Název projektu Rozvoj vzdělávání na Slezské univerzitě v Opavě
Registrační číslo projektu CZ.02.2.69/0.0./0.0/16_015/0002400
Informační a internetové technologie
Distanční studijní text
Josef Botlík
Karviná 2021
Obor: 061 Informační a komunikační technologie (ICT)
Klíčová slova: Architektura počítačů, mobilní ICT, komunikace, sítě, internetové technologie,
služby Internetu, WWW, HTML, XML
Anotace: Stručná anotace studijní opory (1 až 2 odstavce)
Cílem studijní opory je průřezově seznámit studenty s informačními a komunikačními technologiemi
se zaměření na služby Internetu. Studenti se v úvodu seznámí s architekturou počítačů, současným
rozdělením počítačového trhu. CISC a RISC architekturou, základní koncept hardware si
objasní pomocí Von Neumannovo schématu a Harvardské architektury. Dále se seznámí se standardy
současných PC založených na modularitě, nechybí náznak vývojových tendencí a trendů,
srovnání platforem a OS, vývoj, trendy. Aktuální nabídka a parametry počítačových komponentů,
procesory, paměti, periferie, rozhraní, zobrazovací hardware, vývoj hardware. Studenti se
stručně seznámí s principy skalárních počítačů, superskalárních počítačů či kvantového počítače
a s trendy v segmentu superpočítačů.
Dále je obsahem výukového materiálu úvod do problematiky mobilních informačních technologií,
seznámení s problematikou OS pro tablety, PDA či mobilní telefony na platformě Android a
Windows,.
V oblasti komunikací a sítí jsou v tomto studijním materiálu vysvětleny základy sítí, síťový a komunikační
hardware, bezdrátové technologie a platformy, vývojové trendy v oblasti komunikací
IT, IoT, IoE, IoX. Dále se studenti seznámí se základy internetových technologií a službami Internetu.
Ve skriptech najdou studenti úvod do komunikaci v síti, seznámí se s protokoly, ISO OSI
modelem a TCP/IP protokolem se zaměřením na služby Internetu plynoucí z aplikačních protokolů.
Vysvětleny budou základní příkazy (ipconfig, tracert, ping, arp), služby pro přenos souborů
a vzdálená správa. Studenti se rovněž seznámí s pilíři a organizací Internetu, správou a organizací
domén. či bezpečností na Internetu. Dále je součástí výukového textu úvod do WebMasteringu.
administrace domén, registrace domén. webhostingu a. webových technologií. Je zde seznámení
s WWW serverem, publikováním www stránek na www serveru, správa a konfigurace lokálních
serverů Apache a Xitami.
V souvislosti se základními technologiemi pro tvorbu WWW budou studenti seznámeni se značkovacím
jazykem HTML, XML, se strukturou HTML dokumentu, základními značkami a tagy,
s atributy či elementy. Studenti najdou ve skriptech i úvod do dynamiky ve www stránkách,
JavaScriptu a CSS. Nechybí ani seznámení s OnLine a WYSIWYG editory.
Autor: Ing. Josef Botlík
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
3
Obsah
ÚVODEM............................................................................................................................7
RYCHLÝ NÁHLED STUDIJNÍ OPORY...........................................................................8
1 ARCHITEKTURA POČÍTAČŮ .................................................................................9
1.1 Hardware, software..............................................................................................9
1.2 Software.............................................................................................................10
1.3 Operační systémy...............................................................................................13
1.4 Počítače, východiska, koncepty.........................................................................15
1.5 Instrukční sada, programování...........................................................................24
1.5.1 Další související pojmy..................................................................................28
1.5.2 Klasifikace počítačů.......................................................................................29
1.5.3 Superpočítače.................................................................................................32
2 VÝVOJOVÉ TRENDY A MOBILNÍ IT ..................................................................35
2.1 Základní komponenty PC ..................................................................................36
2.1.1 Základní deska ...............................................................................................37
2.1.2 Procesor..........................................................................................................39
2.2 Technologické trendy v existujícím hardware...................................................45
2.2.1 Vývojové trendy v oblasti PC........................................................................45
2.2.2 Trendy a inovace v segmentu procesorů........................................................50
2.3 Vývoj a inovace zařízení založených na existujících technologiích..................52
2.3.1 Komunikace pro podporu IoT, IoE................................................................52
2.3.2 Rozšířená a virtuální realita ...........................................................................55
2.4 Vývoj nových technologií..................................................................................60
2.4.1 Qubit ..............................................................................................................60
2.4.2 Kvantový počítač ...........................................................................................62
2.4.3 Další počítačové technologie .........................................................................65
3 KOMUNIKACE, SÍTĚ..............................................................................................72
3.1 Principy komunikace v sítích.............................................................................72
3.1.1 Komunikační protokoly .................................................................................73
3.2 Konfigurace připojení ........................................................................................74
3.2.1 Příkazový řádek a základní příkazy...............................................................77
3.3 Typy sítí dle jejich dosahu.................................................................................82
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
4
3.3.1 WAN (Wide Area Network)..........................................................................82
3.3.2 MAN (Metropolitan Area Network)..............................................................82
3.3.3 LAN (Local Area Network)...........................................................................82
3.3.4 PAN (Personal Area Network) ......................................................................83
3.4 Nejčastější síťové architektury v prostředí internetu.........................................83
3.4.1 Architektura klient/server ..............................................................................83
3.4.2 Architektura P2P............................................................................................84
4 ZÁKLADY INTERNETOVÝCH TECHNOLOGIÍ, SLUŽBY INTERNETU ........85
4.1 Služby Internetu.................................................................................................86
4.2 Protokol TCP/IP.................................................................................................86
4.2.1 TCP a UDP protokoly....................................................................................88
4.2.2 IP protokol .....................................................................................................89
4.2.3 Aplikační protokoly .......................................................................................90
4.3 Služby založené na aplikačních protokolech .....................................................91
4.3.1 FTP.................................................................................................................92
4.3.2 Telnet .............................................................................................................96
4.3.3 Poštovní služby..............................................................................................97
4.3.4 HTTP............................................................................................................100
4.4 Organizace v prostředí internetu......................................................................100
4.5 Internetové standardy.......................................................................................102
4.5.1 RFC (REQUEST FOR COMMENT) DOKUMENTY ...............................103
4.6 Síťové modely..................................................................................................104
4.6.1 ISO/OSI model.............................................................................................105
4.6.2 TCP/IP model...............................................................................................107
5 PILÍŘE A ORGANIZACE INTERNETU, WWW .................................................109
5.1 Tři pilíře Internetu............................................................................................109
5.1.1 Komunikační protokoly ...............................................................................110
5.1.2 Fyzická infrastruktura ..................................................................................110
5.1.3 Domény........................................................................................................115
5.2 Fungování internetu .........................................................................................115
5.2.1 Služby ISP....................................................................................................117
5.2.2 Tier...............................................................................................................118
5.3 Identifikace souborů a počítačů .......................................................................118
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
5
5.3.1 URI, URL, URN ..........................................................................................119
5.3.2 Doména, IP adresa .......................................................................................119
5.3.3 WWW klient................................................................................................121
5.3.4 WWW server ...............................................................................................122
6 ZÁKLADNÍ TECHNOLOGIE PRO TVORBU WWW.........................................124
6.1 Princip Hypertextu...........................................................................................124
6.2 Služba WWW ..................................................................................................125
6.2.1 Základy tvorby webu ...................................................................................126
6.2.2 Internetová stránka.......................................................................................127
6.2.3 Typy webových prezentací ..........................................................................127
6.3 Technologie pro vytváření webových stránek .................................................127
6.3.1 Nástroje pro tvorbu webových prezentací ...................................................128
6.4 Práce s hypertextem.........................................................................................129
6.4.1 HTML ..........................................................................................................129
6.4.2 Verze jazyka HTML ....................................................................................131
6.4.3 XML.............................................................................................................133
6.4.4 Formátování v HTML, kaskádové styly......................................................134
6.4.5 JavaScripty...................................................................................................136
6.5 HTML ..............................................................................................................138
6.5.1 HTML struktura...........................................................................................139
6.5.2 Textové tagy.................................................................................................140
6.5.3 Layout ..........................................................................................................142
6.5.4 Tabulky ........................................................................................................142
6.5.5 Seznamy.......................................................................................................143
6.5.6 Multimédia...................................................................................................143
6.5.7 Formuláře.....................................................................................................144
6.5.8 Ostatní tagy..................................................................................................145
6.5.9 Zastaralé tagy (podporované z důvodů kompatibility) ................................146
6.6 Kaskádové styly...............................................................................................146
6.6.1 Charakteristika CSS3...................................................................................146
6.6.2 Příkazy a klíčové výtazy..............................................................................147
6.7 JavaScript.........................................................................................................156
6.7.1 Úvod do JavaScriptu....................................................................................157
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
6
6.7.2 Charakteristiky jazyka .................................................................................157
6.7.3 Objektový model..........................................................................................158
6.7.4 Objekt window.............................................................................................159
6.7.5 Vlastnosti a metody objektu window...........................................................159
6.7.6 Metody.........................................................................................................162
6.7.7 základní datové typy, proměnné, funkce, operátory....................................162
6.7.8 Proměnné .....................................................................................................163
6.7.9 Funkce..........................................................................................................164
6.7.10 Operátory .................................................................................................165
6.7.11 Větvení.....................................................................................................166
7 WEBDESIGN, WEBMARKETING, OPTIMALIZACE........................................168
7.1 Trendy současného webdesignu ......................................................................169
7.1.1 Vývoj webdesignu .......................................................................................169
7.2 Základní pravidla webdesignu .........................................................................170
7.2.1 Nástroje pro optimalizaci.............................................................................171
LITERATURA ................................................................................................................172
SHRNUTÍ STUDIJNÍ OPORY.......................................................................................174
PŘEHLED DOSTUPNÝCH IKON.................................................................................175
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
7
ÚVODEM
Současná doba digitálního zpracování informací vyžaduje nejen standardní znalost práce
s PC, ale komplexně informačními a komunikačními technologiemi (ICT) se zaměřením na
mobilitu a komunikace. Je vhodné se nejdříve seznámit s východisky, protože klasické chápání
významu „počítač“ je dnes potlačeno. Je problematické si uvědomit hranici, kde začíná či končí
třída zařízení označovaná jako počítač, tablet či mobilní telefon, je problematické stanovit hranice
a pravidla pro kategorizaci. Proto je nutné seznámit se i se základy počítačů, principy a
zásadami fungování, které umožní pochopit souvislosti, ale i predikovat tendence a trendy
potencionálního vývoje. Je neoddiskutovatelné, že jeden ze současných trendů je mobilita,
která je však plně závislá nejen na hardware, ale především na formách komunikace a na
prostředí a službách dostupných v Internetu.
Studijní opora je určena především studentům oboru Manažerská informatika, lze ji však
doporučit všem, kteří se chtějí seznámit s informačními technologiemi, zejména pak je určena
pro studenty předmětu Informační a internetové technologie. Obecně je studijní opora
určena studentům prvního ročníku ekonomické fakulty s cílem zvládnout základní informace
o službách Internetu. Nejsou kladeny žádné požadavky na předchozí znalosti, předpokládá
se však aktivní práce s příslušným prostředím, ať už se jedná o aktivní komparaci
nabídky hardware pomocí stránek prodejců, či praktické odzkoušení uváděných služeb,
např. registrace domény.
Při studiu mohou studenti používat standardní distanční prvky výuky, především jsou ve
výukovém textu následující prvky:
• Otázky – shrnují okruh látky a slouží k ověření znalostí dílčí části kapitoly.
• Odpovědi – slouží k ověření znalostí, jsou uvedeny na konci kapitoly.
• Pro zájemce – tato část rozšiřuje výklad.
• Průvodce studiem – pomáhá studentům uvědomit si souvislosti nebo upřesňuje probírané
téma.
• K zapamatování – upozorňuje studenty na důležité učivo.
• Samostatný úkol, Námět na tutoriál a Úkol k zamyšlení – slouží studentovi k zamyšlení,
uváděný problém bude rozebrán na tutoriálu, v textu není k němu odpověď.
Mimo tyto prvky obsahuje standardně každá kapitola:
• Rychlý náhled kapitoly, ve kterém se seznámí s obsahem učiva v kapitole.
• Cíle kapitoly, kde se student ve stručných bodech dozví, co by se měl v kapitole
naučit nebo k čemu je kapitola určena.
• Čas potřebný ke studiu. Uvádí orientační časový fond, který by student měl věnovat
problematice kapitoly pro její úspěšné zvládnutí. Do fondu je počítána i samostatná
práce a řešení příkladů.
• Shrnutí kapitoly, ve kterém je zopakováno, co bylo cílem a co by měl student umět
po studiu dané kapitoly.
Text je pro přehlednost doplněn margináliemi, které umožní rychlejší orientaci ve
studijním materiálu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
8
RYCHLÝ NÁHLED STUDIJNÍ OPORY
Dostává se vám do rukou výukový text, pomocí kterého se máte seznámit s technickými
prostředky a informačními technologiemi používanými v podnikatelské praxi. Vzhledem k
tomu, že informační technologie a výpočetní technika se vyvíjí obrovským tempem, doporučuji
v průběhu studia doplňovat informace na Internetu. Porovnávejte a doplňujte své
poznatky především ze stránek prodejců hardware a ze stránek uvedených v textu, část
textu i obrázků je převzata (případně převzata a upravena) ze stránek www.alza.cz a
www.svethardware.cz. V těchto skriptech se taky vychází z těchto zdrojů. Vzhledem k
tempu vývoje těchto technologií mohou být už při vašem studiu některé údaje zastaralé, a
to i přesto, že jsem se snažil v době psaní těchto skript vycházet z nejnovějších technologií.
Část skript se věnuje počítačům PC, jejich vývoji a architektuře. Počítače tvoří a nadále
budou tvořit jádro technických prostředků informačních systémů. Vše ostatní se ve větším
či menším měřítku odvíjí od počítače, jeho komponentů, periferií či vstupů a výstupů.
Současné trendy v oblasti hardware plynou z krátkodobých a dlouhodobých koncepcí
předních výrobců hardware, potřeby trhu (požadavků zákazníků) a technologických inovací.
Trendy lze shrnout do tří oblastí: vývoj a modifikace existujícího hardware, vývoj a
inovace zařízení založených na existujících technologiích a vývoj nových technologií. Současné
tendence nelze zúžit na vývoj hardware PC, protože technologie ICT se prolínají do
různých platforem. Zejména v době Internetu věcí (Internet of Things, IoT) a Internetu
všeho (Internet of EveryThings, IoE), je standardem nejen komunikace zařízení mezi sebou,
ale i jejich řízení a komunikace s člověkem prostřednictvím internetu, tedy komunikace
věcí, lidí a procesů. Ta vyžaduje sofistikované nástroje a technologie, ve své podstatě
to znamená distribuci procesorů, pamětí a bezdrátových technologií do komunikujících zařízení.
Předpokládané vývojové trendy v oblasti IT budou tedy směrovány především do
roviny komunikací, mobility a virtuální reality, do roviny virtuálního, propojeného a komunikujícího
světa. S oblastí komunikací vyvstává i otázka, jaké technologie budou ovlivňovat
funkcionalitu Internetu. Pro zvládnutí služeb Internetu je nutné se seznámit se základními
pravidly a principy fungování Internetu tak, aby bylo možné v maximální míře
využívat služeb, které Internet poskytuje, se zaměřením na publikování a tvorbu www stránek.
Studenti se seznámí se zásadami fungování základních aplikačních protokolů a jimi
podporovanými aplikacemi. Naučí se pracovat se základními diagnostickými nástroji, nutnými
pro zajištění fungující komunikace. Současně se seznámí se základy server-klient architektury,
se vzdáleným přístupem pomocí FTP protokolu, se zásadami webhostingu a
hostingů internetových portálů. Naučí se používat vybrané webové technologie tak, aby
mohli plnohodnotně pracovat s vybranými internetovými systémy a využívat internet jako
moderní prostředek komunikace a prostředí prezentace. V rovině tvorby www stránek se
student seznámí se základními technologiemi a jazyky, seznámí se s hypertexty, s HTML,
XML, dále s CSS a JavaSriptem. Tvorbu www stránek je prezentována na různých úrovních,
od textového editoru, přes Wysiwyg editory až po online projekty.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
9
1 ARCHITEKTURA POČÍTAČŮ
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
Cílem kapitoly je prohloubit znalostí studentů v oblasti hardware a vývojových trendů.
Studenti se seznámí se základními koncepty počítačů, upřesní si základní pojmy hardware
a software. Seznámí se s počítačovou architekturou, s koncepty počítačové architektury a s
vývojovými trendy.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je seznámit studenty se s modulární koncepcí PC, se základním hardwarem.
Dále je cílem ukázat rozdíly mezi počítačovými architekturami, seznámit nejen s klasickými
procesory PC ale i s ARM procesory, jako platformě mobilních technologií. Cílem
je rovněž objasnit vztahy mezi hardwarem a softwarem a nastínit vývojové trendy. Student
pochopí vztahy mezi komponenty PC a rozdíly mezi platformami ICT. Po absolvování kapitoly
student rovněž porozumí základním konceptům možných vývojových tendencí a
platforem, jako uhlíkové či kvantové počítače.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Hardware, Software, Von Neumannovo schéma, Harvardská architektura, CISC, RISC,
ARM, CPU, Skalární architektura, Superskalární architektura, alternativy křemíkové technologie,
Superpočítače, Kvantové počítače.
1.1 Hardware, software
Jak bylo uvedeno dříve, je problematické rozhodnout, kde lze hovořit o počítači a kde o
jiných typech zařízení, například o mobilním telefonu. Proto je praktičtější hovořit ve
dnešní době spíše o informačních a komunikačních technologiích než o počítači. Existuje
však několik základních kritérií, která umožní specifikaci počítačů a ICT. Vycházejí z konceptu
Turingova stroje, základní architektura je dána Von Neumannovým schématem a
Architektura počítačů
10
pracují na principu programového vybavení (software), které je spouštěno na specifickém
fyzickém zařízení (hardware).
Někteří autoři zmiňují, že přesná definice pojmů software a hardware je problematická.
Jako hardware bývá označován souhrn hmotných technických prostředků umožňujících
nebo rozšiřujících provozování počítačového systému. Je to tedy veškeré fyzicky existující
technické vybavení počítače. Je zřejmé, že v některých případech nelze tuto definici účelně
aplikovat, Například děrná páska, děrný štítek apod. je „hmatatelná“, tedy fyzická součást,
je však spíše „nosičem dat“ nebo „záznamem software“. Nicméně, při srovnání s klasickým
hardware najdeme analogii s paměťovými komponenty.
Obdobně, jako software bývají označované počítačové programy používané v počítači,
které provádějí nějakou činnost. I v tomto případě existuje několik nejasností, například
v kontextu dat a programů. Někteří autoři namítají, zda je například komprimovaný (například
zipovaný) program ještě programem, či jsou to pouhá data. Obdobně, program posílaný
mailem jako příloha může být chápán jako data. Rovněž programová sekvence, která
není přímo spustitelná (například makro napsané ve Wordu v prostředí Visual Basic nelze
spustit v jiném prostředí) nemůžeme vždy chápat jako software. Někteří autoři proto označují
za software vše, co není hardwarem.
Obrázek 1: Vztah mezi Hardware a Software
1.2 Software
Klasifikace software lze provádět podle více kritérií, zpravidla se však používá následující
rozdělení:
• Podle funkce (použití)
• Podle práv (způsob licencování)
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
11
ROZDĚLENÍ PODLE FUNKCE
Podle funkce (použití) lze rozdělit software na systémové a aplikační programové vyba-
vení.
Systémové programové vybavení je v informatice speciální (základní) programové vybavení,
které umožňuje uživateli s počítačem pracovat, ovládat ho, spouštět aplikace a podobně.
