Počítačové sítě

Osnova

• Co to je
• Historie
  • Arpanet, Internet, …
• Síťová architektura
  • Zařízení, protokoly, vrstvy, …
  • Principy komunikace - příklad
  • Specifikace nejpoužívanějších protokolů
  • Viz přenos informací - víc do detailu rozpracované tam
• Dělení sítí
  • Rozlehlost - PAN, LAN, MAN, WAN
  • Přepojování - komutační, paketová
  • Podle postavení uzlů - P2P, klient-server
  • Podle druhů signálů - analog, digitál
  • Vlastnictví - veřejná, privátní, virtuální privátní (VPN)
• Síťová zařízení
  • Aktivní - repeater, hub, switch, bridge, router
  • Pasivní - kabely
    • Viz přenos informací - víc do detailu rozpracované tam
• Topologie
  • tvar/struktura sítě

Co to je?

• propojená zařízení
  • vzájemná komunikace – za určitých pravidel
  • telefony, počítače, IoT (ledničky), …
  • drátově
    • metalické kabely
      • elektrické impulsy
      • ethernet
      • pomalejší než světlo
        • (nejnovější kabely jsou schopny až 40 Gb/s)
    • optické kabely
      • modernější
      • kabel hodně dobře vede světlo
        • skoro rychlost světla
        • vyšší přenosové rychlosti (100 Gb/s)
      • vhodné na větší vzdálenosti
        • pár milisekund pro přenos mezi kontinenty
  • bezdrátové
    • skrze vlny
    • mobilní sítě
    • rádiové vlny
      • Wi-Fi
        • často 2.4 GHz
          • přechází se na 5 GHz
            • méně využívané → menší rušení → větší šířka pásma
      • Bluetooth
        • na několik metrů
        • používané u PAN
          • např. streamování audia do sluchátek
        • přepínání kanálů (cca 80, 1 MHz od sebe), okolo frekvence 2,4 GHz
    • mikrovlnné
      • přenos na dlouhé vzdálenosti
        • ale mezi odesílatelem a příjemcem musí být prázdný prostor
      • satelitní komunikace
        • pro Internet např. Starlink
          • moje zařízení → router → anténa na střeše →družice → datové centrum → Internet… a zpátky
          • vyšší ping (doba odezvy po tom co pošlu někam nějakou žádost)
      • místa kde nejsou kabely
        • např. dám si na střechu anténu, kterou namířím na vysílač, který je k Internetu připojený
          • komunikuju skrz něj s internetem

Historie

• první pokusy pro komunikaci mezi počítači na konci 50. let 20. století
  • armáda
• v 1960. letech ARPANET
• oblíbenost na počátku 80. let
  • základy WWW

Síťová architektura

• umožňuje výměnu dat mezi systémy
• složitá → rozdělení do vrstev
  • 
  • každá vrstva poskytuje službu vyšší vrstvě (např. transportní umožňuje transport paketů vrstvě aplikační přes TCP)
  • funkce vrstvy definovány protokolem
    • protokol = soubor pravidel při vyměnování komunikace mezi dvěma či více komunikujícími prvky
• standardy - Internet Engineering Task Force (IETF) a další organizace
  • publikují RFC

Internetové protokoly

• skupina protokolů pro Internet
• transportní
  • TCP (transfer control protocol)
    • bezztrátový
    • každý balíček obsahuje kontrolní informace
      • kolikátý je v pořádí, …
      • na základě toho se ověřuje, zda přišla všechna data a bez korupce
      • pokud dojde k problému → balíček odeslaný znovu
        • pomalejší
    • vhodný pro přenos dokumentů, souborů, webů, …
      • tam kde nepotřebujeme tu věc co nejdřív
      • nesmí dojít ke ztrátě/přeházení pořadí
  • UDP (user datagram protocol)
    • ztrátový
    • místo paketů datagramy
    • nižší komplexnost
      • neopravuje
      • neposílá nic znovu
    • vhodný pro realtime věci
      • chci co nejrychlejší přenos
      • VoIP – internetové volání
        • nechci opoždění zvuku
        • menší ztráty mi nevadí
• aplikační
  • HTTP (hypertextový transferový protokol)
    • protokol pro přenos dokumentů – webových stránek
    • mnoho verzí
      • převážná většina z nich využívá TCP
      • od verze HTTP/1.1 se poslané zprávy rozloží na několik částí (tzv. chunky)
        • výhoda: je nám jedno jak velký je posílaný soubor – nemusíme znát jeho délku a celý ho tím pádem napsat do dočasné paměti
    • dělení zprávy na žádost a odpověď
    • složení zprávy
      • HTTP header
        • pouze pro žádost
          • metoda (GET, …)
          • cesta k dokumentu (/o-nas)
        • pouze pro odpověď
          • HTTP status
            • číselný
            • členěno do kategorií podle toho jaké číslo je na začátku
            • 200 – OK, 404 – nenalezeno, 500 – error na straně serveru, …
            • další příklady: http.cat
        • verze protokolu (1.1, 2, …)
        • hlavičky (klíč: hodnota)
          • informace jako cookies, co je váš prohlížeč, jaký typ serveru to je, …
          • některé povinné
            • u HTTP/1.0 musí být Content-Length (délka souboru)
      • HTTP body
        • samotný zaslaný dokument
        • není třeba u některých typů žádostí
        • obrázek, webová stránka, text, video, …
    • pro WWW

