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.