Systémový software se nachází na pomezí hardware a aplikačního software a běžný
uživatel s ním přímo nepracuje (na rozdíl od aplikací). Mezi systémový software patří operační
systém, pomocné nástroje a firmware.
• Firmware – software obsažený v hardware (BIOS, firmware vstupně-výstupních
zařízení jako tiskárny, CD/DVD mechaniky, grafické a zvukové karty, …).
• Operační systém – spravuje počítač, vytváří prostředí pro programy ,
o jádro operačního systému - (včetně ovladačů zařízení),
o pomocné systémové nástroje – pro správu operačního systému (formátování
disků, nastavení oprávnění, utility, …).
Mimo to lze do systémového software zařadit i middleware, což je software, který je
mezi operačním systémem a aplikacemi, které jsou v něm spuštěné. Middleware v podstatě
funguje jako skrytá transakční vrstva a umožňuje komunikaci a správu dat pro distribuované
aplikace. Použití middlewaru umožňuje uživatelům provádět požadavky, jako je odesílání
formulářů ve webovém prohlížeči nebo povolení webovému serveru vracet dynamické
webové stránky na základě profilu uživatele.
Aplikační programové vybavení (zkráceně aplikace) - v informatice programové vybavení
počítače, které umožňuje provádět nějakou užitečnou činnost. Aplikace využívají
pro interakci s uživatelem grafické nebo textové rozhraní, případně příkazový řádek.
Aplikace se může skládat z několika počítačových programů. Umožňuje uživateli vykonávat
nějakou užitečnou činnost, například:
• kancelářské aplikace: textový editor, tabulkový procesor, prezentační program,
• grafické programy: vektorový grafický editor, bitmapový grafický editor, CAD,
• vývojové nástroje: vývojové prostředí (pro tvorbu software), překladač, programovací
programy, kompilátory, interprety, skriptovací jazyky
• zábavní software: počítačové hry, přehrávače digitálního zvuku a videa apod.,
• Antivirové a bezpečnostní programy – antivirus, firewall
• Webová aplikace (Web Application) - www prohlížeče, komunikátory, internetové
aplikace (bankovnictví apod.)
• Účetní a ekonomické programy
• Utility – správci souborů
Architektura počítačů
12
• atd. (různá rozdělení podle druhu, účelu, vzhledu, funkčnosti).
Pokud se na aplikační programové vybavení podíváme úžeji z pohledu ekonomických,
zejména firemních aplikací, pak lze rozlišit například:
• Systémy správy podnikových zdrojů – ERP
• Systémy pro řízení výroby – APS
• Systémy pro správu lidských zdrojů – HRM
• Systémy pro řízení vztahů se zákazníky – CRM
• Systémy správy obsahu – ECM
• Ekonomické a účetní systémy
• Systémy pro zpracování plateb
• Systémy pro správu majetku
• Systémy pro správu IT
• Systémy pro podporu a řízení procesů – BPM
• Systémy pro řízení a plánování údržby – EAM
• Manažerské informační systémy, Business Intelligence
• Business Process Management nástroje
• GIS (Geografický informační systém) (Geographic Information System)
ROZDĚLENÍ PODLE PRÁV
Komerční programy -kupujeme (přesněji Licenci na jejich užívání) podobně jako jiné
zboží. Tj. vybereme si program v obchodě, v katalogu apod., zaplatíme a program nainstalujeme
na svém počítači. Součástí dodávky programu bývá vlastní program na nosiči (nejčastěji
CD), manuál (návod k jeho užívání) technická podpora k programu, realizovaná buď
pomocí e-mailu nebo přes telefon.(tzv. hotline). K takto zakoupenému programu máme
většinou nárok na zlevněný upgrade, tj. přechod na novou verzi programu za nižší cenu.
OEM software - programy dodávané s počítačem, připadně s nějakým technickým
(hardwarovým) dílem. OEM program je většinou levnější (poměrně výrazně) než stejný
program komerční. Jeho užívání je však vázáno na díl, ke kterému byl zakoupen. Nebývá
k němu manuál, není nárok na technickou pomoc ani na levný upgrade na vyšší verzi pro-
gramu.
Demoverze a zkušební verze - jsou plné nebo redukované verze programu, které zpravidla
mají zablokované ukládání dat, případně fungují jen po určitou dobu. Slouží k vyzkoušení
funkcí programu před jeho zakoupením.
Shareware - plně fungující programy s omezením. Po uplynutí doby je nutno zaplatit
nebo program z počítače vymazat.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
13
Freeware - můžeme zdarma používat i šířit. Nesmíme jej ale měnit ani používat ve
svých vlastních programech apod.
GNU/GPL - je druh licence zajištující zcela volný přístup k programům, šířeným pod
touto licencí. GPL znamená „General Public Licence“ tedy „Obecná veřejná licence“. S
takovýmto programem musí být šířen i jeho zdrojový kód, každý, kdo má příslušné znalosti,
může program upravovat a vylepšovat.
Legální software. Každý program, který je nainstalován na počítači, musí mít platnou
licenci. U freeware a programů šířených pod GNU/GPL licencí to je zajištěno automaticky,
u ostatních programů musíme prokázat zakoupení licence
1.3 Operační systémy
Jedná se o základní softwarové vybavení počítače. Je to v podstatě množina programů,
utilit, ovladačů a dalších softwarových komponent, které umožňují počítač ovládat. Tvoří
rozhraní mezi aplikačními (uživatelskými) programy a hardwarem.
Mezi základní funkce OS patří organizace přístupu k datům, spouštění aplikací, řízení
jejich průběh, přidělování hardwarových prostředků (čas a místo v paměti a na procesoru,
přístup k periferním zařízením, přístup k datovým souborům atd.) činposkytování služeb
aplikačním programům. Zavádí se do operační paměti hned po zapnutí počítače ze zvláštní
oblasti pevného disku, Boot Sectoru, kde jsou fyzicky uloženy jeho soubory. Do Boot
Sectoru se OS uloží jenom při instalaci. Když se OS zkopíruje z jiného PC klasickým způsobem,
počítač ho nenajde a nenačte do paměti, a nebude tedy s ním možno pracovat. Je to
soubor programů, které řídí činnost technického vybavení počítače a umožňují a usnadňují
činnost aplikací. Hlavním úkolem OS je zprostředkovat vazbu mezi technickým vybavením
počítače a aplikacemi. OS poskytuje aplikacím služby a aplikace voláním těchto služeb
ovládají technické vybavení počítače. Aplikace by neměly mít přímý přístup k technickému
vybavení počítače.
FUNKCE OPERAČNÍHO SYSTÉMU
• Řídí a spravuje přístup ke zdrojům výpočetního systému – rozdělování času procesoru,
přidělování operační paměti, přístup k vnějším pamětem (disk, CD
ROM, DVD), správa komunikace s periferiemi (klávesnice, myši, tiskárny, scannery
atd.).
• Organizuje přístup k datům – zamezení neoprávněného přístupu.
• Řídí zpracování úloh – jejich přípravu, plánování a průběh tak, aby byla zajištěna
maximální efektivita jejich zpracování.
• Podporuje komunikaci s uživatelem – provádění uživatelem zadaných příkazů a
spouštění aplikací, informuje uživatele o vzniklých problémech či chybách.
Architektura počítačů
14
• Způsob, jakým uživatel dává pokyny pro OS a v jaké formě dostává zprávy o
výsledku provedené operace, je označován jako uživatelské rozhraní (User In-
terface).
Existují v podstatě dvě formy uživatelského rozhraní – textové uživatelské rozhraní,
např. MS-DOS, uživatel zadává pokyny prostřednictvím tzv. příkazového řádku, grafické
uživatelské rozhraní (Graphical User Interface, GUI) – převážná většina současných operačních
systémů, obvykle též možnost zapisovat příkazy v příkazovém řádku.
DĚLENÍ OS:
• podle distributora a verzí (Windows, Linux, IOS, Android apod.),
• podle hardware (PC, servery, mobilní zařízení, průmyslové automaty),
• podle počtu uživatelů (více uživatelské, jedno uživatelské),
• podle počtu úloh (více úlohové, jedno úlohové) - multitasking, preemptivní
multitasking.
V některých případech lze dále rozlišit klasifikaci:
• nesíťové/síťové
• podle úrovně sdílení CPU
• pole velikosti HW
• podle počtu procesorů
• podle míry distribuovanosti
• podle funkcí
Současný podíl operačních systémů na trhu v segmentu počítačů PC ukazuje obrázek 2.
Obrázek 2: Podíly dodávek operačních systémů v roce 2020 (podle.www.msn.com)
1.
čtvrtletí
2.
čtvrtletí
3.
čtvrtletí
4.
čtvrtletí
Windows 87,50% 81,70% 78,90% 76,70%
Chrome
OS
5,30% 10,00% 11,50% 14,40%
macOS 5,80% 7,60% 8,40% 7,70%
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
15
1.4 Počítače, východiska, koncepty
Východisko konceptu počítačů je definováno jako Turingův stroj (TS), což je teoretický
model počítače popsaný matematikem Alanem Turingem.
Skládá se z procesorové jednotky, tvořené konečným automatem, programu ve tvaru
pravidel přechodové funkce a nekonečné pásky pro zápis mezivýsledků. Využívá se pro
modelování algoritmů v teorii vyčíslitelnosti. Jedná se o jednoduchý stavový automat s
konečným počtem stavů, o jednoduché zařízení, kterým prochází nekonečná páska rozdělená
na políčka, přičemž stroj vždy čte pouze jediné. Přečte na ní zapsaný symbol a podle
stavu, v němž se nachází, udělá nějakou akci – symbol vymaže, převine pásku doprava či
doleva, zapíše jiný symbol, případně změní svůj stav. Pomocí takto jednoduchého automatu
lze generovat jakékoliv představitelné konečné i nekonečné posloupnosti čísel či symbolů.
V roce 1945 navrhl a popsal John von Neumann první počítač s uloženým programem,
který byl později postaven pod názvem EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic
Computer). Tím dal základ dnes běžně používanému pojmu "počítač s von Neumannovo
architekturou". Na myšlenku, že počítače by mohly být řízeny programem, přišel více než
sto let před Johnem von Neumannem Angličan Charles Babbage. Konkrétní způsob realizace
této myšlenky se ovšem vyvíjel postupně. První představa byla taková, že počítač má
svůj program zaznamenán na nějakém vnějším záznamovém médiu (děrné pásce či děrných
štítcích), postupně jej načítá a ihned provádí. To ale přináší komplikace – například provedení
skoku znamená přemotání děrné pásky na požadované místo (analogicky pro štítky),
což trvá nezanedbatelnou dobu. Zdlouhavé a problematické je pak i volání podprogramů,
eventuální rekurze při takovémto volání apod. Hlavní vinu na tom má především sekvenční
charakter paměti, používané pro uchovávání programu, a s tím souvisejí postupné načítání
té části programu, která je zapotřebí. Proto John von Neumann navrhl uchovávat program
takovým způsobem, aby byl celý trvale k dispozici (tj. aby se nemusel postupně načítat), a
aby bylo možné v něm libovolně (a hlavně "okamžitě") „skákat“, navrhl tedy uchovávání
celého programu v paměti počítače, a navíc v takové paměti, která nemá sekvenční charakter,
ale chová se jako paměť s tzv. přímým přístupem.
Velmi zajímavým momentem bylo také zpochybnění dosud zastávané představy o tom,
že program a data jsou principiálně odlišné objekty, které v zásadě není možné jakkoli
míchat (a tudíž ani uchovávat společně). Snad nejvýznamnější myšlenkou celé von Neumannovy
architektury je právě zásada, že program i data jsou ve své podstatě jedno a totéž
(a to posloupnost bitů), a o jejich povaze rozhoduje pouze způsob, jakým jsou interpretována.
Tato zásada pak von Neumannovi umožnila navrhnout, aby počítač měl jedinou paměť
(tzv. operační paměť), ve které by se společně uchovávaly jak data, tak i celé programy.
Na základě tohoto teoretického modelu navrhl Von Neumann základní počítačové
komponenty a pravidla komunikace mezi nimi. Základem počítače je ALU (aritmeticko
logická jednotka), řadič, který určuje kdy a v jakém pořadí se zpracovávají data a instrukce,
paměť, ve které se data a instrukce uchovávají a vstupně/výstupní zařízení, pomocí kterých
Architektura počítačů
16
systém komunikuje s okolím. Jednotlivé komponenty komunikují mezi sebou prostřednictvím
sběrnice, která se dělí podle typu přenášených informací. Tyto moduly tvoří základ
architektury současných počítačů.
Struktura počítače je nezávislá na typu řešení úlohy a je řízena obsahem paměti, instrukce
a operandy jsou uloženy v téže paměti, paměť je rozdělena do buněk stejné velikosti,
jejichž pořadová čísla se používají jako adresy, program je tvořen posloupností elementárních
příkazů (instrukcí), v nichž zpravidla není obsažena hodnota operandu (uvádí
se pouze jeho adresa), takže | program se při změně dat nemění; instrukce se provádějí
jednotlivě v pořadí, v němž jsou zapsány do paměti, změna provádění instrukcí se vyvolá
instrukcí podmíněného a nepodmíněného skoku, pro reprezentaci instrukcí a čísel (operandů,
výsledků, adres apod.) se používají dvojkové signály a dvojková číselná soustava.
Architektura počítačů (automatů) je tedy dána Von Neumannovou architekturou, dále
byla modifikována jako Harvardská architektura, popřípadě Modifikovaná Harvardská ar-
chitektura.
Obrázek 3: Von Neumannovo schéma
• Operační paměť: slouží k uchování zpracovávaného programu, zpracovávaných
dat a výsledků výpočtu
• ALU - Arithmetic-logic Unit (aritmeticko logická jednotka): jednotka provádějící
veškeré aritmetické výpočty a logické operace. Obsahuje sčítačky, násobičky
(pro aritmetické výpočty) a komparátory (pro porovnávání)
• Řadič: řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno
pomocí řídících signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce
na řídící signály, stavy jednotlivých modulů jsou naopak zasílány zpět řadiči
pomocí stavových hlášení
• Vstupní zařízení: zařízení určená pro vstup programu a dat.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
17
• Výstupní zařízení: zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval
Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu:
• Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program,
který bude provádět výpočet.
• Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpra-
covávat
• Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je
v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky
výpočtu jsou ukládány do operační paměti.
• Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.
Chceme-li si tedy popsat princip práce, pak má následující strukturu, vlastní práce počítače
podle tohoto principu pak probíhá následovně:
1. Úloha se zadá vstupní jednotce v podobě dat a programu.
2. Řadič iniciuje vstupní jednotku, aby úlohu přijala.
3. Vstupní jednotka převede podle vnitřních pravidel systému zadání do řady nul a jedniček,
data a program převede do buněk operační paměti (které si lze představit jako adresovatelné
přihrádky). Program je řada instrukcí popisujících postup při řešení úlohy.
4. Řadič převezme z operační paměti první instrukci s pokynem, co má udělat.
5. Řadič vydá příkaz operační paměti, která data z buněk na určených adresách má vydat
aritmetické jednotce.
6. Paměť předá data z uvedených adres do registru aritmetické jednotky.
7. Řadič přikáže aritmetické jednotce, aby provedla s daty, která naběhla do registru,
ope-raci podle instrukce č.1 (např. aby sečetla, logicky porovnala apod.).
8. Výsledek výpočtu, či logického porovnání se uloží do operační paměti.
9. Řadič je informován o uložení předchozí operace, což je podmínkou k zahájení následující
operace, ke které si krokem 4 vyžádá v programu následující instrukci, a tím se
začne opakovat cyklus kroků 4 až 8 tak dlouho, až se dospěje k vyřešení úlohy.
Architektura počítačů
18
10. Řadič zapojí výstupní jednotku, která předá výsledek úlohy. Přitom se předpokládá,
že adresa, kde je výsledek úlohy v operační paměti uložen, byla přikázána krokem 5.
Principy zavedené von Neumannem znamenaly změnu k přístupu zpracování dat ale
taky například ke tvorbě programů, které si zpravidla ani neuvědomíme.
Například programovací jazyky ve fázi překladu programu přistupují k programu jako
k datům, ale tato samá data mohou být záhy spuštěna jako program (tj. mohou být interpretována
jako program). Pokud bychom trvali na tom, že data a program jsou něco v principu
jiného, musel by překladač a sestavující program vygenerovat přeložený program do paměti
pro data, a odsud by pak musel být tento program explicitně přenesen do paměti pro
programy, odkud by teprve mohl být spuštěn.
Další zásadní myšlenkou celé von Neumannovy koncepce je sekvenční způsob fungování
počítače. Jednotlivé strojové instrukce, tvořící program, se provádějí postupně tak, jak
jsou umístěny za sebou (až na případné skoky, volání a návraty z podprogramů). Úkol, je
rozdělen na posloupnost kroků a tyto se provádí postupně – nikoli souběžně. Pro člověka,
který takovýto program píše, je jeho dekompozice do posloupnosti sekvenčně prováděných
kroků mnohem přirozenější a jednodušší než rozklad do takových činností, které se mohou
provádět souběžně, mohou se pro-línat v čase, a je nutné dbát na jejich správnou návaznost.
Čistě sekvenční charakter je ovšem to, co je von Neumannově architektuře snad nejvíce
vyčítá-no. Důvodem je skutečnost, že sekvenční charakter výpočtů neumožňuje zrychlení,
které by bylo možné, kdyby činnosti bylo možné provádět souběžně (paralelně). Ve dnešní
době vidíme návrat k paralelnímu zpracovávání úloh především na základě více procesorových
systémů. Objevily se i různé alternativní architektury (tzv. ne-von Neumannovské),
které s paralelní prací počítají. Prosadily se však jen v dosti speciálních aplikacích a ukazují,
že není těžké zkonstruovat paralelní počítač ale jeho paralelismus využít. Problém je
v samotném člověku. Lidskému myšlení je bližší sekvenční postup než velká míra parale-
lismu.
Velmi důležitou myšlenkou, která se prosadila v rámci von Neumannovy architektura,
je zásada, že počítač by se neměl přizpůsobovat potřebám konkrétní aplikace svou vnitřní
strukturou, ale pouze programem. Jinými slovy, vnitřní struktura počítače by se neměla
měnit a měla by být maximálně univerzální. Naopak programy by měly být modifikova-
telné.
Tato zásada má tu výhodu, že veškerou složitost, spojenou s řešením určitého zadání,
převádí pouze na složitost návrhu programu (a nikoli na složitost návrhu vnitřní struktury
počítače), řeší ji tedy jen v softwaru, a nikoli v hardwaru. I v oblasti návrhu hardwaru samozřejmě
existují různé metody a nástroje, umožňující vyrovnat se s velkou složitostí řešeného
úkolu, ale na poli softwaru jsou analogické metody a nástroje mnohem výkonnější,
lacinější i rychlejší, a v důsledku toho umožňují zvládnout i složitější a náročnější úkoly.
Jinou otázkou je ovšem efektivnost tohoto řešení. Počítač von Neumannovy koncepce
je zcela záměrně navržen tak, aby na něm šlo naprogramovat prakticky cokoli. Na druhé
straně hardware, který je navržený potřebám nějakého úzce vymezeného okruhu aplikací,
bude zcela zákonitě efektivnější. Příkladem může být skutečnost, že úspěšné šachové počítače
nejsou univerzálními počítači, ale počítači úzce specializovanými.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
19
Von Neumannovo schéma má základní nedostatek, v paměti se provádějí operace i ukládají
data, což může vést k malé produktivitě využití procesoru a paměti. Proto bylo navrženo
schéma, ve kterém se oddělila část paměti pro data a pro programy.
Počítačová architektura, která fyzicky odděluje paměť programu a dat a jejich spojovací
obvody se nazývá Harvardská architektura. Název pochází z počítače Harvard Mark I, který
byl postaven na této architektuře.
Obrázek 4: Harvardská architektura
• rozdělen blok paměti na dva bloky – zvlášť paměť pro programy a zvlášť paměť
pro data.
