové množství přenesených nul a jedniček je tedy skutečně těžko představitelné.

Pro představu, v listopadu 2024 dosáhl globální přenos dat přes internet na jednom z největších evropských internetových uzlů DE-CIX v Německu vrcholu přibližně 24,9 terabitů za sekundu, což odpovídá více než 3,1 bilionu bajtů za sekundu. Tento objem dat je neustále na vzestupu, a moderní technologie (vysokorychlostní optické sítě, kompresní algoritmy, cloudové služby) umožňují rychle stahovat a sdílet obrovské množství informací prakticky odkudkoli.