Počítačová síť

Počítačová síť je soubor počítačů a dalších zařízení (jako jsou tiskárny, chytré telefony nebo servery), které jsou vzájemně propojeny tak, aby mohly sdílet data, zdroje a komunikovat mezi sebou. Propojení může být realizováno pomocí kabelů (např. Ethernet) nebo bezdrátově (např. Wi-Fi). Nejznámějším a nejrozsáhlejším příkladem počítačové sítě je celosvětový Internet.

⏳ Historie

Počátky počítačových sítí sahají do konce 50. let 20. století, kdy americká armáda vyvinula radarový systém SAGE. Klíčovým impulsem pro další vývoj byla studená válka a vypuštění sovětské družice Sputnik 1 v roce 1957. V reakci na to založilo Ministerstvo obrany USA v roce 1958 agenturu ARPA (Advanced Research Projects Agency), jejímž cílem bylo vyvinout decentralizovanou komunikační síť, která by byla funkční i v případě zničení některého z jejích uzlů.

Tento výzkum vedl ke vzniku sítě ARPANET, která byla spuštěna 29. října 1969. První čtyři uzly propojily počítače na Kalifornské univerzitě v Los Angeles (UCLA), Stanfordově výzkumném institutu, Kalifornské univerzitě v Santa Barbaře a Utažské univerzitě. ARPANET jako první využíval technologii přepojování paketů, což je základní princip, na kterém funguje internet dodnes.

V 70. letech se síť rozšiřovala a byly vyvinuty klíčové protokoly. V roce 1973 Vinton Cerf a Robert Kahn představili koncept protokolů TCP/IP, které se staly standardem pro komunikaci v síti a nahradily původní protokol NCP (Network Control Program) v roce 1983. V roce 1983 se od ARPANETu oddělila čistě vojenská síť MILNET. Samotný název "Internet" se začal používat v roce 1987.

V 90. letech došlo k masivnímu rozvoji díky vzniku služby World Wide Web (WWW), kterou v roce 1989 navrhl Tim Berners-Lee ve švýcarském CERNu. Uvolnění internetu pro komerční využití a vznik prvních grafických webových prohlížečů, jako byl Mosaic, odstartovalo jeho exponenciální růst.

🧠 Počítačová síť pro laiky

Představte si počítačovou síť jako systém silnic ve městě.

• Zařízení (počítače, telefony): To jsou domy a budovy ve městě. Každý dům má svou unikátní adresu (IP adresa).
• Data: To jsou balíčky nebo dopisy, které chcete poslat z jednoho domu do druhého.
• Kabely a Wi-Fi: To jsou silnice a dálnice, po kterých se balíčky převážejí.
• Přepínač (Switch): Funguje jako místní pošta nebo křižovatka v jedné čtvrti. Ví, které domy jsou v jeho okolí, a posílá jim dopisy přímo. Neřeší, co se děje v jiných čtvrtích.
• Směrovač (Router): Je to hlavní pošta nebo velký dálniční uzel, který spojuje různé čtvrti (sítě) dohromady. Když přijde balíček zvenčí (z internetu), router se podívá na adresu a rozhodne, do které čtvrti (lokální sítě) ho má poslat. Zároveň funguje jako strážce na hranicích města, který kontroluje, co jde dovnitř a ven (firewall).

Když tedy ze svého počítače posíláte e-mail, je to jako byste poslali dopis. Ten nejprve putuje po místních silnicích (vaše domácí síť) na místní poštu (switch), odtud na hlavní poštu (router), která ho pošle po dálnicích (internet) do správného města a nakonec do správného domu (počítače příjemce).

