Internet |Drôty, káble a wifi
Som Tess Winlock, softvérová inžinierka v Google.
Dnešná otázka: Ako sa posielajú obrázky, textové správy alebo e-maily z jedného
na druhé zariadenie? Nie sú to kúzla, je to internet. Hmatateľný systém určený
na prenos informácií. Internet sa podobá na klasickú poštu, posielaný materiál je o
niečo odlišný. Namiesto balíkov a listov internet posiela binárne údaje.
Informácia je zapísaná v bitoch. Bit môže obsahovať jeden z dvojice protikladov:
zapnuté/vypnuté, áno/nie. Štandardne sa používa 1 (zap.) a 0 (vyp.). Bit má dva
možné stavy, hovoríme o binárnom kóde. 8 bitov tvorí 1 bajt. 1000 bajtov
tvorí kilobajt. 1000 kilobajtov-megabajt. Pesnička sa najčastejšie zakóduje
použitím 3-4 MB. Nezáleží, či je to obrázok, video alebo pesnička, všetko
na internete sa posiela vo forme bitov. Sú to akési atómy informácií.
Ale fyzicky sa z jedného miesta na druhé alebo od osoby k osobe
neposielajú nuly a jednotky. Aký je to materiál, ktorý posielame cez káble
alebo vzdušnou cestou? Poďme sa pozrieť na malý príklad toho, ako môžu
ľudia reálne komunikovať posielaním jednotlivých bitov informácií z jedného
miesta na druhé. Zapnuté svetlo bude 1 a vypnuté 0, pípnutie alebo niečo na
spôsob Morseovky. Tieto metódy fungujú, sú však veľmi pomalé, chybové a úplne
závislé na ľuďoch. To, čo potrebujeme, je stroj. V minulosti ľudia vytvorili veľa
systémov, ktoré dokážu posielať binárne informácie pomocou rôznych fyzických
nosičov. Dnes bity posielame pomocou elektriny, svetla a rádiových vĺn. Poslať
bit pomocou elektriny znamená, ako keby sme mali dve žiarovky spojené medeným
drôtom. Ak sa zapne elektrina, žiarovka sa rozsvieti. Bez elektriny nesvieti.Ak sa
operátori na oboch koncoch dohodnú, že zap. žiarovka predstavuje 1, vyp. 0,
tak tu máme systém posielania bitov informácií od jednej osoby k druhej
použitím elektriny. Máme tu však malý problém: ak chcete poslať päť 0 za
sebou, ako to urobiť, aby obaja určili počet núl.
Riešením sú hodiny alebo časovač. Účastníci sa môžu dohodnúť, že
odosielateľ pošle 1 bit za sekundu a príjemca si sadne a každú sekundu
zaznamená, čo je "na drôte". Na poslanie 5 núl po sebe stačí vypnúť
svetlo a počkať 5 sekúnd, osoba na druhom konci si zapíše celých 5 sekúnd.
Na poslanie 5 jednotiek za sebou svetlo zapnite, počkajte 5 sekúnd, zapíšte každú
sekundu.Samozrejme,chceli by sme posielať rýchlejšie ako 1 bit/s,preto musíme zvýšiť
šírku pásma - maximálnu prenosovú kapacitu zariadenia. Šírka pásma sa určuje bitovou
rýchlosťou, čo je počet bitov, ktoré posielame za určitý čas, najčastejšie za
sekundu. Iným meradlom rýchlosti je latencia alebo čas, ktorý zaberá prenos
jedného bitu z jedného miesta na druhé, zo zdroja do prijímača.
V porovnaní s rýchlosťou človeka by bol bit za sekundu pomerne vysoká rýchlosť,
ktorej by len ťažko stíhal. Povedzme, že si chcete stiahnuť 3MB skladbu za 3 sek.,
pri rýchlosti 8 mil. bitov/megabajt potrebujeme prenosovú rýchlosť 8 mil.
bitov za sekundu. Je zrejmé, že ľudia nedokážu prijímať ani posielať 8 mil.bitov
za sekundu, ale stroj to zvládne v pohode. Aký kábel sa dá použiť na
posielanie týchto správ a ako ďaleko sa signály dajú dopraviť. Bežné eternetové
káble, aké poznáte z domu, zo školy alebo kancelárie, zaznamenávajú zmenu signálu
už po desiatkach metrov. Na internetový prenos okolo celého sveta potrebujeme
iný spôsob posielania bitov na extrémne veľké vzdialenosti. Ide o prenos
cez oceány. Čo iné by sme mohli použiť? Čo sa pohybuje rýchlejšie ako elektrina
po drôte? Svetlo. Môžeme teda posielať bity ako svetelné lúče z miesta na miesto
pomocou kábla z optických vlákien. Sú to vlákna zo skla skonštruované, aby odrážali
svetlo. Keď pošleš cez kábel zväzok lúčov, svetlo poskakuje hore a dole po celej
dĺžke káble, kým sa nedostane na druhý koniec. V závislosti od uhla odrazu môžeme
posielať viac bitov súčasne, pričom všetky sa budú pohybovať rýchlosťou svetla.
Takže vlákno je naozaj rýchle. Čo je však ešte dôležitejšie je, že signál sa
neznižuje ani pri veľkých vzdialenostiach. Môžete prejsť stovky kilometrov bez
straty signálu. Na prepojenie kontinentov používame optické káble na dne oceánov.
V roku 2008 došlo k prerezaniu kábla neďaleko Alexandrie v Egypte, kedy došlo
k odstávke internetu vo väčšine štátov Stredného východu a v Indii. Takže aj keď
vnímame internet ako samozrejmosť, v skutočnosti je krehký a hmotný. Optické
vlákno je ozaj úžasné, ale je drahé a ťažko sa s ním pracuje. Preto sa väčšinou
používa medený kábel. Ak môžeme vykonať prenos bez drôtov? Posielať bezdrôtovo?
Rádiom. Bezdrôtové vysielacie zariadenia spravidla na posielanie bitov z miesta na
miesto používajú rádiový signál. Stroje prepisujú jednotky a nuly do rádiových vĺn
s rôznymi frekvenciami. Prijímače tento proces otočia a konvertujú vlny späť na
binárny kód pre počítače. Bezdrôtový systém urobil náš internet mobilný.
Rádiový signál však nedokáže cestovať tak ďaleko bez skomolenia. Takto sa dá
prijímať rozhlasové vysielanie z LA v Chicagu. Akokoľvek úžasný je
bezdrôtový internet, stále sa spolieha na káblový. Ak v kaviarni používate wifi,
bity sa posielajú do bezdrôtového routera, odkiaľ sú prenášané káblom, aby
precestovali vzdialenosti internetu. Fyzický spôsob posielania bitov sa možno
v budúcnosti zmení, možno sa bude posielať laserom medzi satelitmi, alebo
rádiovými vlnami z balónov alebo dronmi, princíp binárnych informácií a protokolov
na ich posielanie a prijímanie by mal zostať rovnaký. Všetko na internete,
či sú to texty, emaily, obrázky, videá mačičiek a šteniatok, všetko sa vracia k 1
a 0, prenášaných elektrickými impulzmi, svetelnými lúčmi, a s láskou.