Podcast o Počítačové siete a internet

Kapitoly

Čo sa deje po kliknutí

Cesta jedného paketu

IP adresa: Poštová adresa internetu

DNS: Telefónny zoznam internetu

Pravidlá musia byť

Vrstvy ako poštové triedenie

Cesta paketov a smerovanie

Poriadok v sieti vďaka podsietiam

Výpočet sieťovej adresy

Rozsah a počet adries

Keď DNS zlyhá

Internet vs. Web

Zhrnutie a záver

Přepis

Jakub: Zamyslel si sa niekedy nad tým, ako je možné, že keď na mobile klikneš na video, prehrá sa takmer okamžite? Zadáta sa musia dostať z nejakého servera v Amerike až k tebe domov, a to všetko za menej ako sekundu.

Barbora: Je to takmer ako mágia, však? Ale za tou mágiou sa skrýva neuveriteľne fascinujúci systém, ktorému hovoríme počítačové siete.

Jakub: A presne o tom sa dnes budeme rozprávať. Počúvate Studyfi Podcast.

Barbora: Správne, Jakub. Odhalíme, čo sa deje v zákulisí, keď posielaš správu, scrolluješ Instagram alebo pozeráš video.

Jakub: Dobre, tak kde začať? Ako tie dáta vlastne cestujú?

Barbora: Predstav si, že neposielaš celé video naraz. Tvoj telefón ho rozseká na tisíce maličkých kúskov, ktorým hovoríme pakety.

Jakub: Pakety? To znie... úhľadne.

Barbora: Presne tak. Každý paket je ako pohľadnica. Má na sebe adresu príjemcu, adresu odosielateľa a malý kúsok správy. Tieto pohľadnice potom cestujú po internete samostatne.

Jakub: Takže sa môže stať, že sa niektoré cestou stratia alebo prídu v zlom poradí?

Barbora: Áno, a presne preto je ten systém taký chytrý! Na konci cesty sa všetky pakety znova zložia do správneho poradia a ak nejaký chýba, systém si ho vypýta znova. Vďaka tomu je prenos spoľahlivý.

Jakub: Spomínala si adresy na tých paketoch. To je tá slávna IP adresa, však?

Barbora: Presne tak! Každé jedno zariadenie pripojené k internetu – tvoj mobil, notebook, aj inteligentná chladnička – má svoju jedinečnú IP adresu. Je to ako poštová adresa v digitálnom svete.

Jakub: A počul som, že nám tie adresy dochádzajú. Je to pravda?

Barbora: Je, teda, pokiaľ hovoríme o staršej verzii, IPv4. Tá má "len" asi 4,3 miliardy adries. Preto sme prešli na novú verziu, IPv6.

Jakub: A tá má koľko adries? Viac?

Barbora: Neporovnateľne viac! Je to číslo s 38 nulami. To je dosť na to, aby každé zrnko piesku na Zemi malo niekoľko miliárd vlastných IP adries.

Jakub: Dobre, takže adresy nám tak skoro nedôjdu. Super.

Barbora: A teraz hádanka. Ty si predsa nepamätáš IP adresu pre každú webstránku, však?

Jakub: Jasné, že nie. Píšem studyfi.sk, nie nejakú sériu čísel.

Barbora: A presne na to slúži DNS – Domain Name System. Je to v podstate obrovský telefónny zoznam internetu. Ty zadáš meno a DNS server ho bleskovo preloží na IP adresu, ktorej rozumie počítač.

Jakub: Takže DNS je taký tlmočník medzi človekom a strojom. To dáva zmysel.

Barbora: A aby celá táto zložitá komunikácia – od paketov cez IP adresy až po DNS – fungovala bezchybne, existuje súbor pravidiel. Ten najznámejší sa volá TCP/IP model.

Jakub: To znie dosť technicky.

Barbora: Trochu áno, ale predstav si to ako vrstvy. Každá vrstva má na starosti niečo iné. Jedna rieši adresy, druhá delí dáta na pakety, tretia kontroluje, či všetko dorazilo. Spolu tvoria dokonalý tím.

Jakub: Super, takže už vieme, čo sa deje v zákulisí, keď si prezeráme web. Čo nás čaká ďalej?

Jakub: Okej, takže to vysvetľuje základy sietí. Ale keď pošlem e-mail, príde mi to ako kúzlo. Ako sa môj počítač vlastne rozpráva s iným na druhom konci sveta? Existuje na to nejaký systém?

Barbora: To je perfektná otázka, Jakub! Nie je to kúzlo, ale je to veľmi šikovný systém nazývaný OSI model. Predstav si to ako posielanie balíka. Musí prejsť niekoľkými vrstvami spracovania, kým sa dostane na miesto určenia.

Jakub: Vrstvy? Dobre, počúvam. Kde začneme?

