Internet

Příspěvek je postupně doplňován a aktualizován o další informace a aplikace.

Jak funguje internet

Definice

  • Internet: Je jako obrovská síť počítačů spojených dohromady z celého světa. K tomu, aby spolu tyto počítače mohly „mluvit“, používají společný „jazyk“ nebo pravidla, která se nazývají TCP/IP. Díky tomu je možné, že se miliardy zařízení dokážou spojit a sdílet informace.

Základní přehled

  • Jak funguje internet? (verze PDF) – Následující text zjednodušeně popisuje základní principy fungování internetu. Tyto materiály byly vytvořeny na MFF UK a na vývoji se podílela i PedF UK. Všechny tyto materiály jsou řádně otestované dětmi i učiteli a jsou zdarma.

zdroj obrázku: Internet4Kids

zdroj obrázku: Internet4Kids

zdroj obrázku: Internet4Kids

zdroj obrázku: Internet4Kids

Online aplikace

  • HE 3D Network Map – 3D mapa páteřní sítě Hurricane Electric, globálních podmořských kabelů a globálních datových center ve formátu WebGL
  • Mapa internetu – pokrytí České republiky sítěmi elektronických komunikací umožňující přístup v pevném místě
  • Submarine Cable Map – Interaktivní vizualizace, která demonstruje, jak data cestují internetem.
  • Internet map – Vizualizace, která ukazuje různé weby jako galaxie na základě velikosti a propojenosti.
  • Internet Simulator – Stránka nabízí různé lekce a aktivity, které se věnují tématům jako peer-to-peer komunikace, odesílání bitů a čísel, routery a adresy, DNS a spolehlivost paketů. Každá lekce má své vlastní úrovně a typy aktivit, včetně textových a video materiálů
  • Data Center Map – Prozkoumejte přední globální databázi datových center!
  • Stackscale – Všechny internetové servery společně vykreslují mapu světa.

Mapa podmořských kabelů

zdroj obrázku: Informatika na Vltavě

Jak internet mění společnost

  • Komunikace: E-maily, sociální média, videohovory atd.
  • Obchod: E-shopy, online bankovnictví, digitální měny.
  • Vzdělání: Online kurzy, e-learningové platformy, digitální knihovny.
  • Zábava: Streamování videí a hudby, online hry, sociální média.

Rozdíl mezi internetem a World Wide Web (WWW)

  • Internet: Celá „dálnice“ plná propojených počítačových sítí. To je ta struktura, která umožňuje, aby různá zařízení komunikovala mezi sebou.
  • World Wide Web (WWW): Je jako město, které na této „dálnici“ stojí. Je to místo, kde najdete webové stránky, obrázky, videa a další informace. Tyto informace jsou uloženy ve formě hypertextových dokumentů, které můžete prohlížet pomocí webového prohlížeče.

Takže jednoduše řečeno, internet je cesta, po které se dostanete k různým „místům“, a WWW je jedno z těch „míst“, kde najdete spoustu informací.

Cvičení:

  • Výzkum historie: Podívejte se na některé z prvních webových stránek a prozkomejte, jak se design a funkčnost webových stránek vyvíjely.
    • Wayback Machine – digitální archiv internetových stránek, který je provozován organizací Internet Archive. Funguje tak, že pravidelně „prochází“ internet a ukládá kopie webů.
  • Diskuze: Jak by váš život vypadal bez internetu? Jaké by byly výhody a nevýhody?