• koncepce dovoluje používat pro paměť programu například paměti typu ROM
(Read Only Memory) a umožňuje v podstatě zdvojnásobení velikosti paměti
oproti von Neumanově architektuře při stejně veliké adresové sběrnici
U harvardské architektury není potřeba mít paměť stejných parametrů a vlastností pro
data a pro program. Paměti můžou být naprosto odlišné, mohou mít různou délku slova,
časování, technologii a způsob adresování.
V některých systémech se pro paměť programu používá typ paměti ROM (read only
memory), přičemž paměť dat vyžaduje typ paměti RWM (Read-Write Memory). Dvojí paměť
umožňuje paralelní přístup k oběma pamětem, což zvyšuje rychlost zpracování. Umístění
programu v paměti ROM může významně přispět k bezpečnosti systému (program
nelze modifikovat). Pro velmi rychlé zpracování velkého toku dat se čím dál více používají
počítače s paralelním zpracováním, založené na Harvardské architektuře. U této architektury,
díky odděleným propojovacím obvodům a separátní paměti programu a dat, může
procesor zároveň číst/zapisovat z/do paměti programu a paměti dat najednou.
Harvardská architektura byla dále upravena jako koncept nazvaný Modifikovaná Harvardská
architektura, který kombinuje funkce Harvardské architektury a von Neumannovy
architektury. V tomto konceptu je sice oddělena paměť dat a paměť programu, využívají se
však společná data a adresová sběrnice. Rychlé moderní procesory spojují obě architektury.
Uvnitř procesoru je použita Harvardská architektura, kde se paměť Cache (velmi rychlá,
Architektura počítačů
20
statická paměť typu RAM, umístěná blízko jádra procesoru) dělí na paměť instrukcí a paměť
pro data. Celý procesor se „z venku“ chová jako procesor s architekturou Von Neumanna,
protože načítá data i program z hlavní paměti na jednou.
Architektura tak umožňuje snadný přenos dat mezi rozdělenými paměťmi. Umožňuje
zacházet s instrukcemi jako s daty, tj. přenést část kódu do paměti dat. Příkladem použití
této architektury je rodina jednočipových procesorů, používaných zejména:
• u signálových procesorů,
• mobilních telefonů
• řídících jednotek automobilů, aut. praček, myček atd.
• profesionálních audio/video stanice
Jednou z nejvíce kritizovaných vlastností von Neumannovy architektury je její čistě sekvenční
charakter, který nepočítá s tím, že by se provádělo více činností souběžně. To souvisí
s představou, že procesor (resp. řadič jako část procesoru) bude bezprostředně řídit
skutečně všechny prováděné činnosti, včetně vstupně výstupních operací.
Toto omezení však začalo již velmi brzy vadit, protože rychlost procesoru i většiny
ostatních částí počítače prakticky od začátku řádově převyšovala rychlost všech
vstupně/výstupní zařízení. Pokud by ale procesor (resp. řadič) skutečně přímo řídil takováto
vstupně/výstupní zařízení, musel by se nutně přizpůsobovat jejich rychlosti. Efekt by pak
byl takový, že drtivou většinu času by procesor musel trávit čekáním na připravenost těchto
zařízení.
Přitom bezprostřední řízení jednotlivých periferií je vesměs natolik jednoduché, že je
lze svěřit nepříliš složitému jednoúčelovému obvodu. Proto se začaly k jednotlivým periferním
zařízením přidávat samostatné řadiče (nejčastěji označované jako tzv. řídící jednotky),
které převzaly úlohu bezprostředního řízení těchto zařízení. Procesor těmto řídícím
jednotkám vždy zašle explicitní pokyn k zahájení určité vstupně/výstupní operace či její
dílčí části, a řídící jednotka pak určitou dobu pracuje nezávisle na procesoru, dokud zadaný
pokyn nedokončí. Protože tato řídící jednotka pracuje nezávisle na rychlosti procesoru, hovoříme
o asynchronním průběhu vstupně/výstupních operací
Při použití řídící jednotky u vstupně/výstupních zařízení musí být vyřešeno, jak se má
řídící jednotka zachovat v okamžiku, kdy dokončí dříve zadaný úkol, a chce oznámit, že je
schopna převzít nový úkol a jak má řešit situaci, kdy dojde k nějaké nestandardní situaci, a
řídící jednotka nemůže pokračovat ve své práci. Rovněž může nastat případ, že potřebuje
spolupráci procesoru k tomu, aby přenesla nějaká data z/do operační paměti. Pokud bychom
tento problém vyřešili tak, že se procesor sám průběžně dotazuje řídící jednotky na
její stav (iniciativa je na straně procesoru), tak popíráme účel samostatné práce řídící jednotky.
Procesor sice již nemusí bezprostředně řídit průběh vstupně/výstupní operace, ale
místo toho se musí neustále ptát řídící jednotky, zda už je hotova.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
21
Aby řídící jednotka měla možnost komunikace s procesorem, aby se mohla přihlásit k
procesoru a vynutit si jeho pozornost – přinutit jej přerušit provádění právě probíhajícího
programu, a místo toho vyvolat jiný program (tzv. obslužný program), který zjistí příčinu,
zajistí vše potřebné, a pak zase vrátí řízení zpět původně přerušenému programu, byl zaveden
princip přerušení.
K ZAPAMATOVÁNÍ
IRQ je zkratka z anglického Interrupt ReQuest (česky požadavek na přerušení). Označuje
signál, kterým požádá zařízení (např. klávesnice, časovač atd.) procesor o věnování
pozornosti, tedy požádá o přerušení probíhajícího procesu za účelem provedení důležitější
akce.
Mechanismus přerušení spolu s asynchronními vstupně/výstupními operacemi odlehčil
procesoru a umožnil mu věnovat se provádění jiných programů. Stále však procesoru
mnoho času zabírá například veškerý přesun dat mezi pamětí a vstupně/výstupním zařízením,
protože procesor má jako jediný přístup k operační paměti, přestože se tak děje na
základě požadavků řídící jednotky periferie, v rámci obslužných programů přerušení.
Pokud byly obsluhované periferie relativně pomalé, a přenášených dat poměrně málo –
jako na-příklad při tisku na tiskárně – procesor to nijak zvlášť nezatěžovalo. Ovšem v případě
rychlých periferií, které vyžadují přenosy relativně velkých objemů dat (jako například
disky) došlo k situaci kdy procesor byl velmi často přerušován za účelem přenosu dat
z/do periferie a míra jeho schopnosti vykonávat vedle toho ještě i jiný program byla tudíž
značně omezená, respektive procesor nestačí přenášet data z/do periferie potřebnou rych-
lostí.
Ve snaze ještě více odlehčit procesoru se přišlo na řešení zabudovat do počítače specializovaný
subsystém, tzv. kanál, určený výhradně k zajišťování přenosů dat mezi operační
pamětí a periferními zařízeními (resp. jejich řídícími jednotkami). Periferie se pak se svými
žádostmi o jednotlivé přenosy dat nemusí obracet na procesor (prostřednictvím přerušení),
ale místo toho se obrací přímo na paměť prostřednictvím kanálu.
Aby kanál mohl plnit svou funkci a přenášet data mezi pamětí a periferními zařízeními,
musí se dělit s procesorem o právo přístupu k operační paměti, čímž procesor ztrácí výhradní
komunikaci s pamětí v celém počítači. Kanál ke své funkci vyžaduje přímý přístup
do paměti (Direct Memory Access DMA).
Architektura počítačů
22
Kanál tedy musí být relativně inteligentním zařízením, které dokáže korektně soutěžit s
procesorem o získání přístupu k paměti. V zájmu dosažení maximální autonomie kanálů
jsou tyto vybavovány vlastním programem (tzv. kanálovým programem), na jehož základě
jim mohly být předepsány rozsáhlejší vstupně/výstupní operace, sekvence takovýchto operací
apod. Na procesor se pak kanál obrací jen v okamžiku, kdy dokončil provádění celého
kanálového programu, nebo v okamžiku výskytu nějaké nestandardní situace (chyby a
pod.).
První kanál ve výše naznačeném smyslu byl použit v roce 1956 v počítačích UNIVAC.
Koncepce kanálů pak dlouhou dobu dominovala především v oblasti tzv. střediskových
počítačů (mainframes). U minipočítačů se původně schopností přímého přístupu do paměti
vybavily přímo řídící jednotky jednotlivých periferních zařízení. U současné mikroprocesorové
techniky se začaly používat samostatné speciální obvody, vybavené schopností přímého
přístupu do paměti, ale bez možnosti používání kanálových programů (jsou řízeny
údaji, zapisovanými přímo do jejich interních registrů). Tyto tzv. DMA řadiče pak mohou
zajišťovat potřebné přenosy dat z/do paměti pro více jednotlivých periferií.
K ZAPAMATOVÁNÍ
DMA (Direct Memory Access) - přímý přístup do paměti je schopnost sběrnice posílat
data ze zařízení (CD-ROM, Pevný disk apod.) bez účasti procesoru. K funkci je zapotřebí
řadič DMA, který zajišťuje přenos po sběrnici přímo mezi vstupně-výstupními zařízeními
a pamětí. Toto se děje bez ukládání dat v pomocných registrech a bez účasti procesoru.
Základní odlišnosti dnešních počítačů od von Neumannova schématu:
Podle von Neumannova schématu počítač pracuje vždy nad jedním programem. Toto
vede k velmi špatnému využití strojového času. Ve dnešní době počítač zpracovává paralelně
více programů zároveň - tzv. multitasking a může disponovat i více než jedním procesorem
– tzv. multiprocessing.
Požadavky uživatelů rostly rychleji než technologické možnosti výrobců. Nejmarkantnější
byl rozpor mezi požadavky uživatelů a aktuálními možnostmi výrobních technologií
v oblasti pamětí. To bylo v principu možné řešit přidáváním dalších a dalších paměťových
modulů (v rámci konstrukčních omezení).
Tento problém je řešen tak, že uživatelům se předstírá, že mají k dispozici větší objem
operační paměti, zatím co skutečný objem této paměti větší není.
Podstata řešení spočívá v oddělení toho, co uživatelé a jejich programy "vnímají" (tj.
toho, co si uvědomují, resp. s čím si myslí, že pracují), od toho, s čím pracují doopravdy.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
23
Vedle skutečné a reálně existující paměti se tedy zavedla ještě další paměť, která je pouze
iluzí, předkládanou uživatelům a jejich programům (a která reálně neexistuje, a je pouze
předstírána – proto se jí také říká virtuální). Virtuální paměť může být výrazně větší než
fyzická paměť. Uživatel si myslí, že pracuje s velmi velkou pamětí, zatímco ve skutečnosti
pracuje s pamětí mnohem menší.
Princip spočívá v tom, že do skutečně existující paměti se průběžně přesouvají právě jen
části programů a dat, se kterými program v danou chvíli pracuje, zatímco zbývající části
mohou být uloženy například na disku. Rozsah virtuální paměti (se kterou si uživatel myslí,
že pracuje), je pak dán kapacitními možnostmi disku, a nikoli skutečným objemem reálně
existující paměti.
Vše musí být zařízeno tak, aby veškeré přesouvání dat a programů mezi operační pamětí
a diskem (v současnosti SSD disky nebo pamětí Optane) bylo pro uživatelské programy
plně transparentní (tj. neviditelné) - což ale není principiální problém zajistit.
Existuje více různých technik pro realizaci virtuální paměti: nejpoužívanější z nich je
tzv. stránkování (paging), které mezi operační pamětí a diskem přesouvá celé tzv. stránky
(vždy stejně velké, např. 1 kB, 2 kB, 4 kB apod.). Další používanou technikou pro realizaci
virtuální paměti je tzv. segmentace (segmentation).
Pro kompenzaci rozdílných rychlostí, např. procesoru, pamětí, periferií se využívá režimu,
kdy obsah té části operační paměti, se kterou právě probíhající program pracuje, se
přesune do tzv. vyrovnávací paměti (cache), která je umístěna mezi procesorem a operační
pamětí (respektive mezi jinými, různě rychlými zařízeními), je výrazně menší než
operační paměť, ale výrazně rychlejší. Jakmile probíhající program vysloví požadavek na
přístup do operační paměti, budou se příslušná data hledat nejprve v této malé a rychlé
vyrovnávací paměti, a teprve v případě neúspěchu se bude "sahat" až do skutečné operační
paměti.
Vyrovnávací paměti se začaly znovu využívat, když rychlost procesorů vzrostla natolik,
že předběhla možnosti polovodičových pamětí. V současné době se implementují vyrovnávací
paměti, i do samotných procesorů (jako tzv. interní cache paměti).
Spuštěný a zpracovávaný počítačový program který je umístěn v operační paměti počítače
v podobě strojových instrukcí, které vykonává procesor v určitém sledu se nazývá
proces. Ten obsahuje nejen kód vykonávaného programu, ale i dynamicky měnící se data,
které se zpracovávají. Jeden program může v počítači běžet jako více procesů s různými
daty (např. vícekrát spuštěný webový prohlížeč zobrazující různé stránky). Správu procesů
vykonává operační systém, který zajišťuje jejich oddělený běh, přiděluje jim systémové
prostředky počítače a umožňuje uživateli procesy spravovat (spouštět, ukončovat atp.).
Vlákno (vlákno řízení, thread)
Architektura počítačů
24
Vláknem se označuje odlehčený proces, který snižuje režie operačního systému při střídání
procesů na procesoru. Proces se tedy může dělit na vlákna, která pak pomocí sdílené
paměti usnadňují komunikaci – vlákno vlastní paměť nemá, sdílí ji společně s ostatními
vlákny běžícími ve stejném procesu. Vlákna tak mohou přistupovat ke stejným datům současně.
To ovšem může přinést riziko tzv. souběhu (race condition). Zaleží také na tom,
jestli operační systém vlákna podporuje nebo ne. Pokud nepodporuje, každý proces má
pouze jedno vlákno.
Výhody: program, kde se počítá určitý výpočet, a přitom se výsledek zobrazuje v podobě
grafu. Výpočet je však náročný a trvá systému několik vteřin, než jej vypočte. Pokud by
byla aplikace pouze jednoprocesová a tento proces měl jen jedno vlákno, ve kterém by se
vše vykonávalo popořádku (posloupnost instrukcí), pak by se program na několik vteřin
"seknul" a až po dokončení výpočtu by se zase dostalo na vykreslení. Přitom vlákno nemusí
ani odchytávat stisknuté klávesy a kliknutí myší. Pokud jedno vlákno bude počítat výsledek
a druhé bude jenom vykreslovat graf, pak se může graf vykreslovat třeba pomalu (vlákna
se střídají, takže se chvíli počítá a chvíli vykresluje), ale program stále poběží viditelně i
pro uživatele (i v prvním případě běžel, ale nic viditelného se s ním nedělo).
Z hlediska spravování vláken OS můžeme vlákna rozdělit na: - vlákna na uživatelské
úrovni (ULT) - správu vláken provádí tzv. vláknová knihovna na úrovni aplikačního procesu,
jádro operačního systému o jejich existenci neví, - vlákna na úrovni jádra (KLT) správa
vláken je řízena OS
K ZAPAMATOVÁNÍ
Cache je označení pro vyrovnávací paměť používanou ve výpočetní technice. Je zařazena
mezi dva subsystémy s různou rychlostí a vyrovnává tak rychlost přístupu k informacím.
Cache může být vytvořena programově vymezením určité části operační paměti pro
potřeby vyrovnávací paměti (např. disková cache v operačním systému), nebo hardwarově
paměťovými obvody (např. pro potřeby procesoru).
1.5 Instrukční sada, programování
Každý počítač má vždy definován určitou množinu strojových instrukcí, které je schopen
provádět, tzv. instrukční soubor. Programy, které je takovýto počítač schopen přímo
vykonávat, pak musí být sestaveny právě a pouze z těchto strojových instrukcí. Přitom
každý počítač má obecně jiný instrukční soubor, jiné způsoby adresování atd.
Programátor, který svůj program, sestavuje přímo z jednotlivých strojových instrukcí
zapisovaných v tzv. jazyku symbolických adres neboli asembleru, samozřejmě musí tyto
strojové instrukce znát, a s nimi musí dosti podrobně znát i další více či méně detaily, jako
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
25
skladbu registrů, způsoby adresování, významy příznaků apod. Programátor, který programuje
na úrovni strojového kódu, si tedy musí být vědom, že pracuje na určitém konkrétním
typu počítače, a musí respektovat jeho specifika.
Tento problém se odstranil pokusem vytvořit takový programovací jazyk, který bude
nezávislý na konkrétním instrukčním souboru, a nebude od programátora očekávat znalost
konkrétního počítače, pro který bude program psát. Z tohoto pohledu tedy strojově nezávislý
jazyk může být jazykem vyšší úrovně než strojově závislý jazyk. Příkazy strojově
nezávislého jazyka nemohou odpovídat jednotlivým strojovým instrukcím konkrétních počítačů
(jako je tomu u asembleru jako strojově závislého jazyka). Strojově nezávislý jazyk
vyžaduje buď existenci kompilátoru, který v něm zapsané programy přeloží do proveditelného
tvaru, tedy do tvaru programu, sestaveného ze strojových instrukcí konkrétního
počítače nebo bude vyžadovat tzv. interpret, který bude postupně brát jednotlivé příkazy
strojově nezávislého jazyka, a bude průběžně zajišťovat jejich provádění (bude interpretovat,
co jednotlivé příkazy požadují, a příslušné činnosti provede sám).
Strojově-nezávislý programovací jazyk je obecně nazývaný programovací jazyk a převádí
tvar programu „srozumitelný pro člověka“ do tvaru, který je „srozumitelný pro počítač“,
přesněji řečeno, pro příslušnou instrukční sadu.
Mezi první programovací jazyky patřil např. FORTRAN (od: FORmula TRANslation),
LIPS (LISt Processor) pro umělou inteligenci, v roce 1960 vznikl jazyk COBOL (COmmon
Business Oriented Language) a v témže roce univerzální programovací jazyk ALGOL (Algori-thmic
Language, z roku 1961 pochází první programovací jazyk, určený pro počítačové
simulace (jazyk GPSS, neboli General Purpose Systems Simulator). Jazyk BASIC
(Beginner's All-purpose Symbolic Instruction Code) pochází z roku 1964, jazyk Pascal pochází
z roku 1971. V roce 1974 pak vylepšením nepříliš známého programovacího jazyka
B vznikl jazyk C, který je po různých modifikacích používán dodnes.
Jak bylo zmíněno, program převádí požadované úkony do instrukcí, které umí procesor
interpretovat. Podle zpracování instrukcí lze dále rozlišovat čtyři základní principiální ar-
chitektury:
• CISC (Complex Instruction Set Computer),
• RISC (Reduced Instruction Set Computer),
• VLIW (Very Long Instruction Word) a
• MISC (Minimum Instruction Set Computer).
V praxi se vychází zpravidla z následujících architektur:
CISC – Complex Instruction Set Computer
Procesor s velkým množstvím strojových instrukcí (řádově stovky) a relativně malým
počtem registrů (jejich počet obvykle nepřesahuje 30). Procesory CISC mají různě dlouhé
Architektura počítačů
26
strojové instrukce, jejichž vykonání trvá různě dlouhou dobu. Paradoxně se tak může stát,
že operace provedená složenou instrukcí (například násobení) může být nahrazena sledem
jednodušších strojových instrukcí (sčítání a bitové posuvy), které mohou být ve výsledku
vykonány rychleji, než hardwarově implementovaná složená varianta.
Označení CISC bylo zavedeno jako protiklad až poté, co se prosadily procesory RISC,
které mají instrukční sadu naopak maximálně redukovanou (pouze jednoduché operace, tj.
žádné složené, jsou stejně dlouhé a jejich vykonání trvá stejnou dobu).