Barbora: Začneme na samom vrchu, v Aplikačnej vrstve. To je tá, s ktorou interaguješ ty. Tvoj webový prehliadač používa HTTP, tvoj e-mailový klient SMTP... to všetko sa deje tu.

Jakub: Dosť jednoduché. A čo je pod tým?

Barbora: Ďalej je Transportná vrstva. Jej úlohou je zabezpečiť prenos dát medzi aplikáciami. A tu máme dve hlavné postavy: TCP a UDP.

Jakub: TCP a UDP. Znejú ako nejaké roboty z filmu.

Barbora: Dalo by sa povedať! TCP je ten spoľahlivý. Uisťuje sa, že každý kúsok dát dorazí v správnom poradí. Je to ako poslať doporučený list – ak sa stratí, pošle sa znova.

Jakub: Aha, takže to je pre veci ako webstránky a e-maily, kde potrebuješ, aby bolo všetko dokonalé.

Barbora: Presne tak. A potom je tu UDP. Je rýchlejší a nekontroluje chyby. Je to ako poslať pohľadnicu – rýchle, ale bez záruky. Perfektné pre streamovanie videa alebo online hry, kde je rýchlosť dôležitejšia ako pár stratených pixelov.

Jakub: Dobre, takže máme dáta pripravené na odoslanie. Čo ďalej?

Barbora: Potom prichádza Internetová vrstva. Jej hlavným protokolom je IP, alebo Internet Protocol. Tu sa dáta zabalia do takzvaných paketov a každý dostane IP adresu cieľa, ako adresa na obálke.

Jakub: A úplne na spodku sú... káble?

Barbora: V podstate áno. Vrstva sieťového prístupu sa stará o fyzický prenos. Či už je to cez Ethernet kábel alebo Wi-Fi, táto vrstva premení pakety na rámce a pošle ich ako elektrické signály alebo rádiové vlny.

Jakub: Takže ako ten paket nájde správnu cestu cez celý internet?

Barbora: Tu prichádza na rad smerovanie, alebo routing. Robia to zariadenia, ktoré poznáme ako routery alebo po slovensky smerovače. Každý smerovač má smerovaciu tabuľku, čo je v podstate mapa internetu.

Jakub: Ako GPS pre dáta?

Barbora: Presne tak! Smerovač sa pozrie na cieľovú IP adresu paketu, nahliadne do svojej mapy a pošle ho ďalšiemu smerovaču, ktorý je bližšie k cieľu. A takto to pokračuje, hop po hope, až kým paket nedorazí.

Jakub: Zdá sa, že vo veľkých sieťach, napríklad vo firme, by mohol byť pekný chaos.

Barbora: Máš pravdu, a preto veľké siete delíme na menšie časti, ktorým hovoríme podsiete. Zvyšuje to bezpečnosť aj výkon, lebo lokálna komunikácia nezaťažuje celú sieť.

Jakub: A ako sa to delenie robí? Čo určuje, kto je v ktorej podsieti?

Barbora: K tomu slúži maska podsiete. Je to len ďalšie číslo, ktoré počítaču povie, ktorá časť IP adresy označuje sieť a ktorá konkrétne zariadenie v tej sieti.

Jakub: Dobre, skúsme príklad.

Barbora: Jasné. Povedzme, že máš IP adresu 192.168.1.10 a masku 255.255.255.0. Maska hovorí, že prvé tri čísla, 192.168.1, sú adresa siete. To posledné číslo, 10, je adresa tvojho zariadenia.

Jakub: Rozumiem. Takže všetky zariadenia, ktoré začínajú 192.168.1, sú v jednej podsieti a môžu sa ľahko rozprávať.

Barbora: Presne. A je dôležité vedieť, že prvá a posledná adresa v podsieti sa nedajú použiť pre zariadenia. Sú rezervované pre adresu siete a takzvanú broadcastovú adresu na poslanie správy všetkým naraz.

Jakub: Super, takže OSI model, smerovanie a podsiete... všetko to do seba pekne zapadá. Už to nie je až také kúzlo.

Barbora: Vidíš? A teraz, keď chápeme, ako sú siete štruktúrované, poďme sa pozrieť na niečo, s čím sa stretávame každý deň...

Jakub: Fajn, Bára, teórii sme sa venovali dosť. Ale vieš čo ma zaujíma najviac? Ako to celé vyzerá v praxi.

Barbora: Jasné, poďme si to ukázať na konkrétnom príklade. Povedzme, že máme IP adresu 192.168.10.50 a masku 255.255.255.224.

Jakub: Dobre, to znie ako bežné čísla zo sieťových nastavení. Čo teraz?

Barbora: Prvý krok je trochu... binárny. Všetko si prevedieme na jednotky a nuly. Vyzerá to strašidelne, ale je to len mechanická práca.

Jakub: Už vidím tie Matrixové kódy padať po obrazovke.

