The Internet: Wires, Cables, & Wifi

Internet | dráty, kabely a Wi-Fi

Jmenuji se Tess Winlock a jsem tvůrce software

u společnosti Google. Tady je otázka: Jak se obrázek, textová zpráva nebo e-mail dostane z jednoho zařízení

do jiného? Nejsou to kouzla, je to Internet.
Hmatatelný fyzický systém vyrobený za účelem

přemísťovat informace. Internet je docela jako pošta,
ale fyzické věci, které se zasílají, jsou poněkud jiné.

Internet nezasílá krabice a obálky, ale
dvojkové informace.

Informace se skládají z bitů. Bit lze popsat jako jakoukoli
dvojici protikladů: zapnuto nebo vypnuto, ano nebo

ne. Obyčejně používáme jedničku znamenající zapnuto a nulu znamenající vypnuto. Protože bit má dva různé stavy,

nazýváme to dvojkové kódování. 8 bitů v řadě
za sebou tvoří jeden bajt. 1000 bajtů dohromady

tvoří jeden kilobajt. 1000 kilobajtů je jeden
megabajt. Píseň bývá zpravidla kódována tak, že

zabere 3 až 4 megabajty. Nezáleží, zda jde o obrázek, video, nebo píseň, všechno na Internetu je

reprezentováno a zasíláno v podobě bitů.
To jsou atomy informací.

Ale není to tak, že bychom fyzicky posílali jedničky
a nuly z jednoho místa na jiné nebo od jednoho

člověka k druhému. Takže jakou fyzickou
hmotu ve skutečnosti posíláme po drátech

a vzduchem? Podívejme se na malý příklad
toho, jak mohou lidé fyzicky komunikovat

tak, aby přenesli jediný bit informace
z jednoho místa na jiné. Řekněme, že

můžeme rozsvítit světlo, aby to znamenalo „jedna“ nebo
jej zhasnout, aby to znamenalo „nula“. Nebo používat

pípání nebo jiné obdobné věci jako Morseovu abecedu.
Takové metody fungují, ale jsou opravdu pomalé, chybové

a zcela závisí na lidech. Tím, čeho je opravdu potřeba, je
stroj. V průběhu historie jsme vybudovali mnoho systémů,

které mohou takové dvojkové informace skutečně
zasílat fyzickými prostředími různých typů.

Dnes běžně fyzicky zasíláme bity elektřinou, světlem a radiovými vlnami. Když chceme poslat bit elektřinou,

představte si, že máte dvě žárovky propojené měděným
drátem. Jestliže jeden pracovník obsluhy zařízení zapne

přívod elektřiny, žárovka se rozsvítí. Bez elektřiny
žádné světlo nebude. Jestliže se pracovníci

obsluhy zařízení na obou koncích dohodnou na tom, že
rozsvícené světlo znamená 1 a zhasnuté světlo znamená

0, pak máme systém k zasílání bitů informace od
jednoho člověka k druhému pomocí elektřiny. Avšak

máme takový malý problém, potřebujete
poslat nulu pětkrát za sebou, tak jak to můžeme

udělat tak, aby někdo mohl opravdu
spočítat počet těch nul?

Řešením je zavést hodiny neboli
časovač.Provozovatelé se mohou

dohodnout, že odesílatel bude odesílat jeden
bit za sekundu a příjemce bude sedět a každou

sekundu zaznamenávat, co je na lince. Když budeme chtít
poslat pět nul v řadě za sebou, prostě vypneme světlo,

pět sekund počkáme, osoba na druhém konci
linky si všech těch pět sekund zapíše.

Pro pět jedniček za sebou zapneme světlo, pět sekund počkáme, každou sekundu zapíšeme. Zjevně bychom

chtěli posílat věci poněkud rychleji než jedním
bitem za sekundu, takže musíme zvýšit naši

přenosovou šířku - maximální přenosovou rychlost
zařízení. Přenosová šířka zařízení se měří bitovou

rychlostí, což je počet bitů, které opravdu můžeme
odeslat za dané časové období a které se obyčejně

měří v sekundách. Jiným měřítkem rychlosti je
latence, neboli doba, kterou si vyžádá přenos

bitu z jednoho místa na jiné, ze zdroje do
vyžadujícího zařízení.