Obvyklou chybou je domněnka, že procesory CISC mají více strojových instrukcí než
procesory RISC. Ve skutečnosti nejde o absolutní počet, ale o počet různých druhů operací,
které procesor sám přímo umí vykonat na hardwarové úrovni (tj. již z výroby). Procesor
CISC tak může například paradoxně obsahovat pouze jednu strojovou instrukci pro danou
operaci (např. logická operace), zatímco procesor RISC může tuto operaci obsahovat jako
několik strojových instrukcí, které stejnou operaci umí provést nad různými registry.
Na celé vývojové řadě je možno pozorovat technický i technologický vývoj. Patrný je
postupný přerod typického procesoru CISC v procesory, které jsou konstruovány jako procesory
RISC a přitom si zachovávají úplnou zpětnou kompatibilitu.
Standardně jsou procesory CISC typickým zástupcem používaným pro počítače PC, dominantními
výrobci jsou Intel a AMD.
RISC – Reduced Instruction Set Computer
Procesor s redukovanou instrukční sadou, jejichž návrh je zaměřen jednoduchou, vysoce
optimalizovanou sadu strojových instrukcí, která využívá jen velmi malého množství nejčastěji
užívaných, instrukcí. Téměř všechny instrukce potřebují stejnou dobu pro své vykonání,
obvykle jen jeden cyklus pro své vykonání, na rozdíl od CISC, kde se doba vykonání
instrukce liší podle vykonávané instrukce, počet instrukcí a způsobů adresování je
malý, ale zůstává úplný, aby bylo možno provést vše (na rozdíl od CISC). Instrukce jsou
vytvořeny pomocí obvodu, mají jednotný formát – délku i obsah, každý strojový cyklus
znamená dokončení jedné instrukce, používá se zřetězené zpracování instrukcí. Procesory
RISC přenášejí složitost technologického řešení do programu (překladače).
Z RISC procesorů vycházejí ARM procesory. ARM je architektura procesorů vyvinutá
v Británii firmou ARM Limited. Starší obchodní název architektury ARM je Advanced
RISC Machine, původní název je Acorn RISC Machine. Tato architektura způsobila v několika
směrech revoluci v informačních technologiích. ARM je používaná díky své nízké
spotřebě elektrické energie zejména v mobilních zařízeních (mobilní telefony, tablety).
Globálně je ARM nejpočetněji zastoupenou architekturou mikroprocesorů.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
27
PROUDOVÉ ZPRACOVÁNÍ (PIPELINING)
Ve snaze co možná nejvíce zvýšit výpočetní výkon svých procesorů, začali výrobci hledat
skryté rezervy. Jednou z vlastností bylo, že provádění jednotlivých strojových instrukcí
probíhá v určitých fázích: nejprve musí dojít k načtení instrukce z operační paměti, pak k
jejímu dekódování, přípravě jejích operandů, pak může následovat výkonná fáze. Dále
může ještě následovat fáze ukládání cílových operandů (výsledků).
Konkrétní počet fází přitom není příliš podstatný (navíc je na každém počítači různý).
Podstatná je spíše skutečnost, že různé fáze obvykle provádí různé části procesoru. Jednotlivé
fáze jedné a téže instrukce přitom na sebe sekvenčně navazují. To znamená, že v každém
okamžiku se užitečné činnosti věnuje jen jedna v více částí procesoru, zatímco ty
ostatní neúčelně zahálí.
Problém tedy byl, jak trvale vytížit všechny části procesoru. Provádět souběžně více
různých fází jedné a téže instrukce není dost dobře možné, protože tyto na sebe příčinně
navazují. Tvůrci počítačů ovšem přišli na řešení, nemohou-li současně prováděné fáze patřit
jedné a téže instrukci, může se provádět více instrukcí.
Tato myšlenka znamená, že v procesoru se v každém okamžiku bude nacházet více strojových
instrukcí v různém stádiu rozpracovanosti. Například, současně s výkonnou fází
jedné instrukce se budou připravovat operandy následující instrukce, a současně s tím bude
z paměti načítána ještě jedna další instrukce. Provádění jednotlivých instrukcí se tak bude
v čase překrývat. Doba, potřebná k provedení jedné strojové instrukce, se tím sice vůbec
nezkrátí, ale za jednotku času bude dokončeno několikanásobně víc strojových, podle toho,
kolik instrukcí se bude najednou překrývat. Výsledný mechanismus se nazývá proudové
zpracování (pipelining). Dnes je tento mechanismus v nějaké podobě implementován
téměř v každém procesoru (resp. mikroprocesoru).
Samotná myšlenka překrývání instrukcí v procesoru (tj. proudového zpracování) je relativně
starého data. Poprvé byl tento mechanismus použit již v 60. letech
ARCHITEKTURA X86
Dá se konstatovat, že v některých případech existují v názvosloví nesrovnalosti. V některých
případech bývá jako architektura označován základní koncept (např. Harvardská
architektura), v některých případech je spojována s instrukční sadou (RIC architektura),
podle jiných klasifikací vychází z délky zpracovávané instrukce (32 bitová architektura, 64
bitová architektura apod.). Ve smyslu architektury se často setkáte s pojmem x86 nebo 64,
x86-64 apod. Jedná se o označování používané pro počítače PC (personal computer), označující
rodinu instrukčních sad pro procesory, označení x86 též definuje hardwarovou počítačovou
platformu (architekturu). Architektura x86 bývá označovaná jako IBM PC, byla
použita v osobních počítačích od firmy IBM, její typové označení vychází z názvu procesoru
Intel 8086 (tehdejší označování procesorů bylo, zjednodušené řečeno, založeno na
Architektura počítačů
28
procesorech Intel, základní řady byly, zjednodušeně, i8080, i8086, i80286, i80386, i80484,
dále následovalo značení Pentium. Od řady 80386 došlo k odklonu AMD od této architektury).
X86 je v současnosti chápána jako 32 bitová architektura, někdy se značí x86-32
nebo IA-32. Označení x64 nebo x86-64 se používá pro 64 bitovou architekturu (podle některých
zdrojů se lze setkat i s označením AMD64, EM64T, IA-32E apod.). Tato architektura
je zpětně kompatibilní s 32 a 16 bitovou architekturou.
Instrukční sady x86 a ARM byly vyvinuty se stejným záměrem – vytvořit výkonnou a
zároveň úspornou instrukční sadu, kterou lze použít v domácích počítačích. Z počátku jasně
dominovala architektura x86 a ARM se tak soustředil především na jednoúčelové vestavěné
systémy (například bankomaty, autopiloty nebo kalkulačky). Mezi vestavěné systémy
však řadíme i smartphony, tablety nebo mobilní elektroniku, a to i přesto, že slouží rozhodně
k více než jednomu účelu. Ještě před několika málo lety vypadala situace následovně
– procesorové jednotky pro počítače dominoval Intel s instrukční sadou x86 (ať už v 32bitové
nebo 64bitové verzi) a drtivou většinu chytrých mobilních přístrojů obstarávaly procesory
s instrukční sadou od ARMu (v roce 2010 měl ARM ve prodávaných smartphonech
více než 95% podíl). V současnosti ARM proniká do oblasti širokého spektra počítačů, od
tabletů přes tablet PC, Surface (tablet PC firmy Microsoft) až po superpočítače a v segmentu
superpočítačů začíná mít dominantní postavení. V současnosti (rok 2021) je nejrychlejším
superpočítačem japonský Fugaku. debutoval v roce 2020 a stal se nejrychlejším
superpočítačem na světě v seznamu TOP500 v červnu 2020 a stal se také první počítač
založený na architektuře ARM. Od února 2021 je Fugaku nejrychlejší superpočítač na
světě. Dá se konstatovat, že architektura ARM úplně převzala mobilní sféru a směruje do
serverů. Energetická efektivita je hlavním argumentem. V segmentu mobilních zařízení
chce Apple budoucí Macy postavit na architektuře ARM místo x86-64 a také Microsoft
vyvíjí Windows 10 pro ARM. I díky tomu, že se ARM soustředil na vestavěné systémy, je
jeho instrukční sada výrazně jednodušší a také úspornější. Instrukční sada Intelu nabízí
výrazně vyšší výkon.
1.5.1 DALŠÍ SOUVISEJÍCÍ POJMY
V souvislosti se způsobem zpracování se setkáme s pojmy vektorový a skalární procesor
a architektura. Převážná část osmibitových a šestnáctibitových mikroprocesorů i první generace
mikroprocesorů třicetidvoubitových byla postavena na takzvané skalární architektuře.
Tímto termínem jsou označovány mikroprocesory, které v jednou taktu načtou maximálně
jednu instrukci a provedou na základě jejího operačního kódu pouze jednu aritmetickou
či logickou operaci s jednoduchou (skalární) hodnotou. Vektorový procesor je procesor
navržený tak, aby dokázal vykonávat matematické operace nad celou množinou čísel
v daném čase. Je opakem skalárního procesoru, který vykonává jednu operaci s jedním
číslem v daném čase. Jejich koncept pochází z návrhu superpočítačů, kde našly i své první
uplatnění a to v 80. a 90. letech. Dnes se využívají například jako CPU, GPU a APU. V současnosti
je používána superskalární architektura, Superskalární architektura (superskala-
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
29
rita) je v informatice jedním ze způsobů zvyšování výkonu procesoru. Superskalarita umožňuje
v jednom taktu zpracovat více strojových instrukcí zároveň, protože některé části procesoru
jsou duplikovány, například matematický koprocesor (FPU) nebo aritmeticko-logická
jednotka (ALU). Od vícejádrových procesorů se superskalarita liší tím, že je zvětšen
počet pouze některých částí procesoru.
Výkon lze navyšovat rovněž paralelním způsobem zpracování jednotlivých instrukcí.
Tzv. Flynnovo roztřídění, třídí paralelní systémy vzhledem k počtu toků dat a instrukcí.
Používá jednoduché logiky značení a skládání názvu:
• SI - Single Instruction stream nebo-li jeden tok instrukcí (též systém s jedním
programem)
• MI - Multiple Instrukcion stream nebo-li víceprogramový tok instrukcí (též
systém provádějící několik programů)
• SD - Single Data stream neboli systém s jedním tokem dat
• MD – Multiple Data stream neboli systém s vícenásobným tokem dat.
Kombinací těchto zkratek pak dostáváme 4 základní skupiny paralelních systémů:
• SISD – počítač, který zpracovává data sériově podle jednoho programu (von Neumannova
typu)
• SIMD – víceprocesorový počítač řízený společným programem. Všechny procesory
sice provádí stejnou instrukci ve stejném čase, ale každý s jinými daty.
• MIMD – víceprocesorový počítač, ve kterém každý procesor má svůj program a
zpracovává svá data.
• MISD – je značně nepravděpodobné, že by tato kategorie vznikla pro zvýšení
výkonu, maximálně pro zvýšení spolehlivosti.
Z těchto 4 skupin se pro paralelní systémy vyčlenily 2 základní použitelné skupiny, a to
SIMD a MIND, které se pro další roztřídění ještě modifikují:
• MSIMD – systém ve kterém pracuje několik navzájem nezávislých systémů provádějících
každý svůj vlastní program
SPMD - všechny procesory provádí stejný program nezávisle na sobě bez jakékoliv
synchronizace.
1.5.2 KLASIFIKACE POČÍTAČŮ
Historie i současnost počítačů je bohatá a různorodá. Vznikala celá škála technických
prostředků. Můžeme ale dosledovat jisté zákonitosti jak ve vývoji, tak v rozdělení a charakteristice
technických prostředků. V zásadě můžeme počítače rozdělit podle několika kritérií.
V této kapitole si budeme všímat rozdělení počítačů především:
Architektura počítačů
30
• podle generací,
• podle velikosti,
• podle konstrukce,
• podle standardů,
• podle výkonu,
• podle operačního systému,
• podle vzhledu,
• podle technologie atd.
Zcela jistě bychom našli i další způsoby rozdělení, tento výčet vám však stačí pro dostatečné
seznámení s problematikou. Jak uvidíte, dělení je silně účelové a v některých případech
se může jeden způsob klasifikace překrývat s jiným.
ROZDĚLENÍ PODLE GENERACÍ POČÍTAČŮ:
V literatuře se můžeme setkat s různým členěním. V podstatě jsou počítače rozděleny
do čtyř generací, někde se uvádí i nultá generace, pátá generace resp. tři a půltá generace.
První rozdělení bylo na základě součástkové základny:
1. generace: elektronky,
2. generace: (samostatné) tranzistory,
3. generace: integrované obvody,
4. generace: mikroprocesory.
Postupně se zavedla nultá generace – elektromechanické prvky, zejména relé a členění
bylo rozšířeno o mezistupně. Dva a půltá generace, tři a půltá generace atd.
Další rozdělení na generace vychází ze schopností řízení a ovládání procesu zpracování
dat:
1. generace: programování ve strojovém kódu nebo v jednoduchých strojově závislých
jazycích
2. generace: vyšší programovací jazyky (Algol 60, Fortran, Cobol)
3. generace: operační systémy a modernější programovací jazyky
4. generace: operační systémy a jazyky přizpůsobené uživatelům
5. generace: prvky umělé inteligence, ovládání v přirozeném jazyce
Ve dnešní době se počítače rozdělují do generací spíše v závislosti na konfiguraci, rychlosti
a základním stavebním prvku.
KATEGORIE POČÍTAČŮ PODLE VELIKOSTI
Toto členění se částečně překrývá s členěním podle konstrukce.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
31
Historické členění:
• Superpočítače
• Sálové počítače (mainframe)
• Minipočítače
• Mikropočítače
Soudobé členění
• Superpočítače
• Sálové počítače (datová skladiště)
• Servery (souborové, databázové, síťové – FTP, WWW aj.)
• Pracovní stanice
• Osobní počítače (desktop, notebook, tablet, PC mini PC apod.)
• Kapesní počítače (Personal digital assistant, Mobile digital assistant, tablet,
phablet, smartphone apod.)
Dále počítače řídicí, jednoúčelové, vestavěné do jiných zařízení aj.
KATEGORIE PODLE KONSTRUKCE
Podle konstrukce v současné době dělíme počítače spíše na:
• Počítače otevřené architektury – PC
• Počítače uzavřené architektury – počítače pro řízení technologických procesů,
„mikročipy―, speciální jednoúčelové konstrukce počítačů.
My se dále budeme zabývat počítači architektury PC. Ty můžeme podle konstrukce rozdělit
na:
• Počítače do racku – servery,
• Počítače klasické koncepce PC,
• Přenosné počítače – notebooky,
• Tablet PC,
• Barbone systémy, Mini PC,
• Tenký klient.
Architektura počítačů
32
Obrázek 5: Server umístěný do racku
1.5.3 SUPERPOČÍTAČE
Superpočítač je počítač s vysokou úrovní výkonu ve srovnání s klasickým počítačem.
Výkon superpočítače se běžně měří v operacích s plovoucí desetinnou čárkou za sekundu
(FLOPS) namísto milionů instrukcí za sekundu (MIPS). Od roku 2017 existují superpočítače,
které lze provádět přes 10 17 propadne (sto kvadrilion propadne, 100 nebo 100 petaflops
PFLOPS). Od listopadu 2017 provozuje všech 500 nejrychlejších superpočítačů na
světě operační systémy založené na Linuxu. Podle některých zdrojů
(https://cs.qaz.wiki/wiki/X86-64) jsou superpočítače založené na procesorech CISC na
vzestupu (obrázek 6). Podle tohoto zdroje, který sleduje nejvýkonnějších 500 superpočí-
tačů.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
33
Obrázek 6 Tianhe-2 – OS Linux, procesor Intel Xeon
Mezi základní architektury superpočítačů patří koncepty Cray (podle Seymoura Craye)
vycházející z kompaktního designu a lokálního paralelismu. Nárůst výpočetního výkonu
byl dále způsobený zavedením tzv. masivně paralelních systémů.
Rostoucí náklady na provoz superpočítačů byly hnacím faktorem v trendu sdružování
zdrojů prostřednictvím distribuované infrastruktury superpočítačů. Nejprve se v USA objevila
národní superpočítačová centra, následovala Německo a Japonsko. Evropská unie
zahájila Partnerství pro moderní výpočetní techniku v Evropě (PRACE) s cílem vytvořit
trvalou celoevropskou infrastrukturu superpočítačů se službami na podporu vědců v celé
Evropské unii.
UPŘESNĚNÍ POJMŮ
Masivně paralelní. Ve výpočtech se jako masivně paralelní označuje použití velkého počtu
procesorů (nebo samostatných počítačů) k provádění sady koordinovaných výpočtů paralelně
(současně).
Masivně paralelní procesorová pole (MPPA). Je integrovaný elektronický prvek, který
má masivně paralelní řadu stovek nebo tisíců CPU a RAM pamětí. Tyto procesory si navzájem
předávají práci prostřednictvím rekonfigurovatelného propojení kanálů.
Distribuovaný systém. Je systém, jehož součásti jsou umístěny na různých počítačích v
síti, které komunikují a koordinovat své kroky prostřednictvím předávání zpráv k sobě navzájem
z jakéhokoliv systému. Komponenty vzájemně spolupracují za účelem dosažení
společného cíle.
Grid computing. Je použití široce distribuovaných počítačových zdrojů k dosažení společného
cíle.
Cluster computing. Je sada volně nebo pevně připojených počítačů, které spolupracují tak,
že, v mnoha ohledech, které mohou být považovány za jeden systém. Na rozdíl od gridových
počítačů mají počítačové klastry každý uzel nastavený na provádění stejného úkolu,
který je řízen a naplánován softwarem.
Na obrázku 7 lze porovnat vývoj používání operačních systémů v segmentu superpočítačů.
Architektura počítačů
34
Obrázek 7: Superpočítače podle architektur procesorů (převzato https://en.wikipe-
dia.org/wiki/File:Processor_families_in_TOP500_supercomputers.svg)
SHRNUTÍ KAPITOLY
V této kapitole byly vysvětleny základní pojmy jako hardware a software, dále se studenti
seznámili se základními koncepty počítačů, základními architekturami a s tím souvisejícími
platformami a způsoby zpracování informací.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
35
2 VÝVOJOVÉ TRENDY A MOBILNÍ IT
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
Současné trendy v oblasti hardware plynou z krátkodobých a dlouhodobých koncepcí
předních výrobců hardware, potřeby trhu (požadavků zákazníků) a technologických inovací.
Trendy lze shrnout do tří oblastí: vývoj a modifikace existujícího hardware, vývoj a
inovace zařízení založených na existujících technologiích a vývoj nových technologií. Současné
tendence nelze zúžit na vývoj hardware PC, protože technologie ICT se prolínají do
různých platforem. Zejména v době Internetu věcí (Internet of Things, IoT) a Internetu
všeho (Internet of EveryThings, IoE), je standardem nejen komunikace zařízení mezi sebou,
ale i jejich řízení a komunikace s člověkem prostřednictvím internetu, tedy komunikace
věcí, lidí a procesů. Ta vyžaduje sofistikované nástroje a technologie, ve své podstatě
to znamená distribuci procesorů, pamětí a bezdrátových technologií do komunikujících zařízení.
Předpokládané vývojové trendy v oblasti IT budou tedy směrovány především do
roviny komunikací, mobility a virtuální reality, do roviny virtuálního, propojeného a komunikujícího
světa. S oblastí komunikací vyvstává i otázka, jaké technologie budou ovlivňovat
funkcionalitu Internetu. Stále více se hovoří o bezpečnosti a nezávislosti. S tím souvisí
i nové komunikační infrastruktury a konkurence v oblasti poskytovatelů přenosových
cest. V neposlední řadě se zvyšují požadavky na výpočetní výkon, rychlost zpracování a
objem dat. V tomto smyslu dochází k vyčerpání možností stávajících technologií a zavedených
principů. Dvoustavová jednotka informace (bit) se do budoucna ukazuje jako nedostatečný
a možným trendem je náhrada bitu Qubitem, tedy kvantovým bitem. V této souvislosti
lze hovořit o nástupu kvantových počítačů. Nelze pominout ani tendence vyvíjet
technologie založené na jiné než křemíkové bázi, například uhlíkové (nebo dokonce organické),
nanotechnologie, membránové počítače apod.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je prohloubit znalostí studentů v oblasti inovací hardware a vývojových
trendů. Text studentům objasní souvislosti mezi stávajícími technologiemi, společenskými
potřebami, vizemi a předpokládaným vývojem podpořeným dostupnými technologiemi.