Barbora: Presne tak. Potom urobíme logický súčin, známy ako AND, medzi IP adresou a maskou. Tým zistíme adresu siete, ktorá je v našom prípade 192.168.10.32.

Jakub: Super, takže vieme, kde naša podsieť začína. A kde končí?

Barbora: Na to potrebujeme adresu vysielania, čiže broadcast. Získame ju tak, že v tej časti adresy, ktorá patrí zariadeniam, nastavíme všetky bity na jednotky. V našom prípade to bude 192.168.10.63.

Jakub: Takže adresa siete je .32 a adresa vysielania je .63. Ktoré adresy môžem prideliť svojmu počítaču alebo telefónu?

Barbora: Všetky medzi nimi! Konkrétne od 192.168.10.33 až po 192.168.10.62. To nám dáva presne 30 použiteľných adries pre hostiteľov.

Jakub: Prečo presne 30?

Barbora: Pretože vzorec je 2 na počet núl v maske, mínus dva. Vždy odrátame dve adresy – tú prvú pre sieť a tú poslednú pre vysielanie.

Jakub: Rozumiem. Takže takto si administrátori presne "vykroja" počet adries, ktorý potrebujú. Ale čo ak sa chcem týmto výpočtom vyhnúť?

Jakub: Dobre, takže poslanie paketu do inej siete funguje hladko, pokiaľ router vie, čo má robiť. Ale čo sa stane, keď sa niečo... pokazí? Predpokladám, že to nie vždy ide tak hladko.

Barbora: To teda nie. A práve to nás privádza k nášmu štvrtému pokusu, ktorý simuluje veľmi častú chybu: chybu v DNS.

Jakub: DNS, to je ten systém doménových mien, však? V podstate taký telefónny zoznam pre internet.

Barbora: Úplne presne. V tomto pokuse sa pokúsime pripojiť na web, ktorý neexistuje. Povedzme, "www.nejaka-uplne-vymyslena-stranka.sk".

Jakub: To sa mi stáva často, keď sa ponáhľam a spravím preklep. Takže čo sa deje v pozadí?

Barbora: Tvoj počítač sa najprv spýta DNS servera: "Akú IP adresu má táto stránka?" A keďže tá doména neexistuje, server odpovie... "Netuším."

Jakub: Takže paket sa ani nezačne posielať, lebo jednoducho nevie, kam má ísť.

Barbora: Presne. Komunikácia zlyhá hneď na začiatku. Tento pokus krásne ukazuje, aký je DNS kritický. Bez neho sú názvy webov len bezcenné písmená. A práve sledovaním týchto ciest – úspešných aj neúspešných – najlepšie prepojíme teóriu s praxou.

Jakub: Super. Takže teraz, keď sme videli, ako sa pakety pohybujú a kde môžu zlyhať, poďme sa pozrieť na ďalší dôležitý koncept.

Jakub: A poďme na poslednú veľkú tému, kým to dnes zabalíme. Týka sa niečoho, čo používame všetci, každý deň.

Barbora: Som zvedavá, čo si si pripravil ako finále.

Jakub: Mýtus, že internet a World Wide Web sú to isté. Je to pravda, alebo je v tom nejaký háčik?

Barbora: Je v tom veľký háčik! Vôbec to nie je to isté, aj keď si to mnohí myslia.

Jakub: Tak nás do toho zasväť. Aký je rozdiel?

Barbora: Predstav si internet ako globálnu sieť ciest a diaľnic. Je to tá fyzická infraštruktúra... káble, servery, ktoré spájajú počítače po celom svete a umožňujú prenos dát.

Jakub: Okej, takže internet sú cesty...

Barbora: Presne. A World Wide Web je len jedna zo služieb, ktorá po tých cestách „jazdí“. Sú to vlastne všetky tie obchody a domy, ktoré môžeš navštíviť – teda webové stránky prepojené hypertextom.

Jakub: Aha! Takže e-mail alebo online hry sú ako iné „autá“ na tých istých cestách?

Barbora: Presne tak! E-mail, online hranie, FTP... to všetko sú služby, ktoré bežia na internete, ale nie sú to web.

Jakub: Takže ak mi spadne internet, znamená to, že sú uzavreté všetky cesty, nielen ten jeden webový obchod, do ktorého som chcel ísť.

Barbora: To je perfektné a veľmi presné prirovnanie!

Jakub: Super, toto si určite zapamätáme. Dnes sme toho prebrali naozaj veľa. Barbora, veľmi pekne ti ďakujem, že si si na nás opäť našla čas.

Barbora: Veľmi rada, Jakub. A všetkým študentom prajem, nech sa darí pri skúškach!

Jakub: Priatelia, ďakujeme, že ste počúvali Studyfi Podcast. Majte sa krásne a počujeme sa nabudúce!