Výuková videa

zdroj videa: Otevřená věda

zdroj videa: JurajVie

Historie internetu

  • ARPANET – Advanced Research Projects Agency Network
    • Byl vlastně první „verzí“ dnešního internetu a vznikl v USA v 60. letech. Byl to vojenský projekt, který měl ukázat, jak by počítače mohly spolupracovat na dálku. Začal s pouhými čtyřmi počítači v roce 1969, ale rychle se rozšířil.
    • Co je na tom opravdu zajímavé, je to, že ARPANET poprvé použil něco, co se nazývá „přepojování paketů“ a protokoly TCP/IP. To jsou technické věci, které dělají internet možným. Díky tomu mohly počítače „rozbít“ informace na malé kousky, poslat je přes síť a pak je zase „složit“ na druhé straně.
    • Původně byl ARPANET určený pro vojenské a vědecké účely, ale postupem času se stal veřejně přístupným. A díky tomu se na něm začaly objevovat první aplikace jako e-mail a FTP (způsob, jak posílat soubory mezi počítači), které jsou základem toho, jak internet používáme dnes.
  • První webový server, nazvaný CERN httpd, byl napsán Timem Bernersem-Leem a spuštěn v roce 1990. CERN httpd byl jednoduchý server, který zároveň sloužil jako první webový prohlížeč. Původně byl spuštěn na operačním systému NeXTSTEP v CERN a později byl portován na další platformy.
    • CERN httpd (1990) – první webový server a webový prohlížeč
    • Apache HTTP Server (1995) – jeden z nejpoužívanějších webových serverů
    • Internet Information Services (1995) – webový server vyvinutý společností Microsoft
    • nginx (2004) – výkonný webový server známý svou flexibilitou
  • První webový prohlížeč, nazvaný WorldWideWeb, byl textový prohlížeč vytvořený Timem Berners-Leem v roce 1990 v CERNu. Tento prohlížeč umožňoval uživatelům procházet a vytvářet webové stránky v HTML. Původně byl napsán pro operační systém NeXTSTEP od společnosti NeXT a později byl portován na další platformy, jako jsou UNIX, Windows a Macintosh.
    • WorldWideWeb (1990) – textový prohlížeč a editor vytvořený Timem Berners-Leem
    • Mosaic (1993) – první grafický prohlížeč
    • Netscape Navigator (1994) – konkurence pro Mosaic
    • Internet Explorer (1995) – prohlížeč vyvinutý společností Microsoft
    • Opera (1995) – multiplatformní prohlížeč
    • Mozilla Firefox (2004) – open-source prohlížeč
    • Google Chrome (2008) – prohlížeč vyvinutý společností Google
  • Dot-com boom, Fenomén z 90. let 20. století a raných let nového tisíciletí, kdy rapidní růst popularity internetu vedl k masivním investicím do nově vznikajících internetových společností.
    • hlavní příčiny boomu dot-com:
      • exponenciální růst uživatelů internetu
      • široká dostupnost rizikového kapitálu
      • nadšení a někdy i nekritický optimismus investorů a médií
    • důsledky boomu dot-com:
      • prasknutí bubliny na začátku roku 2000, které vedlo k propadu akcií mnoha internetových společností
      • ekonomická recese, zejména v sektoru informačních technologií
      • rozvoj nových, stabilnějších technologií a produktů, které přežily kolaps
      • zvýšení veřejného a komerčního zájmu o internet, což vedlo k jeho dalšímu rozvoji

Výuková videa

zdroj videa: CZNIC

zdroj videa: Jakub Rychecký, pozn.: zvolte české titulky​

Struktura internetu

Základní pojmy a komponenty

  • Servery: Tyto počítače jsou jako obrovské „sklady“ v našem virtuálním městě. Mají hodně místa a výpočetní síly, takže mohou hostit webové stránky, aplikace a databáze. Když chcete navštívit webovou stránku, je to, jako byste vstoupili do jednoho z těchto skladů pro informace.
  • Klienti: Toto je jméno pro vaše zařízení, jako jsou počítače, telefony nebo tablety. Když se s něčím spojíte na internetu, vaše zařízení „mluví“ s jedním ze serverů. Můžete si to představit jako obyvatele města, kteří chodí do těchto „skladů“ pro to, co potřebují.
  • Routery: Tato zařízení jsou jako dopravní semafory a křižovatky. Určují, kudy mají data cestovat mezi servery a klienty. Dělají to na základě různých pravidel a „map“, aby se ujistily, že všechno dorazí tam, kam má.
  • Datacentra: Tohle jsou místa, kde jsou všechny tyto servery a další zařízení uloženy. Jsou jako velké průmyslové čtvrti, kde jsou všechny „sklady“ pohromadě. Tyto čtvrti jsou navrženy tak, aby byly co nejefektivnější a nejspolehlivější.