Studenti si doplní znalosti získané zejména v předmětu základy informačních technologií,
ujasní si aktuální tržní nabídku v segmentu procesorů a získají přehled o rozdílech v parametrech
a výkonu. Po nastudování doporučených zdrojů se budou schopni orientovat v současné
nabídce a klasifikaci procesorů. Dále se budou schopni kvalifikovaně orientovat v alternativních
technologiích.
Vývojové trendy a mobilní IT
36
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Hardware, procesory, WiFi, Qubit, kvantový počítač, organický počítač.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
Vzhledem k obsahové náplni kapitoly, tj. novým trendům, tendencím a vizím, je probíraná
problematika v tomto výukovém materiálu předkládána ve stručné formě, protože dochází
k trvalému vývoji. Doporučuji proto jednotlivé okruhy dále doplňovat o aktuální informace,
dostupné zejména prostřednictvím elektronických informačních zdrojů v prostředí
Internetu a v prostředí Moodle. Předpokládaný čas pro zvládnutí základů kapitoly je
5 hodin, doporučený čas pro doplnění informací prostřednictvím elektronických zdrojů a
Moodle je rovněž 5 hodin. Dále je vhodné věnovat 2 hodiny samostatným úkolům v prostředí
Moodle.
2.1 Základní komponenty PC
Jak bylo uvedeno dříve, klasický počítač vychází z modulárního konceptu, kdy se počítač
skládá z komponentů s přesně definovanými funkcemi. To umožňuje vyrábět jednotlivé
komponenty různými výrobci, při zachování kompatibility jednotlivých částí.
Mezi základní části počítače patří především:
• Procesor (CPU)
• Grafická karta ( Graphic Card)
• Operační paměť ( Memory)
• Pevné a optické disky (HDD)
• Základní deska (mainboard či motherboard)
• Rozšiřující sloty
Dále počítač obsahuje periferie pro přímou komunikaci s uživatelem:
• vstupní – Klávesnice; Myš; Trackball; Tablet; Joystick; Gamepad; Scanner; Web
kamera
• výstupní - Monitor; Tiskárna; Reproduktor; Plotter apod.
Při výběru počítačových komponentů doporučuji vycházet z aktuálních nabídek prodejců.
Na obrázku 4 je přehled komponentů nabízených společností Alza (www.alza.cz).
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
37
Obrázek 8: Počítačové komponenty
V těchto skriptech se nebudeme zabývat všemi komponenty, ukážeme si vlastnosti a nparametry
základních desek a procesorů.
2.1.1 ZÁKLADNÍ DESKA
Základní deska (v angličtině hojně označována jako motherboard či mainboard) je základním
prvkem každého počítače. Hraje zásadní roli v propojení jednotlivých komponentů
a má řadu parametrů, které jsou rozhodující pro správný chod celého systému. Určuje typ
procesoru a dalších použitelných komponent. Její parametry jsou určovány čipovou sadou
(čipsetem). Základní deska se nenachází pouze ve skříních počítačů, ale také u televizí,
routerů, dvd přehrávačú apod. Jsou do ní zapojeny veškeré periférie, pro které funguje jako
centrální propojení. Dnešní základní desky v sobě běžně obsahují prakticky celý počítač,
kromě operační paměti a procesoru. Na základní desce bývá integrována zvuková karta,
grafická karta, síťová karta a řadiče, vzhledem k modularitě lze však zpravidla tyto komponenty
použít i jako rozšiřující komponenty prostřednictvím příslušných rozhraní (sběrnic).
Například grafickou kartu zpravidla dokupujeme např. u herních počítačů kvůli výkonu.
Integrované řešení na základní desce (nebo čím dál častěji přímo v procesoru) je
myšlené pouze na kancelářské aplikace.
Parametry desky jsou určeny tzv. čipsety, v minulosti existovaly 2 čipy - Northbridge a
Southbridge (česky někdy překládané jako severní a jižní můstek, můstky proto, že čipy
zajišťovaly komunikaci mezi jednotlivými komponentami základní desky), kterým se dohromady
říkalo chipset, ten určuje, které funkce jsou pro daný hardware dostupné. Dnes
jsou na trhu výhradně čipové sady od společností AMD a Intel. Pokud se podíváme na
aktuální nabídku čipových sad společnosti Intel, tak postupně jde o H410, H470, B460 a
Z490. Posledně jmenovaná je zároveň číselně nejvyšší což znamená, že nabízí nejvíce
funkcí a podporuje i přetaktování procesoru. Severní a jižní je odvozeno podle jejich pozice
na desce. Northbridge zajišťoval komunikaci mezi procesorem (CPU), operační pamětí
(RAM) a grafickou kartou. Pro stále vyšší výkon a objem přenesených dat však začal představovat
úzké hrdlo a proto se začal integrovat přímo do CPU. Southbridge se stará o I/O
operace (vstup/výstup). Zprostředkovává komunikaci mezi disky, USB, LAN, audio... Na
desce ho nalezneme jako čip s pasivním chladičem.
Vývojové trendy a mobilní IT
38
Obrázek 9: ¨Základní deska, obrázek upravený z www.alza.cz
Do základní desky usazujeme především procesor, existují dvě základní platformy –
Intel a AMD, podle výrobce volíme příslušnou procesorovou patici (socket). U AMD je k
dispozici AM4 pro procesory Ryzen, případně TR4 pro 32jádrové procesory Threadripper.
U Intelu je situace obdobná a patice LGA 1151 je určena pro procesory Intel Coffee Lake,
kdežto LGA2066 pak podporuje profesionální a poměrně drahé Skylake-X a Kaby LakeX.
Podle účelu volíme rozměr základní desky, čím menší deska, tím méně dostupných konektorů.
Mezi standardní formáty patří formát ATX, má rozměry 305 x 244 mm, ovšem to
je spíše jen jakýsi doporučený rozměr, který dodržují spíše jen dobře vybavené základní
desky. Formát Micro ATX má rozměry 244 x 244 mm, jde o základní desky, které jsou
nabízejí méně rozšiřujících slotů, konektorů rozhraní SATA a méně rozšiřujících slotů PCI
a PCI Express sběrnice. Mini ITX je formát určený pro minipočítače, na deskách s rozměry
170 x 170 mm jsou integrovány externí zadní I/O porty, 1 slot pro karty a 2 sloty pro paměťové
moduly DIMM. Speciální kategorií jsou tzv. MiniPC, které mají své specifické
kategorie a rozměry desek.
Na základní desce je oscilátor, generující základní taktovací frekvenci BCLK (zkratka
anglického výrazu Base Clock), což je frekvence, která je výchozí pro taktování (pracovní
„rychlost“) procesoru či pamětí.
PRO ZÁJEMCE
V současnosti se zejména v souvislosti s mobilními ICT setkáváme s tzv. SoC (system
on a chip) – „systém na čipu“. Jedná se o integrovaný obvod, který odstraňuje hranici mezi
mikroprocesorem a mikropočítačem, obsahuje kromě vlastního procesoru i další subsys-
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
39
témy pro zpracování grafiky, zvuku nebo připojení periferií, nejde tedy o rozdělení do chipsetů
nebo samostatných karet, jak to známe z osobních počítačů. Jader procesoru je v SoC
v dnešní době i více.
V souvislosti se základní deskou je nutné si uvědomit, že počítač si musí pamatovat
některá nastavení, například počet a typy pamětí, počet a typy disků, místo, odkud se bude
nahrávat operační systém apod. K tomu slouží BIOS – Base Input Output Systém, software
nahraný do speciálního paměťového čipu základní desky. Najdete ho na každém PC označeném
jako IBM kompatibilní (na Macbooku Air od společnosti Apple BIOS není, na tabletech
je součástí firmware dostupného pomocí BootLoaderu). V současnosti je Bios nahrazen
tzv. UEFI (Unified Extensible Firmware Interface).
2.1.2 PROCESOR
Procesor neboli CPU je hlavní čip zodpovědný za provedení všech úkonů počítače. Přijímá
pokyny od softwaru (programů spuštěných na daném počítači) a zpracovává je dál k
jednotlivým komponentům počítače. Zásadně se od něj odvíjí rychlost samotného PC či
notebooku. Procesor je hlavní elektronická součástka v počítači, která vykonává instrukce
počítačového programu tak, že provádí základní aritmetické, logické, kontrolní a
vstupní/výstupní operace specifikované instrukcemi. Procesor, označovaný jako srdce, či
motor počítače, patří mezi hlavní výpočetní jednotky nejen osobních počítačů, ale také například
chytrých mobilních telefonů. Často je označovaný také zkratkou z anglických slov
central processing unit – CPU. Procesory nejsou vyrobeny za účelem jediné funkcionality,
nýbrž pracují tak, jak to aplikace potřebují. Zároveň je procesor jakýsi mozek počítače, řídí
jeho ostatní části a jejich podíl na společném výpočetním díle celého systému. Hlavními
výrobci procesorů do počítačů jsou společnosti Intel a AMD. Procesor provádí výpočetní
operace, jednotlivé operace dohromady skládají instrukce, jejichž svazky se nazývají programy.
Program je zpracováván sekvenčně, což znamená, že jeho instrukce procesor provádí
jednu po druhé v takzvaných instrukčních cyklech. Množství těchto cyklů za jednu
sekundu se nazývá frekvence procesoru. Jednotkou je Hertz (Hz), frekvenci zpravidla udáváme
v giga jednotkách (GHz), případně mega (MHz, milion hertzů). Frekvence se také
často označuje jako kmitočet či takt procesoru. Celkový výkon procesoru však ovlivňují i
jiné faktory, jako například jeho architektura, počet jader aj., pouze vyšší frekvence neznamená
výkonnější procesor.
Velká část procesorů Intel i AMD dokáže svou frekvenci přizpůsobovat automaticky.
Zajišťují to technologie Turbo Boost (Intel) a Turbo Core (AMD), přičemž obě mají obdobný
efekt. Když je procesor intenzivně vytěžován, zvýší dočasně frekvenci až po mezní
„boost“ limit, čímž si zajistí dostatek výkonu. Pokud takový výkon není potřeba, frekvence
zůstane nižší, a ve výsledku se ušetří energie.
Vývojové trendy a mobilní IT
40
Základním stavebním kamenem procesoru jsou jádra, postavená na příslušné architektuře.
Jedná o samostatné výpočetní jednotky, více jádrový procesor lze považovat za vysoce
integrované zapojení více jedno jádrových procesorů. Jádra jsou na sobě výpočetně nezávislá,
díky čemuž je procesor schopen v jednu chvíli zpracovávat několik různých instrukcí
a obsluhovat tak několik programů najednou. Někdy bývá počet jader zaměňován s počtem
zpracovávaných vláken. Z pohledu operačního systému se instrukce dělí na vlákna, která
mohou být zpracovávána paralelně (souběžně). Z toho důvodu se o těchto procesorových
vláknech mluví také jako o virtuálních nebo logických jádrech. Důležité je poznamenat, že
procesorová vlákna výkonnostně nezastupují plnohodnotná fyzická jádra, protože s nimi
sdílí hardwarové prostředky, čímž je jejich výkon omezen. Tato technologie firmy Intel se
nazývá Hyper-Threading, procesory AMD využívají technologii SMT (Simultaneous multithreading).
Přestože se taková technologie považuje za efektivní, nemůžeme tvrdit, že
dvoujádrový procesor se čtyřmi vlákny může být roven plnohodnotnému čtyřjádrovému
procesoru.
OTÁZKY 2-1
Pokuste se vyjmenovat základní parametry procesoru, (především na platformě pro PC)
Obrázek 10: ¨Procesory Intel, obrázek upravený z www.alza.cz
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
41
V současnosti existují dva hlavní výrobci desktopových (PC) procesorů, kteří si dělí takřka
sto procent tohoto trhu. Prvním je Intel, druhým AMD. Oba dva své produkty dělí na
řady a konkrétní modelová označení. Řady slouží k hrubšímu rozdělení celé nabídky podle
účelu a výkonu procesoru.
Obrázek 11: ¨Procesory podíl na trhu, zdroj /www.cnews.cz
Intel v současnosti uvedl 10. generaci desktopových procesorů, kterou nazývá Comet
Lake s následujícími parametry: Intel Core i3 bude mít 4 jádra a 8 vláken, Core i5 6 jader
a 12 vláken, Core i7 získá 8 výpočetních jader a k tomu 16 vláken a konečně to nejvýkonnější
v podobě Core i9 se posouvá na 10 jader a 20 vláken. Připravena je jedenáctá
generace.
PRO ZÁJEMCE
Další informace lze čerpat například z následujících zdrojů, odkud je převzata i část
uváděných informací:
https://www.alza.cz/co-je-procesor
testy https://www.arecenze.cz/procesory/
https://www.alza.cz/procesory-intel/18843284.htm
https://www.svethardware.cz/prehled-desktopovych-procesoru/22566
https://www.svethardware.cz/procesory/
značení procesorů - https://www.levnapc.cz/znaceni-procesoru-intel.html
https://www.cnews.cz/intel-procesory-core-11-generace-tiger-lake-pro-notebooky-
uvedeni-modely-parametry-vykon-platforma-intel-evo/galerie-202682-14/
Vývojové trendy a mobilní IT
42
https://www.pocitarna.cz/blog/typy-procesoru-aneb-notebook-se-vybira-hlavne-i-
podle-procesoru/
https://www.alza.cz/intel-generace-procesoru
10 gen https://www.czc.cz/geek/procesory-intel-core-10-generace-jsou-tu-proc-by-vas-
mely-zajimat/clanek
11 gen, https://www.cnews.cz/intel-procesory-core-11-generace-tiger-lake-pro-notebo-
oky-uvedeni-modely-parametry-vykon-platforma-intel-evo/galerie-202682-14/
https://itigic.com/cs/intel-rocket-lake-s-architecture-specifications-and-features/
Inovace procesorů probíhá změnou mikroarchitektury procesoru, která je pak udávána
jako generace procesorů. Každá generace je značena pořadovým číslem a kódovým označením.
Například Intel v dnešních dnech nabízí devátou generaci procesorů Core, pojmenovanou
Coffee Lake Refresh, a AMD druhou generaci procesorů Ryzen 2, kterou značí
jako Zen +.
Zejména u tabletů a notebooků je důležitým parametrem TPD. Vzhledem k tomu, že
výkonnost procesoru je vykoupena energetickou náročností, je u nejvýkonnějších procesorů
jako doprovodný efekt spotřebované energie poměrně značné zahřívání, které je
možné kompenzovat výkonnými ventilátory. Tablety a notebooky jsou však určeny pro
mobilitu a jeden z limitujících faktorů je hmotnost. Proto se u této třídy používá zpravidla
pasivní chlazení (bezventilátorové). Proto výrobci udávají i TDP, což je zkratka anglického
výrazu Thermal Design Power, který referuje o maximálním tepelném výkonu procesoru
čili o množství tepla, které při svém maximálním zatížení může produkovat. TDP je parametr
používaný především ve spojení s dimenzováním chlazení, nižší TDP znamená nižší
spotřebu procesoru. Spotřeba úzce souvisí s výrobní technologií, která se udává v nanometrech
a její hodnota informuje o rozměrech tranzistorů v procesoru. Čím menší tranzistory
jsou, tím více jich je možné na čip umístit a zároveň zmenšit jeho prostorovou a energetickou
náročnost. V současnosti Intel používá 14 nm technologii a AMD dovede vyrobit procesory
s tecchnologií 7nm (AMD EPYC 7542 má parametry 32 jádrový, 64 vláken,
2,9GHz, TDP 225W) Boost 3,4 GHz, 128MB L3 cache, socket AMD SP3, 7nm, cena se
pohybuje přes 100000 Kč).
Jak bylo uvedeno dříve, pokud existují komponenty nebo dílčí části s různou rychlostí
práce, je vhodné vyrovnávat jejich rychlost pomocí dílčích (vyrovnávacích) pamětí. V procesoru
existují paměti označované jako L11, L2 a L3 Cache, (L podle layer – vrstva). Čím
je úroveň paměti nižší, tím menší je její objem, vyšší její rychlost a zároveň má blíže k
samotnému procesoru. L3 cache je v procesoru nejpomalejší, nejobjemnější a sdílí ji
všechna jádra. Paměti L2 a L1 jsou implementovány přímo v jádře. Zpravidla platí, že čím
větší paměť L3 cache, tím lépe. Nemusí to však být zcela pravda, například Intel u svých
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
43
posledních HEDT procesorů architektury Skylake-X zrevidoval návrh vyrovnávacích pamětí
a redukoval velikost L3 ve prospěch L2 cache. (www.alza.cz)
Obrázek 12: ¨Procesory AMD, obrázek upravený z www.alza.cz
Spojujícím prvkem mezi procesorem a základní deskou je patice procesoru, tzv. Socket.
Jedná se o konektor, do kterého se pouzdro procesoru vloží a zamkne. V současnosti existují
dva hlavní typy socketů. Rozšířenější je LGA, který spojuje desku s procesorem kontaktními
plochami. Druhý typ je ustupující PGA, jehož princip spočívá v uzamykání procesoru
pomocí pinů přesně pasujících do otvorů v patici. V současnosti jsou standardně
nabízeny Sockety Intel 1150, Intel 1151, Intel 1200, Coffee Lake, Intel 3647 a AMD AM4.
ODPOVĚDI 2-1
Nejpodstatnější parametry procesorů (především na platformě pro PC, podle
www.alza.cz)
Vývojové trendy a mobilní IT
44
Socket – socket neboli patice je hardwarový konektor procesoru, do kterého se samotný
čip usazuje. Procesor a základní deska musí mít socket označený stejně, je to první krok k
funkční sestavě.
Počet jader – každé z jader zastupuje prakticky samostatnou výpočetní jednotku. Čím
více má procesor jader, tím více operací dokáže zpracovávat najednou neboli paralelně.
Vyšší počet jader je lepší, stejnou pozornost si však zaslouží i další parametry.
Frekvence – frekvence je reálný parametr definující základní rychlost procesoru, pokud
není ovlivněn vnějším zásahem. Hlavní jednotkou je Hertz a v kontextu procesorů používáme
jednotky gigahertzů čili miliardy Hertzů.
Max. frekvence – maximální frekvence je hodnota, které dokáže procesor dosáhnout po
automatickém přetaktování.
Automatické přetaktování – díky této technologii dokážou procesory zvýšit frekvenci v
zátěži až na výrobcem dané maximum. Společnost Intel tuto technologii nazývá Turbo
Boost, AMD potom Turbo Core. Ne všechny procesory jí však disponují.
Integrované GPU – integrované GPU znamená, že základní grafický čip je integrován
do pouzdra procesoru. To má jednu velkou výhodu – pro běžnou kancelářskou práci nemusíte
kupovat dedikovanou grafickou kartu, zároveň však nemůžete očekávat vysoký výkon
v náročných grafických aplikacích.
HyperThreading – HyperThreading je technologie společnosti Intel, díky které dokáže
jedno jádro procesoru zpracovávat dvě softwarové operace najednou. Do jisté míry je tedy
procesor schopen pracovat, jako by měl dvojnásobný počet jader.
Multi-Threading – celý název je simultaneous multithreading (SMT) a jedná se o AMD
procesory využívaný ekvivalent technologie HyperThreading.
Otevřený násobič – otevřený násobič znamená, že je procesor snadno přetaktovatelný
pouhým navýšením hodnoty tohoto parametru.