V našem přirovnání k lidem byl jeden bit za sekundu docela rychlost, ale pro člověka bylo celkem náročné

ji sledovat. Řekněme, že například chcete během 3 sekund
stáhnout píseň délky 3 MB. Při 8 milionech bitů na

jeden megabajt by to znamenalo bitovou přenosovou
rychlost asi tak 8 milionů bitů za sekundu.

Je zjevné, že lidé nemohou odesílat ani přijímat
8 milionů bitů za sekundu, ale stroj by to mohl

dělat docela s přehledem. Avšak teď vyvstává
také otázka, jakým kabelem tyto zprávy zasílat

a jak daleko jsou schopny dojít. V případě kabelu
sítě Ethernet, jaký vidíte doma, v kanceláři nebo

ve škole, dochází k měřitelné ztrátě signálu
nebo k interferenci už po několika desítkách

metrů. aby Internet fungoval po celém světě,
musíme mít alternativní metodu, kterou bude

lze bity zasílat na opravdu velké vzdálenosti.
Myslíme tím jako například na opačnou

stranu oceánu. Takže co jiného můžeme použít?
Co známe, co se pohybuje mnohem rychleji než

elektřina drátem? Světlo. Bity můžeme opravdu
posílat z jednoho místa na druhé jako světelné

paprsky v optickovláknovém kabelu. Optickovláknový
kabel je upředen ze skla udělaného tak, aby odráželo

světlo. Když kabelem pošlete paprsek světla, světlo
se při šíření podél délky kabelu odráží nahoru a dolů,

dokud nedojde na opačný konec. Podle
úhlu odrazu můžeme ve skutečnosti

poslat i více bitů najednou, přičemž
všechny se budou šířit rychlostí světla.

Takže vlákno je opravdu rychlé. Ale důležitější je,
že signál se při šíření na velkou vzdálenost nijak

významně nedegraduje. Tak jej můžete poslat na stovky
mil daleko beze ztrát signálu. to je důvodem, proč na dna

oceánů klademe optickovláknové kabely,
aby spojovaly kontinenty.

V roce 2008 se stalo, že se přetrhl kabel poblíž
Alexandrie v Egyptě, což opravdu přerušilo

Internet na většině území předního východu a Indie.
Takže záležitost internetu někdy bereme jako

samozřejmost, ale ve skutečnosti jde o celkem
křehký fyzický systém. A vlákno je úžasné, ale také

je velmi drahé a těžko se s ním pracuje.
Pro většinu účelů najdete měděné dráty.

Ale jak lze ty věci přepravovat bez drátů? Jak je
posíláme bezdrátově? Rádiem.

Bezdrátové stroje zasílající bity zpravidla
užívají k zasílání bitů z místa na místo

rádiových signálů. Takové stroje musejí
nejprve přeložit jedničky a nuly do rádiových

vln různých frekvencí. Přijímající stroje tento
proces obrátí a převedou je zpět na dvojkové

číslice ve Vašem počítači. Takže bezdrátový přenos
vytvořil mobilní internet. Ale rádiový signál

nedojde až tak daleko. Dříve se docela pochroumá.
To je důvod, proč si rozhlasovou stanici

z Los Angeles nemůžete naladit v Chicagu.
Ačkoli jsou bezdrátové věci tak vynikající ,dnes

ještě závisí na drátovém internetu. Když například
v kavárně používáte WiFi, bity se dostávají do tohoto

bezdrátového routeru a poté jsou přenášeny
fyzickým kabelem, takže překonávají opravdu

velké vzdálenosti po Internetu. Fyzická metoda
odesílání bitů se možná v budoucnu změní, ať už

se bude jednat o přenos laserem mezi satelity
nebo radiovými vlnami z balónů nebo dronů, ale

dvojkový kód, na kterém je založena reprezentace
informace a protokoly pro odesílání a přijímání této

informace zůstaly celkem stejné. Všechno, co je na internetu, ať už jde o slova, e-maily, obrázky, videa

koček a štěňat, to vše spočívá v oněch jedničkách
a nulách doručovaných formou elektrických

impulsů, světelných paprsků, radiových vln a velké spousty lásky.