1. diel - Úvod do návrhu a štruktúry sietí Nové

Vitajte v prvom tutoriále kurzu Vytváranie návrhov a štruktúry sietí (NSK). V jeho priebehu si vysvetlíme, čo sieť je, aké zariadenia sa podieľajú na prenose dát, ako samotný prenos prebieha a mnoho ďalších zaujímavých tém, vrátane návrhov vlastných sietí.

Minimálne požiadavky kurzu

K tomuto kurzu nepotrebujete žiadne špeciálne znalosti ani vybavenie – všetko si názorne ukážeme 🙂

Siete a ich tvorba

Potrebu veci prepájať má ľudstvo už veľmi dlhú dobu. Prvé vodovodné siete vznikli už viac ako 4 000 rokov pred nl, napríklad v starovekej Mezopotámii a Egypte. Odvtedy sa ľudstvo naučilo vytvárať siete cestné, poštové, obchodné av neposlednom rade energetické a informačné. Tým posledným sa budeme venovať v našom kurze - vodovodné kanály našťastie kopať nebudeme

Vznik moderných sietí

Na začiatok je nutné sa opýtať, čo všetko vlastne považujeme za modernú sieť. Za jednu z prvých by sme mohli označiť telegraf, ktorý už v roku 1844 umožnil prenos správ pomocou Morseovej abecedy. Samuel Morse vtedy odoslal prvú správu medzi Washingtonom a Baltimore. Išlo o prenos jednoduchých znakov po drôte – ale bol to zásadný míľnik.

O niekoľko desaťročí neskôr, v roku 1876, bol uskutočnený prvý telefónny hovor. Vtedy išlo o prevedenie ľudského hlasu do podoby elektrického vlnenia a jeho odoslania po drôte. Dnes sme schopní posielať po sieti obrázky, ba dokonca prenášať aj videohovory. Prenos dát dnes často prebieha bezdrôtovo, hlavne cez Wi-Fi. Základné princípy ale stále vychádzajú z technológií, ktoré poznáme už z telegrafu a telefónnych hovorov. Len sme sa naučili na diaľku posielať obrovské množstvo núl a jednotiek.

Možno si hovoríte, koľko tých núl a jednotiek vlastne pri prenose dát prebehne. Pri bežnom filme vo Full HD kvalite (1080p) sa prenáša dátový tok okolo 5 až 8 megabitov za sekundu. To znamená, že za jedinú minútu sledovania filmu prejde sieťou približne 300 až 480 miliónov bitov – teda rovnaký počet núl a jednotiek. A to je len obyčajný film, u videa v 4K kvalite je objem dát ešte niekoľkonásobne vyšší.

Spôsoby prenosu informácií

Od čias telegrafu a telefónu pribudlo veľké množstvo nových technológií, ako je rádio, televízne vysielanie, internet, mobilné siete, Wi-Fi, optické káble, Bluetooth alebo satelitná komunikácia. Každá z nich posunula možnosti prenosu informácií o kus ďalej – od jednoduchých znakov až po živé videohovory naprieč kontinentmi.

Káblový prenos digitálnych dát

Prvé praktické digitálne prenosy dát, teda nuly a jednotky, boli uskutočnené v 40. rokoch 20. storočia v Bellových laboratóriách. Vedci tam prvýkrát poslali číselné hodnoty v binárnom kóde po telefónnej linke. Od tohto okamihu začala éra digitálnej komunikácie, na ktorej stoja všetky dnešné počítačové siete. Po prvých digitálnych prenosoch dát nasledoval obrovský technologický rozvoj - od tranzistora (1947), cez prvé generácie počítačov (50.-60. roky), až po mikroprocesory (70. roky), osobné počítače (80. roky) a internet (90. roky).

Bezdrôtový prenos dát

V dnešnej dobe je stále dostupnejší bezdrôtový prenos dát. Väčšina z nás má minimálne niekde blízko seba, ak nie priamo v ruke, mobilný telefón s možnosťou pripojenia na Wi-Fi alebo cez Bluetooth. Pri pripojení nášho bezdrôtového reproduktora sa opäť prenášajú iba jednotky a nuly - tentoraz ale prostredníctvom rádiových vĺn, ktoré zariadenia medzi sebou vysielajú a prijímajú.

Počítačová sieť a jej zložky

Počítačová sieť je systém zariadení, ktoré sú prepojené tak, aby si mohli vymieňať informácie. Môže ísť o dva počítače v rovnakej miestnosti, domácu Wi-Fi sieť, ale aj o tisíce serverov po celom svete. Cieľom je, aby jednotlivé časti spolu komunikovali efektívne, bezpečne a spoľahlivo.

Každá sieť sa skladá z troch základných typov prvkov:

• Koncové zariadenia - zariadenia, ktoré priamo používame, napríklad počítače, telefóny, tlačiarne. Posielajú a prijímajú dáta vo forme digitálnych paketov.
• Aktívne prvky - zariadenia, ktoré riadia tok dát v sieti, napríklad routery, switche alebo access pointy. Zaisťujú, že informácie dorazia tam, kam majú.
• Pasívne prvky - fyzická infraštruktúra siete, napríklad káble a konektory, ktorá prepája zariadenia a aktívne prvky.

Na obrázku vidíme starší domáci router, typické aktívne sieťové zariadenie, ktoré prepája našu vnútornú sieť s internetom a smeruje dátovú prevádzku medzi jednotlivými zariadeniami:

Správne navrhnutá sieť umožňuje rýchly, bezpečný a spoľahlivý prenos dát a efektívne využitie dostupných zdrojov, čo je základ pre fungovanie firiem, domácností, škôl, nemocníc i internetu ako celku.

Podrobnejšie si všetko vysvetlíme v ďalších lekciách nášho kurzu

Internet

Samostatnou kapitolou, ktorá najviac ovplyvňuje život veľkého množstva ľudí, je samozrejme internet. Jedná sa o obrovskú sieť prepojených zariadení, ktoré poskytujú množstvo uloženého obsahu. K januáru 2025 bolo na celom svete v prevádzke viac ako 1,48 milióna kilometrov podmorských optických káblov. Tieto káble tvoria chrbticu globálnej internetovej infraštruktúry a prenášajú cez 95 % všetkej medzinárodnej internetovej prevádzky. Keby sme tieto káble obtočili okolo Zeme, omotali by ju približne 37-krát.

Navyše sa odhaduje, že veľká časť prenosu dát k používateľom dnes prebieha bezdrôtovo - teda cez mobilné siete (4G/5G) a Wi-Fi. V Česku hrá veľkú úlohu Wi-Fi prístup v domácnostiach a objem mobilných dát každý rok výrazne rastie. Celkové množstvo prenesených núl a jednotiek je teda skutočne ťažko predstaviteľné.

Pre predstavu, v novembri 2024 dosiahol globálny prenos dát cez internet na jednom z najväčších európskych internetových uzlov DE-CIX v Nemecku vrchole približne 24,9 terabitov za sekundu, čo zodpovedá viac ako 3,1 bilióna bajtov za sekundu. Tento objem dát je neustále na vzostupe, a moderné technológie (vysokorýchlostné optické siete, kompresné algoritmy, cloudové služby) umožňujú rýchlo sťahovať a zdieľať obrovské množstvo informácií prakticky odkiaľkoľvek.

V budúcej lekcii, Sieťový hardvér - Prenosové médiá , si ukážeme prehľad typov a vlastností rôznych prenosových médií, najmä káblov a konektorov.