Virtualizace – virtualizace umožňuje na počítači spouštět virtuální stroje. Jedná se o
takové počítače v počítači, které mají přístup k hardware, aniž by ovlivňovali hostitelský
operační systém. Virtualizace je dnes již téměř samozřejmostí u valné většiny procesorů.
Pro servery – jedná se o procesory specializované na nepřetržitý provoz v serverech.
Specifikem jim je například velký počet jader nebo většinová absence grafického jádra.
TDP – je to zkratka Thermal Design Power, kterou se značí množství tepla produkované
procesorem. Hlavní jednotkou je Watt. TDP přímo nevypovídá o energetické spotřebě procesoru,
je jí ale přímo úměrné.
Snížená spotřeba – procesory s tímto parametrem jsou optimalizované pro nízký odběr
elektrické energie. Jejich společným znakem je snížená frekvence v porovnání se standardními
modely.
L2 cache – cache je vyrovnávací paměť procesoru. Stojí mezi operační pamětí a výpočetními
jednotkami procesoru, aby zamezila snižování rychlosti procesoru rychlostí paměti.
Každé jádro má samostatnou L2 cache.
L3 cache – L3 cache má procesor jen jednu a sdílí ji všechna jádra. Obecně platí, že čím
větší cache, tím lépe.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
45
2.2 Technologické trendy v existujícím hardware
V této podkapitole bude provedeno srovnání na základě technologických inovací prezentovaných
především na veletrhu Consumer Electronics Show (CES) v Los Angeles a
CES Asia 2017, tak jak byly prezentovány na elektronických portálech, především na portálu
svethardware.cz. Tyto informace jsou doplněny o další technologické novinky na základě
internetových obchodů, zejména pak portálu alza.cz.
Podle Gartneru1
došlo v roce 2017 ke změně prioritní technologické oblasti vývoje z
roviny hardwaru do roviny software a služeb. Analytici očekávali masivní zvýšení investic,
do softwaru měly firmy po celém světě vložit o 7,2 procenta více financí, než v roce 2016,
celková částka byla prognózována na 357 miliard dolarů. Investice do služeb v oblasti IT
měly růst výrazněji, měly dosáhnout 943 miliard dolarů, tedy téměř o pět procent více než
v roce 2016.
2.2.1 VÝVOJOVÉ TRENDY V OBLASTI PC
Platforma osobních počítačů zaznamenala značné změny, pokles podílu na trhu a značnou
diferenciaci. V minulosti zahrnovala tato platforma klasické stolní počítače a notebooky.
Okrajově pak byly do této platformy zahrnovány serverové počítače. V současnosti je
trh diferencován do široké škály produktů, počínaje chytrými telefony, přes tablety, tablet
PC, počítače 2v1, netbooky, notebooky, ultrabooky, chromebooky, All in One PC, mini PC
až po klasické PC. Definovat, kde končí a začíná která platforma je problematické, například
tablety a chytré telefony shodně dosahují úhlopříčky displeje 7 palců. Tablety stejně
jako chytré telefony mohou obsahovat operační systém Android, různé tablety však mohou
obsahovat rozdílné OS, např. Android, Windows apod. Tablet nemá klávesnici, 2 v 1 PC
má oddělávací klávesnici, mini PC se blíží spíše segmentu průmyslových počítačů. Je problematické
jednoznačně říci „toto zařízení je počítač“ a „toto zařízení není počítač“. Jak
bylo uvedeno, mobilní telefon má v některých případech shodné parametry jako tablet,
přesto jej za počítač nepovažujeme. V některých případech nehovoříme ani v případě některých
tabletů o počítači, přestože je zřejmé, že nelze rozhodnout o tom, zda je zařízení
počítačem podle toho, jaký má instalovaný operační systém či zda má klávesnici. Z tohoto
pohledu je tak spíše než o počítačích PC nutno hovořit o informačních a komunikačních
technologiích.
Široké spektrum ICT, které vycházejí z platformy PC, vedlo k přesunu činností dříve
specifických pro PC na nová zařízení. Z tohoto důvodu byl zaznamenán pokles odbytu klasických
PC. Herní systémy se přesunuly do specializovaných herních konzol a zařízení,
Internet a komunikace do tabletů a mobilů, klasické PC v současnosti zůstávají spíše do-
1
Citováno z https://www.tyden.cz/rubriky/veda/technologie/technologicke-trendy-pro-rok-
2017_406901.html
Vývojové trendy a mobilní IT
46
ménou kanceláří a z domácností jsou vytlačeny tablety a notebooky. Přese všechny předpovědi
však platforma PC nekončí. Trendem je mobilita, prodej směřuje do relativně nového
segmentu mini PC.
Přetrvává trend tabletů, nově se objevuje pojem tablet PC pro zařízení, které např.
Alza.cz specifikuje následovně: „Tablet PC, to je snadno přenosná kombinace notebooku
s Windows a tabletu. Jsou menší, ale výkonnostně srovnatelné se standardními notebooky.
Můžete na nich psát a pracovat jako na notebooku, ale i hrát hry jako na tabletu. Lze je
ovládat myší a touchpadem nebo dotyky na displeji. Tablet PC jsou zařízení vhodná na
cesty a častý přesun mezi kancelářemi či klienty. Vyznačují se dotykovou obrazovkou a
dlouhou výdrží na baterii. Jako multimediální centrum umí komunikovat s další chytrou
elektronikou. A v případě vypojení nebo překlopení klávesnice se změní v zařízení vhodné
pro zábavu například na gauči“2
.
Na CES 2016 se projevil trend nástupu mini PC založených na procesorech Intel, do té
doby dominantní mini PC s OS Android jsou postupně vytlačovány mini PC s OS Windows
10. Cenové relace zařízení osazených procesory ARM se pohybují od hranice 1000 Kč, při
osazení procesory Intel Atom se pohybují v cenové relaci od 3000 Kč.
ASUS VivoStick PC TS10-B006D
Procesor Intel Atom x5-Z8350
(Cherry Trail), RAM 2GB, Intel HD
Graphics, flash paměť 32GB, WiFi
802.11a/b/g/n/ac, Bluetooth 4.1,
USB 3.0, USB 2.0, HDMI, Audio
jack, fTPM, držák, Windows 10
Home
Dostupné z https://www.alza.cz/asus-vivostick-pc-ts10-b006d-d5069756.htm
V současnosti (od roku 2015) je prosazována koncepce Intelu stanovující 5 základních
rozměrů počítačů mini PC.
2
Citováno z https://www.alza.cz/notebooky/dle-vyuziti/tablet-pc/18848493.htm
Tablet PC
Mini PC
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
47
Obrázek 13 Rozměry a základní desky pro mini PC
PRO ZÁJEMCE
Přehled rozměrů základních desek počítačů řady mini PC a technických parametrů je
dostupný např. na http://www.10stripe.com/featured/form/atx.php, dále na
https://www.cnews.cz/intel-chce-pet-typu-mini-pc-predvedl-standard-sub-1l-pro-14-x-14cm-desky/
nebo na https://liliputing.com/2015/04/intel-mini-pcs-getting-smaller-chea-
per.html
Nepotvrdil se trend pro kombinaci mini PC s mikro dataprojektory (především z důvodu
malé rozlišovací schopnosti), stávající zařízení jsou spíše navržena pro připojení na TV
přijímač, resp. klasický displej. V budoucnosti lze předpokládat i zobrazování prostřednictvím
skládacího, resp. pružného displeje. V blízké budoucnosti lze však pružné displeje
očekávat spíše v segmentu tabletů a mobilních telefonů.
Nepotvrdili se ani tendence používání virtuálních klávesnic, není nadále zřejmý ani
trend skládacích klávesnic, částečně je zřejmý návrat klávesnic Bluetooth, v minulosti vytlačených
bezdrátovými klávesnicemi 2,4 Ghz.
Vývojové trendy a mobilní IT
48
Mini Projector, iXunGo DLP Pico Video Projector
Native resolution 854*480 (support
1920*1080), DLP technology brighter
than HD LCD projector with 2,000
Lumens. Support 1080P HDMI IN &
WiFi Wireless Connectivity with 120"
Display in Portable Size for Home Entertainment
& Business Presentation
Dostupné z: https://www.amazon.com/dp/B076GKG265/ref=sspa_dk_detail_0?psc=1
Lenovo ukázalo budoucnost: ohebný telefon a skládací tablet
Ohebný telefon Lenovo Cplus (vlevo).
První vizí je ohebný smartphone. V
„normálním“ stavu působí jako kterýkoliv
jiný telefon, snad kromě toho, že
je užší a protáhlejší. To má však své
opodstatnění. Zařízení lze totiž ohnout
přes zápěstí a nosit jako náramek
Vpravo je ukázka ohybného displeje
Dostupné z https://mobilizujeme.cz/clanky/lenovo-ukazalo-budoucnost-ohebny-telefon-a-skladaci-tablet
Ukázka skládací klávesnice
Skládací Bluetooth klávesnice Mini,
dobíjecí přenosná, BT bezdrátová
skládací s dotykovým panelem pro tablety
Samsung, IOS, PC
Dostupné z https://www.lightinthebox.com/cz/prenosny-dvakrat-skladaci-bluetooth-klavesnice-bt-bezdra-
tova-skladaci-klavesnice-touchpad-pro-ios-android-windows-tablet_p6063278.html?prm=1.3.5.0
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
49
Projekční klávesnice
Laserová klávesnice EPIC Laser Keyboard
(vlevo), s integrovanou myší.
Laser této klávesnice promítá na stole
a obraz je zcela plochý.
Laserová klávesnice LK200S
(vpravo), hmotnost 150 gramů, rozměry
zařízení jsou 7 x 4,7 x 11,8 cm.
Dostupné z http://www.kancelarske-sluzby.cz/laserova-klavesnice-k-tabletum-epic-laser-keyboard-eng a
https://dotekomanie.cz/2016/02/laserova-klavesnice-recenze/
V souvislostí s nástupem mini PC je nutné se zmínit o Intel Optane. Jedná se o SSD ve
formátu přídavné karty do slotu PCI Express 3.0 ×4 nebo ve formátu U.2, resp. M.2.
(blíže např. na https://www.svethardware.cz/intel-uvadi-optane-pro-akceleraci-beznych-
pc/44168)
Intel Optane Memory 16GB M.2 80MM
SSD disk rozhraní M.2, PCIe
NVMe 3.0 x2, čtení až 900MB/s,
zápis až 145MB/s, 22x80mm,
kompatibilní s čipsety B250/
H270/ Z270 + Kaby Lake Core
CPU 7. generace
Dostupné na https://www.alza.cz/intel-optane-ram-16gb-d4845364.htm
Tato paměť není SSD diskem, jedná se spíše o cacheovací paměť která určitým způsobem
kapacitně nahrazuje operační paměť. Nejedná se však o klasickou RAM, která je volatilní,
(po vypnutí či restartu PC ztratí veškerá data). Intel Optane Memory není volatilní,
uložená data v ní zůstávají i po ztrátě napětí. Je osazena paměťovými čipy s technologií
3D Xpoint. Tato paměť je určena především pro kombinaci s klasickým HDD diskem. Je
určena především pro systémy s procesory Kaby Lake a novějšími řad Core i3, i5 a i7.
PRO ZÁJEMCE
Recenze, srovnání výkonu a testy lze nalézt např. na stránkách Alza.cz,
https://www.alza.cz/intel-optane-revolucni-ssd.
Intel Op-
tane
Vývojové trendy a mobilní IT
50
Blíže o technologii a NAND pamětech a technologii 3D Xpoint lze nalézt např., na
https://pctuning.tyden.cz/hardware/disky-cd-dvd-br/47047-intel-optane-32-gb-v-testu-
zrychlete-stary-disk-az-petkrat
2.2.2 TRENDY A INOVACE V SEGMENTU PROCESORŮ
Jak bylo zmíněno, důležitým trendem ve vývoji IT je mobilita, s ní souvisí i nízká energetická
náročnost. Zvyšování výkonu procesorů směruje do segmentu nízkoenergetického
hardware, zejména v kontextu IoE pak také do výkonných serverových aplikací umělé inteligence
a cloudového prostředí.
Předními výrobci procesorů ARM jsou Broadcom a Qualcomm, které v současnosti jednají
o sloučení. Většina mobilních zařízení, tabletů či mobilů, je vybavena těmito procesory.
V současnosti jsou však vyvíjeny i vysoce výkonně procesory ARM určeny právě pro
cloudové služby nebo pro servery. Procesory ARM dokonce směrují i do segmentu superpočítačů.
Společnost Cray, přední výrobce superpočítačů, plánuje tvořit nové superpočítače
na architektuře ARMv8 (64bit), na speciálně upravených jádrech na 14nm výrobní technologii,
využívající procesory ThunderX2. Měly by obsahovat 54 procesorových jader pracujících
na 3 GHz, šesti kanálový řadič pro paměti DDR4.
V současnosti uvedl na trh Qualcomm procesor Centriq 2400, vyráběný10nm technologií.
Je osazen 18 miliardami tranzistorů na ploše menší než 400 mm2
. Je tvořen celkem 48
vysoce výkonnými 64bitovými jedno vláknovými jádry ARM (Armv8-A), která budou pracovat
na 2,3 až 2,6 GHz. Qualcomm uvádí, že tato jádra jsou propojena obousměrnou segmentovanou
kruhovou sběrnicí, která pracuje s celkovou propustností 250 GB/s, K dispozici
bude 512 kB L2 cache, která bude sdílená páry jader a 60 MB L3 cache pro všechna
jádra. Systémová paměť může být až 768 GB. K dispozici je šesti kanálový paměťový řadič
pro DDR4 a 32 linek PCIe 3.0.
Zajímavým trendem může být i kombinace různých jader na jednom čipu. Firma MediaTek
uvedla mobilní procesor Helio X30 vyrobený 10nm technologií, který má dvě jádra
Cortex-A73 pracující až na frekvenci 2,8 GHz, čtyři jádra Cortex-A53 na 2,2 GHz a čtyři
jádra Cortex-A35 s maximem na 2 GHz. Dohromady 10 jader dokáže podle potřeby regulovat
výkon a spotřebu použitím vhodné kombinace jader.
Posun k procesorům ARM oznámil v roce 2020 rovněž Microsoft, který údajně pracuje
na vlastním návrhu procesorů ARM, které by používal ve svých datových centrech místo
řešení do Intelu. Kromě toho zvažuje také vlastní procesory pro počítače Surface.
Procesory Intel Atom byly v minulosti levné, nízkoenergetické procesory pro mobilní
zařízení s malými nároky na výkon. V současnosti přichází na trh řada C3000, která je tvo-
Procesory
ARM t
Intel Atom
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
51
řena v současnosti 20 typy, určenými pro IoE, pro síťová úložiště a sítě obecně a pro servery
a cloudová úložiště, obdobně jako nové modely ARM. Hlavním důvodem uvedení
nové řady Atomů je zejména nutnost konkurenčního produktu k procesorům ARM ve výpočetně
náročnějším prostředí s nízkými nároky na spotřebu.
Všechny procesory jsou vyráběné 14nm technologií (architektura Goldmont), mohou
obsahovat 16 procesorových jader a podporují ECC paměti. Je podporováno až 256 GB
operační paměti DDR4 v dvoukanálovém zapojení. SoC podle verze disponuje podporou
ethernetu s rychlostí 4 x 2,5 GbE až 4 x 10 GbE od Intelu, integrována je podpora virtualizace
Intel VT, podpora SATA 6 Gb/s, USB 3.0 a eMMC. Čipy pro IoT mají teplotní toleranci
v rozmezí -40 až +85 stupňů Celsia.
Modely určené pro síťové nasazení a IoT mají integrovaný systém hardwarového šifrování
pomocí Intel QuickAssist s rychlostí až 20 Gb/s.
Nejnižší model Intel Atom C3308 má 2 jádra na frekvenci 1,6 GHz a je určený pro IoT,
čemuž odpovídá TDP 9,5 W. Cenová relace se pohybuje do 1000 Kč.
Nejvýkonnější modely C3958 a C3955 pro serverové a síťové nasazení disponují 16
jádry, mají frekvenci 2 GHz a 2,1 GHz, TDP je 31 W, respektive 32 W. Cenová relace
modelů je do 15000 Kč.
PRO ZÁJEMCE
Bližší informace lze dohledat např. na https://www.svethardware.cz/cray-si-vybral-armpro-utok-na-trhu-superpocitacu/45518
nebo na https://www.svethardware.cz/qualcomm-
uvedl-na-trh-10nm-centriq-2400-s-18-miliardami-tranzistoru/45484.
Informace k procesorům Atom jsou dostupné na https://www.zive.cz/clanky/intel-pred-
stavil-20-novych-procesoru-rady-atom-maji-az-16-jader/sc-3-a-189104/default.aspx
Aktuální přehled desktopových procesorů lze dohledat na https://www. mapuje virtuální
objekty do reálného prostředí svethardware.cz/prehled-desktopovych-procesoru/22566.
Informace o 9. generaci Intel Core a osmijádrovém Core i7-9700K lze dohledat např. na
https://www.svethardware.cz/rysuje-se-9-generace-core-s-osmijadrovym-core-i7-
9700k/45598
Bližší informace vztahující se ke značení procesorů jsou např. na
https://www.zive.cz/clanky/nevyznate-se-ve-znaceni-procesoru-intelu-tady-mate-ta-
hak/sc-3-a-186152/default.aspx
Vývojové trendy a mobilní IT
52
2.3 Vývoj a inovace zařízení založených na existujících techno-
logiích
Podle prezentovaných aplikací a hardware na CES 2016 lze vývoj a inovaci nových
zařízení, vycházejících z existujících technologií vztáhnout k IoT a posunout do roviny,
kdy existuje teoretická možnost udělat chytré zařízení z čehokoli, na CES bylo předváděno
například chytré zrcadlo, které zobrazí zprávy, počasí či maily nebo chytré lžičky, počítající
kalorie. IoT se posouvá k praktické platformě chytrých domovů a měst.
Vývoj IoT a IoE podle americké výzkumné firmy Gartner3
, má v roce 2017 jednoho
společného jmenovatele, vytváření takzvané inteligentní digitální sítě (intelligent digital
mesh). „Jde v podstatě o podobný systém, jaký vidíme v dnešních populárních "chytrých
domácnostech", jen ještě povýšený na vyšší úroveň – přístroje všeho druhu budou ještě
více než dnes propojeny v obřích síťových systémech, v nichž spolu budou samostatně
komunikovat a vzájemně se řídit. To samozřejmě klade velké nároky jak na umělou inteligenci
a prostupnost sítí, tak třeba na platební či komunikační systémy. A v neposlední řadě
též na zabezpečení“.
V rámci posunu IoT k IoE nebude v budoucnu docházet pouze ke k propojení věcí, procesů
a lidí, předpokládá se implementace umělé inteligence a s tím spojená schopnost přístrojů
se učit, a to i v oblasti softwarové kooperace, např. Google i Microsoft vybavují pokročilými
systémy umělé inteligence své cloudové služby. Dále by v rámci IoE měly větší
roli začít hrát virtuální asistenční služby a virtuální umělá inteligence (prozatím např. ve
formě hlasových asistentů jako Siri a Cortana).
Samostatnou vizí související nejen s IoE je vytváření digitálních kopií, v praxi formou
softwarových klonů skutečných přístrojů, které mohou analyzovat a napodobit chování
techniky v reálném světě. Tyto technologie předurčují (např. v souvislosti s projektem
Microsoft HoloLens) další formu IoE, a to virtuálního IoE, který nejen propojuje věci, procesy
a osoby, ale rovněž umělou inteligenci a virtuální objekty.
2.3.1 KOMUNIKACE PRO PODPORU IOT, IOE
V souvislosti s IoT a IoE tedy vyvstává nutnost kvalitnějších komunikačních kanálů,
zejména zvyšování rychlosti bezdrátových technologií a vytváření alternativních páteřních
cest.