Výuková videa

zdroj videa: Google Workspace, pozn.: zvolte automatický překlad​​

Protokoly:

Pokud si internet představíme jako velké, globální město, protokoly jsou jeho zákony a pravidla, podle kterých se řídí komunikace mezi „obyvateli“ – počítači a jinými zařízeními. Každý protokol má svůj vlastní účel a způsob, jakým zajišťuje plynulý provoz v našem „virtuálním městě“.

  • IP (Internet Protocol): Tento protokol je jako „poštovní systém“ našeho města. Určuje, jak se balíčky informací (data) vytvoří, jak se označí adresou a jak se odešlou na správné místo. Každý „dům“ (zařízení) v našem městě má svou jedinečnou adresu (IP adresu).
  • TCP (Transmission Control Protocol): Tento protokol je jako kurýr, který nese balíčky mezi různými místy. Zajistí, že všechny balíčky dorazí v pořádku, a pokud nějaký chybí, pošle jej znovu. Je to hodně spolehlivý, ale může být pomalejší, protože kontroluje každý balíček.
  • UDP (User Datagram Protocol): Tento protokol je jako rychlý motokurýr, který nese balíčky velmi rychle, ale nekontroluje, jestli dorazily. Je vhodný pro situace, kdy je rychlost důležitější než perfektní doručení, například když sledujeme video online.
  • DNS (Domain Name System): DNS je jako „telefonní seznam“ našeho města. Namísto toho, aby si lidé museli pamatovat složité adresy, mohou jednoduše použít jména jako „www.skola.cz“, a DNS jim řekne, na jakou IP adresu se mají připojit.

Cvičení:

  • Odhalte svou IP adresu: Zjistěte svou veřejnou IP adresu. Toto je rychlý a snadný způsob, jak zjistit vaši veřejnou IP adresu. Mějte na paměti, že pokud používáte VPN nebo proxy server, zobrazí se IP adresa těchto služeb, nikoli vaše vlastní.
    • What Is My IP Address – Zjistěte, co o vás prozrazuje vaše veřejná adresa IPv4 a IPv6! Informace o mé IP adrese zobrazují vaši IP polohu; město, region, zemi, …
  • DNS vyhledávání: Zjistěte IP adresu vašeho oblíbeného webu pomocí příkazu „nslookup“ v příkazovém řádku. Příkaz „nslookup“ vám umožní zjistit IP adresu konkrétní domény. To je užitečné pro diagnostiku problémů s konektivitou nebo pro ověření, že doména je správně nakonfigurována.
  • Zkoumání cesty dat: Použijte příkaz „traceroute“ (nebo „tracert“ na Windows) k zobrazení cesty, kterou vaše data podniknou, když se připojují k určité webové stránce. Příkazy „traceroute“ (na Unixových systémech) a „tracert“ (na Windows) ukazují cestu, kterou data podniknou od vašeho počítače k cílovému serveru. To je užitečné pro diagnostiku sítě a pro pochopení, jak internetová komunikace funguje.
  • Rozbor datových balíčků: Prohlédněte, jak vypadají datové balíčky při běžném procházení internetem. Nástroje jako Wireshark umožňují detailní analýzu síťového provozu. To je pokročilejší téma, které by mohlo vyžadovat základní znalosti síťového protokolu a bezpečnosti.
    • Wireshark – Analýza síťového provozu v reálném čase, vhodná pro pokročilejší studenty.
  • Interakce s webovými stránkami: Prohlédněte si zdrojový kód nějaké webové stránky pomocí pravého tlačítka a vyberte „Zobrazit zdrojový kód stránky“. Prohlížení zdrojového kódu webové stránky je skvělý způsob, jak se naučit základy HTML, CSS a JavaScriptu. Také je to způsob, jak zjistit, jak jsou webové stránky postaveny.

