Fáze přípravy: Jazyk strojů a balení kufrů
Počítač neví, co je písmeno "A" nebo emoji úsměvu 😃. Zná jen elektřinu – vypnuto (0) a zapnuto (1). Funguje jako skladník s obrovským katalogem (tzv. znakovou sadou ASCII/Unicode).
Aktivita: Staň se překladatelem
Počítač si každé písmeno převede na číslo. Napiš své jméno (bez diakritiky) a podívej se, jak ho vidí procesor těsně před odesláním.
Aktivita: Zmenšení nákladu (Komprese)
Přenášet data stojí čas a peníze. Než data opustí tvůj mobil, musí se "zkomprimovat". Zkus ručně použít bezztrátovou kompresi RLE (Run-Length Encoding).
A A A A A B B B
Jak bys tento zápis zkrátil, abys ušetřil místo, ale adresát pochopil původní zprávu?
Aktivita: Ztrácet či neztrácet?
Někdy potřebujeme zmenšit soubor drasticky a nevadí nám, že zahodíme detaily, které lidské oko/ucho nepozná. Který z těchto souborů můžeš prohnat ztrátovou kompresí?
Aktivita: Záchranný kruh (Parita)
Při přenosu může z 1 vzniknout 0. Aby počítač poznal chybu, přidává tzv. paritní bit. Pravidlo: Celkový počet jedniček ve zprávě musí být vždy sudý.
1 0 1 1 _
Jaké číslo doplníš na konec?
Fáze cesty: Dálnice a výmoly
Šířka pásma vs. Útlum a Šum
Představte si kabel jako dálnici. Šířka pásma určuje, kolik pruhů dálnice má. Cestou ale číhá nebezpečí:
- Útlum: Jak signál cestuje, unavuje se (zeslabuje).
- Šum (EMI): Vnější rušení. Jako blesk nebo mikrovlnka, která zničí data na kabelu.
Analog vs. Digitál
Jako skluzavka.
Plynulý pohyb.
Jako schody.
Stojíš jen na schodu.
Tým v akci: Vyber správný kabel
Jsi inženýr. Propojuješ budovy školy na 150 metrů. Trasa vede podél elektrických kabelů tvořících obrovský šum (rušení). Co použiješ?
Aktivita: Závod dat
Rozdíl mezi rychlostí a latencí. Potřebuješ doručit 100 Terabytů videa do studia 100 km daleko. Co bude rychlejší?
Aktivita: Tlusté kabely?
Proč na internet používáme sériový přenos (1 pruh), když paralelní (8 pruhů) zní rychleji?
Fáze vysílání: Blikání baterkou a Modulace
Máme nuly a jedničky, máme kabel. Ale jak je pošleme? Pomocí tzv. linkového kódování a modulace. Představ si, že stojíš na kopci a blikáš baterkou na kamaráda.
Tichá pošta s baterkou
- Základní metoda: 1 = Svítím, 0 = Nesvítím.
Problém: Co když pošlete 100 nul za sebou? Kamarád si bude myslet, že jste usnuli (ztráta synchronizace). - Chytrá metoda (Manchester): Změna stavu vždy uprostřed tiku.
Udržuje rytmus jako metronom.
Nová aktivita: Superrychlé blikání (PAM4)
Proč jen zapnuto/vypnuto (1 bit)? Co když tvoje baterka umí 4 úrovně jasu? Zkus na ně kliknout a podívej se, kolik dat odešleš jediným probliknutím!
Fáze doručení: Sítě, DNS a Pakety
Internet není jeden dlouhý kabel, je to obrovská pavučina křižovatek (routerů). Cestou se soubor seká na pakety a musí si najít správnou cestu k cíli pomocí IP adres.
Aktivita: Zlaté stránky internetu (DNS)
Počítače neumí pracovat s textem "seznam.cz". Potřebují přesné číslo – IP adresu. DNS server funguje jako obří telefonní seznam.
Aktivita: Bagr útočí! (Topologie)
Představ si, že dělníci venku překopnou hlavní internetový kabel. Který typ sítě zajistí, že si uživatelé stále pošlou zprávu?
Aktivita: Staň se routerem (Pakety)
Velký soubor se rozseká na malé kousky – pakety. Každý dostane pořadové číslo. Cestou přes uzly (Mesh síť) se mohou pakety předběhnout!
Fáze zabezpečení: Nepozvaní hosté
Cestou po internetu prochází tvoje data přes cizí "křižovatky". Kdokoliv s přístupem by si je mohl přečíst. Proto nastupuje šifrování.
Symetrické šifrování (Caesar)
Zkus zašifrovat zprávu posunutím písmene v abecedě o 1 pozici (+1). Má to ale háček: Ty i příjemce se musíte tajně domluvit na "klíči" (+1), jinak si zprávu nepřečte.
Nová aktivita: Zámek z E-shopu
Jak poslat heslo kartou do e-shopu, když jste se předtím na tajném klíči nedohodli? Pomocí Asymetrické kryptografie (Veřejný a privátní klíč).