3
Převzato z https://www.tyden.cz/rubriky/veda/technologie/technologicke-trendy-pro-rok-
2017_406901.html
Softwarové
klony
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
53
V segmentu bezdrátových komunikací došlo k rozšíření standardu IEE 802.11, což je
standard pro Wi-Fi s dalšími doplňky pro lokální bezdrátové sítě (Wireless LAN, WLAN)
vyvíjený 11. pracovní skupinou IEEE LAN/MAN standardizační komise (IEEE 802). Standard
802.11ac zavedený v roce 2013 a uvedený do praxe v roce 2014 využívá pásma 2,4
GHz a 5 GHz. V současnosti dochází k implementaci standardu 802.11ad, který dále pásma
rozšiřuje o pásmo 60 GHz. Zejména IoE však bude vyžadovat další, nové standardy.
Obrázek 14 Standardy 802.11x
Na trhu se v současnosti již objevují zařízení, umožňující komunikaci standardem
802.11ad, například Alza.cz nabízí router TP-LINK Talon AD7200, jehož teoretická datová
propustnost je 7,133 Gb/s, především díky využití pásma 60 GHz, v němž přenáší až
4,6 Gb/s.
Router TP-LINK Talon AD7200
WiFi router 802.11a/b/g/n/ac/ad až
7200Mbps, Tri-Band (2.4GHz
800Mbps + 5 GHz 1733Mbps +
60GHz 4600Mbps ), 8x pevná anténa
+ 1x interní anténa, 3x USB
3.0, 1x GWAN, 4x GLAN
Router TP-LINK Talon AD7200
umožňuje poskytovat silné a stabilní
5GHz a 2.4GHz WiFi připojení.
Disponuje 32 anténami zformovaných
do speciálního anténního
pole pásma 60GHz, které zajišťují
koncentraci WiFi signálů
Dostupné z https://www.alza.cz/tp-link-talon-ad7200-d4691965.htm?o=5
Ještě většího význam mají technologie související s páteřní infrastrukturou. Zejména je
nutné vytvářet alternativní a nezávislé páteřní sítě.
Standard Rok vydání Pásmo [GHz]
Maximální rychlost
[Mbit/s]
původní IEEE 802.11 1997 2,4 2
IEEE 802.11a 1999 5 54
IEEE 802.11b 1999 2,4 11
IEEE 802.11g 2003 2,4 54
IEEE 802.11n 2009 2,4 nebo 5 600
IEEE 802.11y 2008 3,7 54
IEEE 802.11ac 2013 2,4 a 5 1000
IEEE 802.11ad 2012 2,4 , 5 a 60 7000
802.11 ac
802.11 ad
Vývojové trendy a mobilní IT
54
Společnost SpaceX si zaregistrovala značku Starlink, bude se jednat o vytvoření celosvětové
internetové sítě, zajišťované prostřednictvím satelitů. Celosvětová internetová satelitní
síť má být realizována prostřednictvím 4425 satelitů na nízké orbitě, a to celkem v 83 výškových
vrstvách mezi 1110 a 1325 km nad zemí, systém má být dokončen v roce 2024.
Satelity budou spojeny se tzv. základnami, budou tvořit páteř pro komunikaci, zatímco
koncoví zákazníci se budou připojovat právě prostřednictvím základen. Na rozdíl od jiných
satelitních sítí pro přístup k Internetu má mít Starlink zpoždění pouze okolo 25 ms a propustnost
do jednoho gigabitu.
PRO ZÁJEMCE
Oblast komunikací lze nalézt např. na https://www.svethardware.cz/spacex-za-dvaroky-vypusti-prvni-z-4425-internetovych-satelitu/44380,
dále pak na https://www.sve-
thardware.cz/celosvetova-satelitni-sit-spacex-bude-mozna-znama-jako-starlink/45209.
Informace o podmořských kabelech jsou dostupné např. na https://www.svethardware.cz/microsoft-a-facebook-uz-maji-nejrychlejsi-podmorsky-kabel/45237
a https://tech-
net.idnes.cz/google-podmorsky-kabel-internet-dah-/kratke-
zpravy.aspx?c=A160630_150254_tec-kratke-zpravy_dvz
S alternativní infrastrukturou souvisí i zvýšení propustnosti stávající infrastruktury,
zejména pak nutnost posílení páteřních podmořských kabelů. Otázka propustnosti úzce
souvisí i s bezpečností, např. v roce 2012 způsobil značné škody na infrastruktuře na východním
pobřeží USA hurikán Sandy, především v New Jersey a New Yorku, kde ústí
převážná část transatlantických kabelů. Došlo k narušení komunikace mezi celou Severní
Amerikou a Evropou a značnému omezení přenosu dat.
Společnosti Microsoft, Facebook a Telxius dokončily propojení mezi španělským Bilbaem
a Virginia Beach kabelem Marea, 6600 kilometrů dlouhým, v hloubce až 5,2 kilometrů.
V současnosti se jedná o kabel s nejvyšší datovou propustností propojující Spojené
státy a Evropou. Marea dokáže přenést 160 Tb dat za sekundu, nevede obvyklými místy
jako jiné kabely propojující Evropu s USA a plní současně funkci zálohy pro internetové
spojení s USA. Marea posiluje stávající komunikaci a propustnost mezi USA, Evropou i
Afrikou. (V současnosti mezi USA a Evropou proteče o 55 % více dat než prostřednictví
pacifických linek a o 40 % více dat než prostřednictvím latinskoamerických).
Projekt
Starlink
Projekt
Marea
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
55
Obrázek 15 Podmořský kabel Marea (vpravo) a část zbývající kabeláže (vlevo)
Vzhledem ke společnostem podílejícím se na projektu Marea lze soudit, že tyto společnosti
mají v úmyslu posilovat služby související s cloudovými službami a sociálními sítěmi,
u Microsoftu lze předpokládat očekávání nárůstu počtu uživatelů Bingu, Office 365,
Skype, Xbox Live či Microsoft Azure a s tím související vyšší nároky uživatelů na přenosová
data spojená s cloudovými službami, kabel Marea má tak pomoci uspokojit budoucí
poptávku. Kabel bude provozovat firma Telxius, která patří do španělské telekomunikační
skupiny Telefónica,
Obdobně firma Google společně s pěti asijskými firmami provozuje od roku 2016 kabelovou
síť mezi USA a Japonskem o kapacitě 60 Tb dat za sekundu prostřednictvím šesti párů
optických vláken. Výstavba byla ohlášena v srpnu 2014, vývoj a financování zajišťovalo
konsorcium FASTER, složené z šesti společností včetně Googlu. Cena projektu se pohybovala
okolo 300 milionů dolarů, délka z amerického Oregonu k Japonsku je 9000 km.
Z těchto informací je rozeznatelné riziko monopolizace Internetu a rozdělení majoritní komunikace
mezi malý počet významných komunikačních hráčů, což by vedlo ke zvýšení
rizika a možnosti „vypnutí“ Internetu, resp. možnosti cíleného snížení propustnosti Inter-
netu.
2.3.2 ROZŠÍŘENÁ A VIRTUÁLNÍ REALITA
Jedním z fenoménů současnosti je virtuální realita (VR), která nahrazuje vjemy z okolí
novými. Vidíme jiný svět kolem sebe, slyšíme jeho zvuky a jsme vytrženi z opravdové
reality. Ve většině případů se nejedná o nové technologie, ale spíše o využití možností výpočetního
výkonu stávajících počítačů, bezdrátových technologií a Internetových technologií.
VR bývá realizována pomocí headsetu a hardwarově výkonného PC nebo herní konzole
PlayStation 4.
Cílem VR je prezentovat fiktivní digitální svět v pokročilé simulaci včetně snímání vašeho
pohybu. Základem VR jsou tedy speciální brýle (headset s displeji, které pro každé
oko zvlášť promítají obraz), které detekují polohu hlavy a zabezpečují prezentaci stereoskopického
obrazu (pomocí dvou malých obrazovek, resp. dvou výřezů obrazu). Obraz
bývá doplněn prostorovým zvukem, v současnosti jsou ve vývoji prostředky pro realizaci
dalších vjemů, např. oblek s elektromagnetickými impulsy. Iluzi přenesení do virtuálního
Kabel Go-
ogle
Virtuální
realita (VR)
Vývojové trendy a mobilní IT
56
světa umocňují další senzory, které snímají pohyb hlavy a údaje v reálném čase přenášejí
do aplikace nebo hry. Interakci s prostředím ve virtuálním světě pak zajišťují další ovladače
v ruce uživatele. Virtuální brýle v současnosti vyrábí několik velkých společností jako je
Oculus, HTC, Samsung nebo Google.
Současné trendy virtuální reality směrují k využití mobilních telefonů a příslušných aplikací
prostřednictvím speciálních brýlí. Tato forma VR je nepoměrně levnější, podle Alza.cz
je důležité mít alespoň Full HD rozlišení, čtyř jádrový procesor, pohybové senzory akcelerometr
a gyroskop, což je v drtivé většině dnešní technologický standard, dále je nutná
speciální aplikace, která prezentuje VR ve dvou samostatných oblastech displeje.
Za jednu z prvních, prakticky využitelných technologií souvisejících s virtuální realitou,
lze považovat projekt Google Glass. Google Glass patří do kategorie nositelných technologií,
tzv. Wearables. V tomto případě se však nejedná o simulaci virtuální reality ale o
jakési informační okno zobrazované před očima pomocí projekce na speciální projekční
plochu, realizované nositelným počítačem s náhlavním (head-up) displejem. Google označuje
tuto technologii spíše za rozšířenou realitu.
AR oproti VR pracuje s okolím a mapuje virtuální objekty do reálného prostředí. Informace
poskytované uživateli jsou kombinací informací hands-free formátu smartphonů,
a komunikace s internetem prostřednictvím hlasových příkazů. Reálný svět dotvářely virtuální
prvky, brýle mohly skrytě nahrávat videa, což kolidovalo s ochranou osobnosti.
Tento problém je však obecným problémem mobilních záznamových prostředků (kamery
v autě apod.).
Technologie Google Glass
Zobrazení dat odpovídá displeji s
úhlopříčkou 63,5 cm (1 280 × 720
bodů) ze vzdálenosti 2,5 metru. Fotoaparát
má rozlišení 5 megapixelů, video
720p. 16 GB vnitřní paměť (uživatelská
12 GB), wi-fi standardu b/g,
Bluetooth 4. Aplikace, pro konfiguraci
pro Android 4.0.3 a vyšší.
Dostupné z https://mobil.idnes.cz/google-glass-c91-
/mob_tech.aspx?c=A130416_151154_mob_tech_ram
Google Cardboard s aplikací
TextGoogle
Glass
Rozšířená
realita
(AR)
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
57
ColorCross CardBoard (alza.cz)
Brýle pro virtuální realitu včetně
magnetického tlačítka, NFS, pro telefony
s úhlopříčkou 4-5.5"
Cena na alza.cz v listopadu 2017 139
Kč
Dostupné na https://www.alza.cz/gaming/colorcross-cardboard-d4020191.htm#prislusenstvi
Lenovo Explorer
Brýle pro Windows Mixed Reality,
2x LCD 2.89" rozlišení až
2880x1440, 90Hz, HDMI 2.0, USB
3.1 Gen 1, Bluetooth 4.0, 4x AA,
kompatibilita Windows 10
Cena na Alza.cz v listopadu 2017
11999 Kč
Dostupné na https://www.alza.cz/gaming/lenovo-explorer-d5104470.htm
Google uvedl své brýle v testovacím provozu v roce 2013, vzhledem k malé prodejnosti
Google tento projekt v roce 2015 ukončil.
O vysokém potenciálu této technologie svědčí fakt, že Google ohlásil aktualizaci, která
přináší podporu Bluetooth, takže k brýlím lze nyní připárovat například ovládací zařízení,
jako jsou myš nebo klávesnice. Nová verze má označení XE23. Rovněž Apple oznámil na
rok 2018 uvedení vlastních brýlí pro VR a AR.
PRO ZÁJEMCE
Bližší informace o projektu Google CardBoard a ukázky aplikací pro VR na mobilním
telefonu najdete např. na https://www.svetandroida.cz/google-cardboard-prvni-pohled-
201409/ nebo na https://vr.google.com/cardboard/
O VR lze nalézt na Internetu spoustu informací, můžete si prostudovat základy VR např.
na https://doupe.zive.cz/clanek/vzhuru-do-jinych-svetu-aneb-jak-funguje-virtualni-realita.
Google
XE23
HoloLens
Vývojové trendy a mobilní IT
58
Kombinací VR a AR, založené na integraci VR do AR, přináší Microsoft HoloLens.
Technologie je některými odborníky označována jako holografická (zařízení, které zobrazuje
interaktivní trojrozměrné objekty v běžné realitě). Microsoft popisuje technologii jako
mixovanou realitu, která přináší možnosti virtuální teleportace označené jako holoportace.
Projekt vychází z mapování objektů do reality, kdy největším problémem je prostorová
stabilizace namapovaného prostředí s reálným prostředím při pohybu obrazu.
Microsft tento produkt představil v San Franciscu na konferenci BUILD 2015, označil
je jako brýle budoucnosti, které mají do reálného světa kolem nás vložit ten virtuální s ho-
logramy.
Obrázek 16 Microsoft HoloLens - brýle pro mixovanou realitu
Microsoft HoloLens obsahují jednoduchý průhledový displej (HUD). Brýle inteligentně
mapují okolní prostor a chápou gesta, pohyby, pohled očí i hlas uživatele, což umožňuje
pracovat s obsahem a informacemi přirozenými gesty a pohyby, tedy způsobem, jaký je
přirozený v klasické realitě. Digitální svět je namapovaný do skutečného a stává se jeho
součástí, stejně jako fyzické objekty v okolí. Průhlednost displeje umožňuje trvalou pozornost
a kontrolu nad okolním světem, čímž překonává zejména displeje mobilní elektroniky
i klasické displeje VR, které způsobují ztrátu pozornosti a kontroly nad realitou, uživatel
neví, co se děje v okolí.
Potřebný výpočetní výkon a hardware je implementován do helmy. Helma má hmotnost
579 gramů, uchycení zabezpečuje polstrovaný prstenec, který přilehne k hlavě a hmotnost
rovnoměrně rozloží. Náhlavní prstenec se následně přitáhne zadním kolečkem, obdobně,
jako např. na cyklo přilbě. Brýle musí být fixovány poměrně těsně, protože pro správné
zobrazení musí být fixována vzdálenost očí.
Brýle jsou vybaveny 32bitovým procesorem Intel Atom 14 nm technologie, nejsou
známé další parametry procesoru, vzhledem k vývoji procesorů Atom se bude jednat pravděpodobně
o řadu architektury Goldmont s podporou ECC pamětí. Výkon procesorů Atom
Inteligentní
ma-
pování
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
59
je spíše průměrný, v některých případech nejsou schopny konkurovat výkonným ARM procesorům,
proto je mimo vestavěného grafického procesoru (GPU) součástí hardware ještě
další, 24 jádrový procesor HPU (Holographic Processing Unit), který dokáže zpracovat až
bilion operací za vteřinu. HPU obsahuje SRAM cache o velikosti 8MB a 1 GB DDR3
RAM. Zpracovává vstupy ze senzorů a kamer a zajišťuje, aby všechny hologramy vypadaly
přirozeně a byly fixovány na svém místě v reálném světě tak, jako skutečné objekty, tj. aby
při pohybu nevznikaly žádné prodlevy nebo zpoždění.
Brýle mají dále k dispozici 2 GB RAM a 64 GB paměti pro uživatelská data, jsou osazeny
operačním systémem Windows 10. Napájení je zajištěno akumulátorem zabezpečujícím
chod cca 3 hodiny, který lze klasicky nabíjet přes mikro USB. S okolím se brýle propojují
přes Wi-Fi nebo Bluetooth.
Brýle disponují prostorovým zvukem zabezpečovaným několika reproduktory zabudovanými
do prstence přiléhajícího k hlavě, čímž nedochází k přenosu zvuku do okolí.
Pro zachycení hlasových pokynů slouží soustava mikrofonů, dále lze hardware rozšířit
o senzory pro snímání rukou pro hmatové vjemy s hologramem (umožní uživateli „doslova“
sáhnout na hologram) a ovládání přirozenými gesty. Ke snímání pohybu slouží rovnou
čtveřice kamer, vždy dvě na každé straně, přičemž každá z nich pod jiným úhlem. Další
kamera slouží na měření hloubky ostrosti, přesněni řečeno, identifikuje, jak daleko od předmětů
jste. Pro video hovory, interakci a sdílení reality slouží 2Mpx kamera, natáčení videa
zvládá v HD rozlišení.
Aby byl dojem z hologramu přirozený, snímají brýle neustále uživatelovu aktivitu pomocí
akcelerometru, gyroskopu a magnetometru, což Microsoft označuje jako IMU (inerciální
jednotka měření), která má zajistit to, že brýle pochopí to, kam se zrovna díváte, nebo
kam se pohybujete. Ostrost a kvalitu hologramů podle okolního osvětlení zabezpečuje senzor
okolního osvětlení.
Nejvýraznější částí brýlí je vizor, na který se prostřednictvím dvou projektorů s HD
rozlišením promítají hologramy. Vizor je téměř zcela průhledný a zatmavení je minimální.
Okolní realita je viditelná bez omezení. To je hlavní rozdíl oproti brýlím virtuální reality,
které reálný svět eliminují a zobrazují pouze virtuální. Koncepce Microsoftu umožňuje,
aby byly hologramy přirozeně vloženy do reálného světa a oba světa byly propojené.
PRO ZÁJEMCE
Další informace o HoloLens lze získat např. na https://mobilenet.cz/clanky/vyzkouselijsme-microsoft-hololens-s-hologramy-vsude-kolem-19969,
dále např. na https://mobilenet.cz/clanky/vr-uz-je-nuda-vyrobci-se-nyni-snazi-dohnat-microsoft-hololens-33054
nebo
na https://mobilenet.cz/clanky/znovu-jsme-vyzkouseli-microsoft-hololens-a-opet-to-byl-
zazitek-31037.
Vývojové trendy a mobilní IT
60
Obdobně Google s Lenovem oznámili práci na projektu Tango 3D, který má nastartovat
novou generaci cenově přístupných přístrojů, jež bude možné používat k mapování interiérů,
rozšířené realitě a mnoha dalším účelům. V rámci projektu Tango se vývojáři Google
pokusili navrhnout řešení, které dokáže vnímat svou polohu v prostoru a v reálném čase ji
identifikovat a zpracovávat. Telefon či tablet s dostatečným výpočetním výkonem specializovaným
na zpracování vizuálních dat, dokáže následně vytvářet 3D modelování v reálném
prostředí. Pro VR vyvinul Google aplikaci Daydream.
2.4 Vývoj nových technologií
Stávající vývoj je limitován technologickými a materiálovými možnostmi. Předpokládá
se, že možnosti výroby počítačů na křemíkové bázi se posunuly k limitu lidských schopností
a stávající technologie má fyzikálně dané hranice: pod jisté rozměry se obvody zmenšit
nemohou. Rovněž stávající principy zpracování informací založených na binární podobě
informace využívající jako jednotku informace Bit. Problém se dá obejít několika způsoby,
ale tím nejodvážnějším je snaha o vývoj tzv. kvantových počítačů.
Současně existují koncepty počítačů vyvíjených na jiné, než křemíkové bázi, např. uhlíkové
počítače či organické počítače, membránové počítače nebo dokonce počítače na bázi
DNA.
2.4.1 QUBIT
Kvantový bit (Qubit) je jednotka kvantové informace. U všech současných (klasických)
počítačů je základní jednotka informace „bit“, jehož stav je definován hodnotou 1 nebo 0.
Posloupnost několika qubitů nazýváme kvantový registr. Osm spojených qubitů tvoří
qubyte.