Výuková videa

zdroj videa: CZNIC

zdroj videa: Lesics, pozn.: zvolte automatický překlad​​

zdroj videa: Lex de Prieëlle, pozn.: zvolte automatický překlad​​

Služby internetu

Webové stránky

  • HTTP (HyperText Transfer Protocol): Myslíme-li na internet jako na velké nákupní centrum, HTTP je způsob, jakým se mezi obchody (servery) a zákazníky (prohlížeči) přenáší zboží (data). Tento protokol umožňuje nahrávat webové stránky a další online materiály.
  • HTTPS (HTTP Secure): Jde o VIP verzi HTTP, která všechny přenosy chrání silnými zámky (šifrováním). V dnešní době je to jako bezpečnostní pas, který by všichni měli mít.
  • HTML (HyperText Markup Language): HTML je jako stavební kostky stránky. Používá se k definování struktury a obsahu – jaké informace budou na stránce a jak budou uspořádány.
  • CSS (Cascading Style Sheets): CSS je něco jako interiérový designér webové stránky. Umožňuje nastavit barvy, písma, rozložení a další designové prvky, které určují, jak bude stránka vypadat.
  • JavaScript: Tento jazyk je jako elektrikář, který nainstaluje ve vašem domě inteligentní osvětlení a další chytré funkce. Pomáhá webovým stránkám být interaktivními a dynamickými.

E-mail

  • SMTP (Simple Mail Transfer Protocol): V e-mailové komunikaci je to poštovní doručovatel, který nese dopisy (e-maily) od odesílatele k příjemci. Základní stavební kámen odesílání e-mailů, pracuje často ve spojení s protokoly určenými pro příjem e-mailů, jako jsou POP3 nebo IMAP.
  • POP3 (Post Office Protocol 3): Starý poštovní schránkový systém pro e-maily. Dorazí-li dopis (e-mail), lokální zařízení si ho vezme a uchová. Omezení spočívá v tom, že e-mail není dostupný z jiných zařízení.
  • IMAP (Internet Message Access Protocol): Moderní varianta, fungující jako cloudové úložiště pro e-maily. Všechny dopisy (e-maily) jsou centrálně archivovány a dostupné odkudkoli. Umožňuje synchronizaci e-mailů na více zařízeních.

Přenos souborů

  • FTP (File Transfer Protocol): Jako náklaďák, který převáží zboží mezi skladištěm a obchodem. Stará, ale efektivní metoda pro přenos velkých souborů. Nedoporučuje se pro citlivé nebo důvěrné informace, protože nákladní prostor není zamykatelný.
  • SFTP (Secure File Transfer Protocol): Náklaďák s pokročilým zabezpečovacím systémem. Stejně jako FTP, ale s přidanými zámky a šifrováním. Ideální pro přenos cenného nebo citlivého zboží.
  • Cloudové úložiště: Služby jako Dropbox, Google Drive a Microsoft OneDrive jsou jako veřejná skříňka pro ukládání a sdílení souborů. Přístup k souborům možný odkudkoliv a z různých zařízení, avšak samozřejmě chráněn uživatelským jménem a heslem, v ideálním případě je nastaveno také doufázové zabezpečení. Nabízí funkce jako automatické zálohování a spolupráce v reálném čase.