  • HTTPS (-

    - + secure)

    • zabezpečené verze HTTP (nástavba)
      • šifrování dat
      • certifikáty pro domény (lze ověřit, že server s kterým komunikujete je skutečně ten, za který se vydává)
      • jen klient (váš prohlížeč) a server (např. webový) ví, jaká data jsou skutečné odesílána
    • využívají se bezpečnostní vrstvy
      • SSL (secure socket layer)
      • TLS (transport layer security)
        • novější
• protokol IP
  • všechno připojené do sítě má IP adresu (jak třeba pro LAN, tak pro celý Internet)
  • jsou různé rezervované rozsahy
    • např. loopback 127.0.0.1
    • 10.0.0.1 - 10.0.0.255
  • dvě verze adres
    • IPv4 – 4 čísla o 8 bitech (0-255) oddělené tečkou
      • 142.251.141.174
      • všechny už použité (rok 2011)
      • (celkem 64 bitů)
    • IPv6 – 128 bitové, zapsáno hexadecimálně
      • 2001:db8:0:1234:0:567:8:1
      • 8 skupin po 4 číslech

Dělení

• rozlehlost
  • PAN (Personal area network)
    • osobní síť jednotlivce (tvoje zařízení)
    • připojení pomocí Bluetooth, USB, …
    • např. telefon – chytré hodinky
  • LAN (Local area network)
    • domácí/kancelářské sítě
    • drátová / bezdrátová (WLAN – wireless LAN)
    • video hry – local multiplayer
      • využívá toho, že zde většinou nejsou omezení pro peer-to-peer komunikaci krom firewallů zařízení
      • např. Minecraft tlačítko (open to LAN)
    • VLAN – virtuální LAN
      • 
        • Autor: Michel Bakni – Tento soubor byl odvozen z:Workstation symbol-Blue.svgSwitch symbol-Blue.svg, CC BY-SA 4.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=151750621
      • vytvoření takové podsítě – zapojíme zařízení do switche a ten třeba zapojíme až do routeru
      • příklad využití
        • mám 2 počítačové učebny – každá má svůj vlastní VLAN
        • VLANy z učeben jsou pak napojeny např. na router
  • MAN (Metropolitan Area Network)
    • spojuje několik bloků, až celá města
  • WAN (Wide area network)
    • pokrývá rozlehlé geografické území
      • překračuje hranice města, států, …
    • nejznámější sítí WAN je Internet

Autor: Původně soubor načetl Kratochvíla na projektu Wikipedie v jazyce čeština – Na Commons přenesl z cs.wikipedia uživatel jitka., CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4224433