🌐 Typy počítačových sítí

Sítě se dělí především podle jejich geografického rozsahu:

• PAN (Personal Area Network): Osobní síť propojující zařízení na velmi krátkou vzdálenost, typicky do několika metrů. Příkladem je propojení mobilního telefonu se sluchátky pomocí Bluetooth.
• LAN (Local Area Network): Lokální síť, která pokrývá omezenou oblast, jako je domácnost, kancelář nebo škola. Obvykle využívá technologii Ethernet nebo Wi-Fi.
• MAN (Metropolitan Area Network): Metropolitní síť propojující více sítí LAN v rámci jednoho města nebo aglomerace. Může propojovat například pobočky jedné firmy.
• WAN (Wide Area Network): Rozlehlá síť, která spojuje sítě na velké geografické vzdálenosti, například mezi městy, státy nebo kontinenty. Největším příkladem sítě WAN je Internet.

Další dělení může být podle vztahu mezi uzly:

• Klient–server: Většina zařízení (klienti) přistupuje k centrálnímu výkonnému počítači (serveru), který poskytuje služby a data.
• Peer-to-peer (P2P): Všechna zařízení v síti jsou si rovna a mohou si navzájem přímo poskytovat data a zdroje.

🗺️ Topologie sítí

Topologie popisuje fyzické nebo logické uspořádání prvků v síti. Mezi základní typy patří:

• Sběrnicová (Bus): Všechna zařízení jsou připojena na jediný sdílený kabel (sběrnici). Tato topologie je dnes již zastaralá.
• Hvězdicová (Star): Všechna zařízení jsou připojena k centrálnímu prvku, jako je switch nebo hub. Výpadek jednoho zařízení neovlivní zbytek sítě, ale selhání centrálního prvku vyřadí celou síť. Je to nejběžnější topologie v moderních LAN sítích.
• Kruhová (Ring): Zařízení jsou propojena do kruhu a data putují jedním směrem. Výpadek jednoho zařízení může přerušit celý kruh.
• Stromová (Tree): Hierarchická struktura, která kombinuje více hvězdicových topologií. Typická pro větší podnikové sítě.
• Mřížková (Mesh): Každé zařízení může být propojeno s více dalšími zařízeními. Tento typ zapojení je velmi odolný proti výpadkům, protože data mohou cestovat více cestami.

⚙️ Komponenty sítě

Pro fungování počítačové sítě je nutná kombinace hardwaru a softwaru.

Aktivní síťové prvky:

• Síťová karta (NIC - Network Interface Card): Umožňuje počítači připojit se k síti. Dnes je často integrovaná přímo na základní desce.
• Switch (Přepínač): Propojuje zařízení v rámci jedné lokální sítě (LAN). Inteligentně posílá data pouze na port, pro který jsou určena, čímž zvyšuje efektivitu sítě.
• Router (Směrovač): Propojuje různé sítě (např. domácí LAN s internetem) a směruje datový provoz mezi nimi. Funguje jako brána do internetu.
• Přístupový bod (Access Point): Umožňuje bezdrátovým zařízením připojit se k síti pomocí technologie Wi-Fi.

Pasivní síťové prvky:

• Síťová kabeláž: Fyzické médium pro přenos dat. Nejčastěji se používá kroucená dvojlinka s konektory RJ-45. Pro vysoké rychlosti a delší vzdálenosti se používají optické kabely. Dříve se využívaly i koaxiální kabely.
• Datové zásuvky a panely: Slouží k přehlednému zakončení a propojování kabeláže.

📜 Síťové protokoly

Síťové protokoly jsou sady pravidel, které definují, jakým způsobem spolu zařízení v síti komunikují. Komunikace je pro lepší přehlednost rozdělena do vrstev. Nejznámější modely jsou:

• Referenční model ISO/OSI: Teoretický model, který dělí síťovou komunikaci do sedmi vrstev (fyzická, linková, síťová, transportní, relační, prezentační, aplikační). Ethernet například operuje na fyzické a linkové vrstvě.
• TCP/IP: Prakticky používaný model, který má čtyři vrstvy (vrstva síťového rozhraní, síťová vrstva, transportní vrstva, aplikační vrstva). Je základem fungování internetu.
  • Klíčové protokoly:**
• IP (Internet Protocol): Zajišťuje adresování a směrování paketů v síti. Každé zařízení má unikátní IP adresu.
• TCP (Transmission Control Protocol): Zajišťuje spolehlivý přenos dat, kontroluje, zda všechny pakety dorazily v pořádku a ve správném pořadí.
• HTTP/HTTPS: Protokol pro přenos webových stránek.
• FTP (File Transfer Protocol): Protokol pro přenos souborů.
• DNS (Domain Name System): Překládá lidsky čitelné doménové názvy (např. `www.google.com`) na IP adresy.

🛡️ Bezpečnost v sítích

Síťová bezpečnost je soubor opatření a technologií, jejichž cílem je chránit síť a data v ní před neoprávněným přístupem, útoky a poškozením. Mezi základní prvky patří:

• Firewall: Funguje jako bariéra mezi interní (důvěryhodnou) a externí (nedůvěryhodnou) sítí. Kontroluje příchozí a odchozí provoz a povoluje nebo blokuje komunikaci na základě definovaných pravidel.
• Šifrování: Chrání data během přenosu tak, že jsou pro neoprávněnou osobu nečitelná. Příkladem je protokol HTTPS pro webovou komunikaci nebo WPA2/WPA3 pro zabezpečení Wi-Fi.
• Virtuální privátní síť (VPN): Vytváří šifrovaný "tunel" přes veřejnou síť (internet), čímž zajišťuje bezpečné a soukromé připojení, jako by byl uživatel připojen přímo do soukromé sítě.
• Řízení přístupu: Zahrnuje ověřování uživatelů pomocí hesel, vícefaktorové autentizace nebo biometrických údajů, aby se zajistilo, že k datům a zdrojům přistupují pouze oprávněné osoby.
• Systémy pro detekci a prevenci průniků (IDS/IPS): Monitorují síťový provoz a hledají podezřelé aktivity nebo známé vzorce útoků, na které mohou reagovat zablokováním.

🚀 Budoucnost a trendy

Oblast počítačových sítí se neustále vyvíjí. Mezi klíčové trendy pro rok 2025 a následující období patří:

• Wi-Fi 7 (802.11be): Nejnovější standard bezdrátových sítí, který slibuje výrazně vyšší rychlosti (teoreticky až 46 Gbit/s), nižší latenci a lepší výkon v zahuštěném prostředí díky využití tří frekvenčních pásem (2,4 GHz, 5 GHz a 6 GHz).
• 5G a 6G sítě: Mobilní sítě nové generace, které nabízejí vysoké rychlosti a extrémně nízkou odezvu, což je klíčové pro rozvoj Internetu věcí (IoT), autonomních vozidel a chytrých měst.
• Internet věcí (IoT): Propojování miliard chytrých zařízení (senzory, kamery, domácí spotřebiče) do sítě klade obrovské nároky na kapacitu, správu a především bezpečnost sítí.
• Softwarově definované sítě (SDN): Centralizovaný přístup ke správě sítě, kde je řízení odděleno od fyzického hardwaru. Umožňuje flexibilnější a automatizovanější konfiguraci a správu síťových zdrojů.
• Edge Computing: Zpracování dat blíže ke zdroji jejich vzniku (na "okraji" sítě) namísto jejich odesílání do centralizovaného cloudu. Tím se snižuje latence a šetří šířka pásma, což je kritické pro aplikace vyžadující okamžitou reakci.
• Umělá inteligence (AI) a strojové učení v sítích: Využití AI pro automatizovanou správu sítě, predikci a řešení problémů, optimalizaci výkonu a pokročilou detekci bezpečnostních hrozeb v reálném čase.

Zdroje

Wikipedia - Počítačová síť Khan Academy - Počítačové sítě ITnetwork.cz - Typy používaných sítí Wikipedia - Dějiny internetu ČT24 - Pradědečkem internetu je arpanet ```