Streamování videa a audio

  • Protokoly pro streamování:
    • HLS (HTTP Live Streaming): Tento způsob, jak sledovat video na internetu, vymyslela firma Apple. Je hodně oblíbený a umožňuje ti sledovat video bez zasekávání, protože se dokáže přizpůsobit rychlosti tvého internetu.
    • DASH (Dynamic Adaptive Streaming over HTTP): Je to další způsob, jak sledovat video na internetu. Je podobný HLS, ale dá se lépe přizpůsobit různým situacím. Je tedy jakoby všestrannější.
    • RTMP (Real-Time Messaging Protocol): Tento způsob je už trochu starší a není tak chytrý v přizpůsobování se. Ale stále se používá, hlavně když potřebuješ sledovat video v reálném čase, například nějaký živý přenos.
  • Populární služby:
    • YouTube: Nabízí širokou škálu videí a je jedním z největších světových portálů pro video content.
    • Netflix: Služba se zaměřením na filmy a seriály, známá svou vysokou kvalitou streamování.
    • Spotify: Specializuje se na streamování hudby a podcastů.
    • Apple Music: Podobně jako Spotify, ale s integrací do Apple ekosystému.

Sociální média

  • Platformy: Facebook, Twitter, Instagram, TikTok a další. Každá platforma má svoji jedinečnou náplň a funkčnost, což jí umožňuje sloužit různým cílovým skupinám. Například LinkedIn je zaměřen na profesionální networking, zatímco TikTok je populární pro krátká, zábavná videa.
  • Funkce:
    • Sdílení příspěvků: Umožňuje uživatelům sdílet texty, obrázky, videa a odkazy.
    • Komunikace v reálném čase: Funkce jako chat a komentáře umožňují interakci mezi uživateli.
    • Publikace videí a fotografií: Většina platform umožňuje nahrávání a sdílení vizuálního obsahu.
  • Algoritmy: Sociální média často používají složité algoritmy k přizpůsobení obsahu, který je uživatelům zobrazován, na základě jejich aktivit a preferencí.
  • Bezpečnost a Soukromí: Otázky týkající se ochrany osobních údajů a fake news jsou stále aktuálnější, a platformy čelí rostoucímu tlaku, aby tyto problémy řešily.
  • Inovace: Nové funkce a služby, jako jsou například živé vysílání, stálé příspěvky (Stories) nebo virtuální skvosty (NFTs), jsou pravidelně přidávány k udržení zájmu a angažovanosti uživatelů.

Online hry

  • Multiplayerové hry: Umožňují hráčům po celém světě hrát proti sobě v reálném čase.
  • Cloudové hraní: Hry běží na vzdálených serverech a výsledný obraz se streamuje k hráči.
    • Lokální vs. Globální Multiplayer: Některé hry umožňují lokální multiplayer na jednom zařízení, zatímco jiné se soustředí na spojení hráčů z různých částí světa.
    • Matchmaking: Systémy, které automaticky spárují hráče s podobným dovednostním profilem, jsou často klíčové pro zajištění spravedlivé a konkurenceschopné hry.
    • Opoždění (Lag): U multiplayerových her je kvalita spojení klíčová. Vysoká latence může vést k nepříjemným herním zážitkům.
    • Cloudová Infrastruktura: Pro cloudové hraní je nezbytná robustní a spolehlivá cloudová infrastruktura. To zahrnuje rychlé internetové připojení a datacentra s vysokou dostupností.
    • Přístupnost: Cloudové hraní umožňuje lidem hrát náročné hry na zařízeních s nižšími hardwarovými specifikacemi, protože veškeré výpočty probíhají na serveru.
    • Platba a Monetizace: Zatímco některé cloudové hry vyžadují jednorázový nákup, jiné fungují na bázi předplatného nebo freemium modelu.

Cvičení:

  • Prozkokumejte e-mailový účet: Využití e-mailu je důležitou dovedností v digitálním světě. Kromě základního posílání a přijímání e-mailů byste mohl zkoumat i pokročilejší funkce, jako jsou filtry, návrhy odpovědí a zapojení do víceúrovňových konverzací.
  • Vytvořte vlastní webovou stránku:
    • CodePen – Živé prostředí pro vývojáře, kde mohou vytvářet a sdílet kód a vizualizaci.
    • W3Schools – Učební portál pro vývoj webu s interaktivními tutoriály a nástroji pro výuku HTML, CSS a JavaScriptu
    • Existuje řada dalších nástrojů a platforem, jako jsou GitHub Pages nebo Jekyll, které umožňují experimentovat s web developmentem. Pokud chcete jít ještě dál, můžete se naučit základy verzování kódu pomocí Gitu.