• přepojování
  • komutační
    • síť s přepojováním okruhů
    • komunikace probíhá po předem vyhrazené lince
    • telegrafie, telefonie (dřív u drátových telefonů)
    • telefonní sítě
    • starší technologie
  • paketové
    • cesta kterou data (v podobě paketů) putují není předem známa
    • protokol IP
      • pakety zahrnují adresu odesílatele a příjemce
      • síťové uzly pak nasměrovávají pakety kam mají a podle dostupnosti tras
      • pakety můžou přijít v rozházeném pořadí, nebo se některé ztratí (to řeší protokol TCP)
    • Ethernet, …
• podle postavení uzlů
  • P2P (peer-to-peer) – klient–klient
    • přímá komunikace mezi klienty
      • oba dva na stejné úrovni
    • může být rychlejší
    • decentralizované
    • využíváno např. při torrentování
  • klient-server
    • server
      • něco poskytuje (služby)
      • souborový, webový, tiskový, …
    • klient
      • něco žádá
• podle druhů signálů
  • analogová
    • proměnný signál
    • např. obvody – zesilovač, …
  • digitální
    • signál má obvykle fixní počet stavů (např. zapnutý/vypnutý – binární)
• vlastnictví
  • veřejná
    • telekomunikační síť pro přenos dat
    • provozovatelé se řídí legislativou a nabízí služby veřejnosti
      • např. připojení dílčích lokálních sítí
  • privátní
    • LANy
    • (rezervovaný rozsah IP adres)
  • virtuální privátní (VPN)
    • komunikace je plně šifrována
    • server poskytovatele slouží jako switch a může sloužit jako koncový bod
      • koncový bod = jsou skrz něj směrovány požadavky na Internet
        • (IP adresa, kterou stránka vidí je pak veřejné IP poskytovatele)
    • využití:
      • simulace LANu
        • můžeme vytvořit virtuální LAN, tím že připojíme zařízení to jedné VPN
      • anonymita, ochrana soukromí
        • pokud použijeme poskytovatele, který neuchovává záznamy o používání a anonymizujeme uživatele, nemůže nikdo vědět, co děláme
      • falšování polohy
        • některé Internetové služby používají znalosti IP adresy, aby zjistili např. v jaké zemi se koukáte na jejich stránku
          • tzv. georestrikce
          • Netflix, ČT, …
          • nutno podotknout, že pak tyto služby blokují některé IP, když ví, že je to VPN

Síťová zařízení

Aktivní síťové prvky

• slouží ke vzájemnému propojení v počítačových sítích
• aktivně působí na přenášené signály
• opakovač (repeater)
  • přijímá zkreslený, zašuměný nebo jinak poškozený signál
  • opravený, zesílený a správně časovaný ho vysílá dále
• hub (rozbočovač)
  • umožňuje rozvětvení sítě (jeden kabel do několika děr)
  • je zároveň i opakovačem
• switch
  • velké množství portů (až stovky)
  • připojují se na něj zařízení
• bridge (most)
  • spojuje dvě části sítě
  • odděluje segmenty → snižuje zátěž
• router
  • přeposílá datagramy směrem k jejich cíli
  • např. připojení LANu k vysokorychlostní síti

Pasivní síťové prvky

• kabeláž – optika, …

Topologie

• tvar/struktura sítě (jak jsou prvky zapojeny)
• typy:
  • sběrnicová (bus) – bez rozvrstvení kabelu.,okolo všech (koaxální kabel)
  • hvězdicová (star) – všechno připojeno k aktivnímu prvky (kroucená dvojlinka)
  • kruhová (ring) – uzavřené, dva konce
  • stromová (tree) – propojení hvězdicových, LAN
  • obecný graf – redundance spojů, WAN
  • samostatný počítač (virtuální síť) – loopback, …

Zdroje

• Přispěvatelé Wikipedie, Počítačová síť [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2025, Datum poslední revize 27. 11. 2025, 10:13 UTC, [citováno 29. 11. 2025] <https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A1_s%C3%AD%C5%A5\&oldid=25446803>
• Přispěvatelé WikiSkripta, Počítačové sítě [online], , c2025, Datum poslední revize 10. 02. 2025, 09:31 UTC, [citováno 29. 11. 2025] <https://www.wikiskripta.eu/index.php?title=Po%C4%8D%C3%ADta%C4%8Dov%C3%A9_s%C3%ADt%C4%9B\&oldid=493847>

• Počítačové sítě (článek)

  Internet. In: Khan Academy [online] [cit. 29.11.2025]. Dostupné z: https://cs.khanacademy.org/computing/informatika-pocitace-a-internet/x8887af37e7f1189a:internet/x8887af37e7f1189a:site-a-jejich-propojovani/a/computer-networks-overview

• Přispěvatelé Wikipedie, Referenční model ISO/OSI [online], Wikipedie: Otevřená encyklopedie, c2025, Datum poslední revize 10. 09. 2025, 12:15 UTC, [citováno 29. 11. 2025] https://cs.wikipedia.org/w/index.php?title=Referen%C4%8Dn%C3%AD_model_ISO/OSI&oldid=25202890