Cvičení (pokročilejší):

  • Bezpečnost a soukromí: Prozkoumejte, jaké možnosti nabízí váš prohlížeč pro zabezpečení a ochranu soukromí, například blokování sledujících cookies nebo použití VPN.

Výuková videa

zdroj videa: SOŠ Český Brod

Možnosti připojení

zdroj videa: CZNIC

zdroj videa: GCFLearnFree, pozn.: zvolte automatický překlad​​​

Přenosové rychlosti

zdroj videa: GeekBoy

zdroj videa: BatmanCZ​​

Cvičení:

  • Test rychlosti: Zjistěte svou aktuální rychlost připojení k internetu.
    • Speedtest – Testuje rychlost internetového připojení. Je to dobrý způsob, jak studentům ukázat, jak rychle data cestují internetem

Nejnovější poznatky o internetu:

  1. 5G Technologie:
    • Nová generace mobilních sítí, nabízející vyšší rychlosti, nižší latenci a lepší kapacitu.
    • Umožňuje nové aplikace, např. v oblasti Internetu věcí (IoT), rozšířené reality (AR) a virtuální reality (VR).
  2. Kvůli pandemii COVID-19 vzrostla závislost na internetu:
    • Nárůst využívání videokonferencí (např. Zoom, Microsoft Teams, Google Meet, …).
    • Vzrůstající popularita online vzdělávání a práce z domova.
  3. Internet věcí (IoT):
    • Propojení fyzických zařízení s internetem, od chytrých ledniček po průmyslové stroje.
    • Významný nárůst počtu zařízení připojených k internetu.
  4. Bezpečnost a soukromí na internetu:
    • Stále více útoků na kybernetickou bezpečnost a porušení dat.
    • Zvýšený důraz na ochranu soukromí a regulace, např. GDPR v Evropské unii.
  5. Rozšíření decentralizovaných aplikací (dApps):
    • Aplikace běží na blockchainových technologiích.
    • Kryptovaluty, jako je Ethereum, umožňují vytváření složitějších dApps.
  6. Zvýšený důraz na digitální etiku a digitální zdraví:
    • Diskuse o dopadech nadměrného využívání internetu a sociálních médií na duševní zdraví.
    • Různé platformy začínají nabízet nástroje k monitorování a omezení času stráveného online.
  7. Metaverse:
    • Koncept spojeného digitálního univerza, kde lidé mohou pracovat, hrát a komunikovat ve virtuálním prostředí.
    • Společnosti jako Facebook (nyní Meta) a další investují do vývoje metaverse technologií.
  8. Výzvy v přístupu k internetu:
    • Navzdory rychlému růstu počtu připojených lidí stále existují „digitální propasti“ v mnoha částech světa.
    • Snahy o poskytnutí přístupu k internetu ve vzdálených a nedostupných oblastech, např. pomocí družic (projekty jako Starlink od SpaceX).

Další nástroje

  1. Simulace sítí:
    • Cisco Packet Tracer – Edukační nástroj pro vizualizaci sítí, který umožňuje studentům experimentovat s virtuálními sítěmi
  2. Simulace DNS a HTTP:
    • DNS Explained – Interaktivní animace, která ukazuje, jak funguje DNS
    • HTTP Status Dogs – Zábavný způsob, jak se studenti seznámí s HTTP status kódy pomocí obrázků psů
  3. Simulace kybernetických hrozeb:
    • Go Phish – Otevřený nástroj pro simulaci phishingových útoků, který může být použit k výuce o bezpečnosti
  4. Wi-Fi routery