Qubit může nabývat hodnot 1 a 0, ale současně i libovolné hodnoty mezi tím, tedy stavy
„ani 1 ani 0“. Logické stavy qubitu se proto označují symbolem |0⟩ a |1⟩. Qubit zahrnuje
navíc všechny superpozice a|0⟩+b|1⟩. Superpozice znamená, že nelze jednoznačně rozhodnout,
zda má hodnotu 0, nebo 1, uvažujeme pak, že má současně hodnotu 1 i 0, kvantový
stav může nabývat zároveň všech svých hodnot. Konkrétní hodnotu |0⟩, nebo |1⟩ nabude
teprve v okamžiku měření.
Někteří autoři demonstrují kvantový stav na imaginárních číslech, kdy, zjednodušeně
řečeno, číslo má dvě složky, reálnou, udávající jeho reálnou hodnotu a imaginární, udávající
jeho umístění v prostoru.
Tango 3D
Daydream
Kvantový
bit
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
61
Základní práce s kvantovými informacemi je založena na neurčitosti informace a kvantových
jevech plynoucích z vlnové povahy kvantových jevů. Pro pochopení kvantové povahy
je uváděn tzv. dvouštěrbinový experiment, kdy je dokázáno, že světlo, které prochází
dvěma štěrbinami, není na stínítku soustředěno do dvou míst za jednotlivými štěrbinami,
ale je díky interferenci rozloženo do více míst (viz obrázek 5).
Klasický bit má dva stavy – 0 nebo 1. S nimi pracují tranzistory, které napětí propouští
nebo nikoli. Qubit funguje na stejném principu, jeho hodnota je ale uložena v kvantových
vlastnostech částice. Vzhledem k tomu, že částice může mít 2^N
kvantových stavů (superpozice),
lze pro data využít obrovské množství prostoru. Oproti klasickému chápání informace
je zde ale vlastnost kvantové mechaniky – až do okamžiku měření se přenáší oba
stavy – tedy nula i jednička – zároveň.
Obrázek 17 Kvantová teorie, vlnová povaha informace, interference
Dvoustavový systém, který představuje kvantový bit, je možné názorně zobrazit jako
vektor v tzv. Riemannově kouli s umístěním v počátku souřadnic (viz obrázek 6). V něm
je |1⟩ reprezentována jako vektor směřující k severnímu pólu, |0⟩ k jižnímu. Z úhlu, který
vektor svírá, se svislou osou je možné vyčíst poměrné zastoupení |1⟩ a |0⟩ ve stavovém
vektoru. Úhel, o který je vektor otočen kolem svislé osy se nazývá fáze, která nemění poměr
|1⟩ a |0⟩, ale je významná vzhledem k jevu kvantové interference.
Vývojové trendy a mobilní IT
62
Obrázek 18 Reprezentace dvoustavového systému: na obrázku vlevo je znázorněn
doposud neměřený stav Qubitu, v němž jsou v určitém poměru zastoupeny stavy |1⟩
a |0⟩, na prostředním obrázku je pak vlastní stav |1⟩ a vpravo stav |0⟩
2.4.2 KVANTOVÝ POČÍTAČ
Klasický počítač pracuje tak, že algoritmus řeší jako konečnou sekvenci příkazů realizovaných
jako posloupnost instrukcí, sekvenční přístup znamená řešení problému stylem
krok-za-krokem. Kvantový počítač postupuje sekvenčně, krok je však realizován kvantovým
výpočtem.
Klasický počítač musí při výpočtu či řešení algoritmu čekat na úplné informace na
vstupu, aby mohl začít řešit úlohu, kvantový počítač má vstupy neurčité, proto má počáteční
stav úlohy teoreticky již v určité fázi řešení, čímž je výpočet složitých algoritmů mnohonásobně
rychlejší než u nejrychlejších klasických počítačů. Neurčitost však současně
znamená, že nelze zjistit hodnoty průběhu výpočtu, protože bychom z neurčité hodnoty
vytvořili určitý stav a tím bychom zneplatnili kvantový výpočet.
Mezi základní operace kvantových počítačů patří kvantová interference qubitů, což je
vzájemné ovlivňování stavu qubitů, kdy dojít k vzájemnému vyrušení stavu qubitů, nebo
naopak k zesílení pravděpodobnosti jejich stavu. Další operací je kvantové provázání (propletení)
qubitů (entaglement), což je forma korelace mezi částicemi, kdy dvě provázané
částice vzájemně přejímají svoje vlastnosti.
Praktická realizace je poměrně komplikovaná, existují dohady, zda realizované kvantové
počítače jsou reálnými kvantovým počítači nebo pouze simulací a jsou to pouhé emu-
látory.
První 2 qubitový kvantový procesor na světě fungující na bázi elektroniky sestrojili
v roce 2009 vědci, vedení profesorem Schoelkopfem z Yale University, jednalo se o konkrétní
model, nikoli matematickou reprezentaci.
Mezi první počítače označované za kvantové patřil 5 qubitový počítač společností IBM
z roku 2000 určený pro testovací účely této technologie. V roce 2007 existoval už 16 qubitový
počítač a v roce 2011 byl představen první, 128 qubitový, komerční, kvantový počítač
D-Wave One, jehož procesor je vyrobený ze supravodivých kovů. V roce 2013 došlo ke
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
63
komerčně průlomovému kroku, kdy americká vesmírná agentura NASA koupila ve spolupráci
s Googlem počítač firmy D-Wave,
Stále však přetrvávaly pochybnosti o výkonu a využitelnosti, odborníci se neshodli, zda
opravdu jde o první praktický příklad této technologie nebo zda se jedná o emulaci. Počítač
stojí 15 milionů dolarů.
Při testování výkonnosti, kdy byl kvantový počítač D-Wave s 442 qubitovým čipem
(V5, Vesuvius) výkonnostně srovnáván se sedmi pracovními stanicemi Lenovo D20 se čtyř
jádrovými procesory Xeon X5550 na frekvenci 1,6 GHz a 16 GB operační paměti, byl
klasický počítač složený z Xeonů a běžného testovacího softwaru s operačním systémem
Linux i pětkrát rychlejší, kvantový zase našel více tzv. „dobrých řešení“.
Při specializovaných úlohách optimalizace byl kvantový počítač 3 600x rychlejší, než
klasická počítačová sestava. Nutno však dodat, že kvantový počítač byl složený z tzv. optimalizátoru,
který disponoval dvěma čtyř jádrovými Xeony, starajícími se o propojení
a zpracování dat z kvantového čipu.
Následný model D-Wave Two obsahoval kvantový čip s 512 Qubity. V roce 2015 generace
D-Wave 2X disponovala kvantovým čipem s více než tisícovkou Qubitů. Díky tomu
dokázal počítač v jednu chvíli analyzovat až 21000
možností, což je více možností, než je
počet částic ve známém vesmíru.
Podle informací z roku 2017 je připravený vyrobit reálný Qubitový počítač (nikoli emulaci)
i Microsoft.4
Ze stejného zdroje pochází i informace, že IBM sestrojilo 50 qubitový
procesor, který běží při teplotě -273,135 °C.
4
Dostupné z https://vtm.zive.cz/clanky/microsoft-jsme-pripraveni-vyrobit-prvni-kvantovy-pocitac/sc-870-
a-185007/default.aspx
Kvantový
počítač D-
Wave
Vývojové trendy a mobilní IT
64
Obrázek 19 Kvantový počítač
PRO ZÁJEMCE
Pro doplnění informací o kvantových počítačích a Qubitu doporučuji https://vy-
voj.hw.cz/teorie-a-praxe/trendy/kvantovy-pocitac-princip-funkce-mozne-pouziti.html,
dále http://vtm.e15.cz/kvantovy-pocitac-se-utkal-s-dnesnimi-procesory-zvitezil nebo např.
https://technet.idnes.cz/kvantovy-pocitac-za-ctvrt-miliardy-d6e-
/veda.aspx?c=A130517_115931_veda_mla
Informace o druhé řadě kvantového počítače Dave jsou dostupné např. na
https://www.zive.cz/clanky/d-wave-2x-nova-generace-kvantoveho-pocitace/sc-3-a-
179417/default.aspx
Dvou štěrbinový experiment (Youngův experiment) lze nalézt např. na
https://www.youtube.com/watch?v=ODLRz-0KBBU, odkud je rovněž použitá část demonstrativního
obrázku.
K ZAPAMATOVÁNÍ
Kvantová koherence – zabývá se myšlenkou, že všechny objekty mají vlastnosti podobné
vlnám. V případě, že je vlnová povaha objektu rozdělena do dvou vln, mohou obě
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
65
vlny vzájemně (koherentně) interagovat tak, že vytvoří jediný stav, který bude superpozicí
jejich dvou stavů.
Kvantová superpozice – tvoří základní princip kvantové mechaniky. Uvádí, že libovolné
dva či více kvantových stavů lze sčítat, čímž vznikne nový, platný kvantový stav.
Kvantová provázanost – jedná se o fyzikální jev, ke kterému dochází, když jsou skupiny
částic generovány, interagují nebo sdílejí prostorovou blízkost tak, že kvantový stav
každé jedné částice nemůže být popsán nezávisle na stavu ostatních částic.
Kvantový počítač vs. klasický počítač: základní rozdíly
• Klasické počítače používají bity ve formě tranzistorů, které nabývají hodnot 1
nebo 0. Kvantové počítače používají Qubity (proton, elektron), které mohou nabývat
hodnot 1, 0 nebo současně obou hodnot v takzvaném stavu superpozice.
• Kvantové počítače jsou díky vlastnostem kvantové mechaniky schopny některé
problémy počítat mnohem rychleji než klasické počítače (např. kryptografické
problémy).
• Klasické počítače mohou na rozdíl od kvantových libovolně kopírovat data.
• Klasické počítače pracují ve své podstatě bez chyb. Kvantové počítače mohou
při výpočtech nebo provádění operací chybovat, a je proto nutné neustále kontrolovat
správnost prováděných operací.
2.4.3 DALŠÍ POČÍTAČOVÉ TECHNOLOGIE
Optické počítače a nanotranzistory
Současné křemíkové procesory pracují s elektrickou energií. Jejich efektivita ale není
dokonalá, takže vznikají velké ztráty v podobě přeměny na teplo. Vzhledem k tomu, že
stávající technologie pracují na základě pohybu elektronů, je jedním z důvodů zmenšování
čipů minimalizace drah, které po kterých se elektrony pohybují. Stávající technologie pro
výrobu tranzistorů se pohybují na úrovni 10 nanometrů. I přes technologická omezení lze
předpokládat zvládnutí výroby extrémně malých tranzistorů, které pracují s jedním nebo
dvěma elektrony, v současnosti existuje experimentální model s tranzistorem 1,5 nm, který
pracuje pouze s jediným elektronem. Jedním z velkých omezení je využívání metalického
spojení počítačových komponent, které začíná být vzhledem k propustnosti nedostatečné.
Logicky tedy vyvstala otázka, zda místo zmenšování vzdáleností nelze zvýšit rychlost pohybu,
tedy zvýšit rychlosti přenosu signálu. Protože nejrychleji pohybující se částicí je foton
(u fotonů dosahuje 300 tisíc kilometrů za sekundu, u elektrického proudu ve vodiči se
Vývojové trendy a mobilní IT
66
tomuto číslu blíží), nabízí se konstrukce fotonových, resp. optických počítačů. Princip optických
počítačů je obdobný principu elektronických počítačů, pouze se pohybují částice
světla, fotony. Další výhodou optických systémů je oproti elektronickým dále lepší propustnost
cest, menší energetické ztráty a tepelné zatížení, které může dále elektrony zpomalovat.
U optických, respektive optoelektronických systémů je největším problémem, že
na rozdíl od elektronů fotony vzájemně nereagují. Z toho důvodu je obtížnější se světlem
pracovat. Řešení, které by bylo založeno čistě na optické bázi, by využívalo světelné čipy
pracující pouze s fotony; včetně přenosu dat mezi dalšími částmi počítače. To je však v současnosti
komplikované, např. z důvodu praktického omezení daného velikostí součástek,
které světlo směrují, i když nanolasery a nanotranzistory jsou známy od počátku století.
Vývoj v oblasti optoelektroniky se v současnosti proto orientuje na napodobení klíčových
součástek elektronických počítačů. Společnosti Fujitsu se podařilo úspěšně vyrobit
hybridní řešení5
, kdy na křemíkový čip navazují optické cesty. Křemíková fotonika tedy
funguje tak, že v elektronických obvodech nepřenáší informaci elektrony, ale fotony, zpracování
je však prováděné prostřednictvím elektronů. Fotonické mikročipy představují,
podle zástupců firmy Fujitsu, obrovský skok ve výpočetní technice.
Tvorba plně fotonových počítačů pokročila, základní technologie a komponenty se podařilo
laboratorně napodobit a vyrobit. Protože základem stávající elektroniky je tranzistor,
proto se pozornost soustřeďuje hlavně na něj. Princip tranzistoru spočívá v tom, že dva
proudy elektronů spolupracují na vytvoření jednoho výsledného proudu na základě pravidel
logiky.
Na následujícím obrázku je schéma tranzistoru pracujícího na úrovni elektronu, zjevné
jsou tři vodiče (zeleně), které směřují do prostřední zelené části. Podle stavu vodičů dojde
k přechodu nebo naopak k izolaci elektronu přes středový blok z jednoho vodiče na druhý.
Obrázek 20 Průřez tranzistorem 1,5 nm. Zdroj: University of Pittsburg
5
Čerpáno z http://vtm.e15.cz/fujitsu-vyrobilo-opticke-spojeni-pro-kremikove-cpu
Tranzistor
na úrovni
práce s
elektro-
nem
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
67
Jak bylo zmíněno, fotony nedokážou vytvářet obdobné interakce. Pokrok v oblasti křemíkové
fotoniky, umožnil vývoj polarizačního děliče paprsků (rozdělí tok paprsků světla
do dvou samostatných informačních kanálů) o rozměrech 2,4 x 2,4 mikronu. Současně se
v roce 2007 na Harvardské univerzitě podařilo nasimulovat optický tranzistor („optistor“)
pomocí polovodičových nanovláken, kdy jsou stavy měněny fotonem. K přepnutí stavu
stačí podle vědců jediný foton. To by mohlo umožnit stavbu velmi výkonných počítačů,
pamětí, elektroniky i materiálů. Dalším problémem optických členů je obousměrný pohyb
světla, kdy nelze vyloučit zpětné ovlivnění čipu na výstupu. Řešením jsou usměrňovače a
izolátory, které jsou již laboratorně testovány6
.
Obrázek 21 Grafické znázornění optického obvodu a kvantové provázání procházejících
fotonů
Zdroj: University of Bristol, převzato z http://vtm.e15.cz/kvantovy-svetelny-cip-ktery-lze-preprogramovat
V současnosti je vyvíjen i kvantový optický čip.
PRO ZÁJEMCE
Informace o nanotranzistorech lze čerpat z http://vtm.e15.cz/nanotranzistor-zpusobiprevrat-v-elektronice,
informace o optických a dalších technologiích si můžete dále rozšířit
na https://www.cnews.cz/budoucnost-pocitacu-x-laserove-kvantove-a-dna/
Dále doporučuji zájemcům prostudovat např. https://cdr.cz/clanek/prulom-v-oblastikremikove-fotoniky-slibuje-az-milionkrat-rychlejsi-pocitace
nebo http://vtm.e15.cz/dule-
zity-milnik-pro-tvorbu-svetelnych-cipu-prekonan
O kvantovém optickém čipu lze zjistit informace např. na http://vtm.e15.cz/kvantovy-
svetelny-cip-ktery-lze-preprogramovat
Chemické a biologické počítače, DNA počítače
6
Blíže např. v http://vtm.e15.cz/dulezity-milnik-pro-tvorbu-svetelnych-cipu-prekonan
Vývojové trendy a mobilní IT
68
Specifické místo mezi výpočetními technologiemi zaujímají chemické a biologické počítače.
U nich většinou není primární výkon, ale dokonalé přizpůsobení prostředí, ve kterém
mají fungovat. Neřeší zpravidla konkrétní algoritmy ale spíše je podstatná odezva na
vstupy, obdobně, jako tomu bylo u analogových počítačů. Chemické počítače fungují principu,
kdy molekuly polymerů, mění svou vnější podobu na základě chemických reakcí,
biologické procesy jsou určené například pro výpočty postavené na buněčných metabolických
procesech. Chemické sloučeniny simulují změny a reakce prostřednictvím složek
směsí různých koncentrací, výpočty a výsledky jsou dány koncentrací po smíchání různých
poměrů látek. Tímto způsobem nemusí výpočty probíhat jedno vláknově (jako v elektronickém
počítači), ale v několika směrech a vrstvách najednou. Fungování takového počítače
pak připomíná procesy, probíhající v mozku. Příkladem je chování obarvené kapaliny
nalité do jiné, kdy prostupování obou složek připomíná tvorbu mraků nebo růst houby.
Klasické počítače pracují se součástkami, uspořádanými do vyrobených obvodů. Chemický
počítač v ideálním případě nic takového potřebovat nebude. Rozlitím chemického počítače
do dvou nádob vzniknou dva samostatně fungující systémy s menší výpočetní silou. Mnohem
blíž realitě jsou biologické počítače, označované také jako molekulární nebo DNA
technologie. S nadsázkou se dá říct, že DNA počítače existují miliardy let uvnitř všech
živočichů a rostlin. Molekuly DNA jsou v prostředí pro výpočty propojeny do komplexu,
který funguje jako řídící a paměťová složka. V DNA počítačích je jako paměťové médium
pro uchovávání informací i jako procesor sloužící k provádění výpočtů využito molekul
nukleových kyselin. V roce 2003 se podařilo izraelským vědcům vyvinout DNA komplex,
tedy biologický počítač vytvořeným člověkem. Další počítače DNA v řadě byly označeny
MAYA a MAYA-II prozatím zvládají pouze jednoduché algoritmy. Předpokládá se, že
systémy založené na DNA by mohly vést ke vzniku nedeterministického chování Turingova
stroje a tím by byly dány základy zcela nového typu počítače. DNA počítač lze v
současnosti definovat jako systém pro řešení příslušně formalizovaných úloh, zejména takových,
které vedou k mnoha řešením a alternativám, z nichž hledáme řešení vyhovující
zadaným podmínkám. Jedná se o úlohy obtížně vyčíslitelné, kdy se namísto sofistikovaného
algoritmu požívá metoda „hrubé síly“. Např. prolamování šifrovacích algoritmů v
současnosti znamená testování všech možností. Na DNA počítači budou všechny alternativy
reprezentovány různými molekulami DNA, řešením bude mezi nimi výběr jedné, splňující
podmínky. Existují vědecké publikace a studie informující o představení komunikačního
systému, který dokázal přenášet genetické informace mezi jednotlivými buňkami,
který byl předveden týmem pod vedením Jerome Bonneta, současně existují informace o
záznamu až 700 TB dat do jednoho gramu DNA.
Biologický tranzistor
V segmentu biologických počítačů lze předpokládat, že do jisté míry může zůstat zachována
základní koncepce založená na polovodičových tranzistorech, obdobně jako u optických
počítačů by potom zůstal základním stavebním kamenem tranzistor na biologické
bázi. Vědcům se již v minulosti podařilo vyvinout klíčové součásti, které jsou nutné pro
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
69
stavbu organického počítače, zejména biologický tranzistor (Transcriptor7
), který dokáže
provádět logické operace a zesilovat signál. Pro stavbu počítače v moderním pojetí je nutné
mít k dispozici tři hlavní funkce, respektive části. Informace je nutné ukládat (a číst), přenášet
je a zpracovat prostřednictvím logických operací. Biologické počítače se vzhledem
ke své teoretické velikosti a biologické povaze budou využívat především v medicíně, kdy
v kombinaci s nanoroboty mohou významně přispět k novým formám léčby.
Uhlík místo křemíku, nanotrubice
Již po desetiletí probíhá vývoj počítačových procesorů používáním čím dál menších a
hustěji osázených křemíkových tranzistorů. Nespolehlivost těchto součástek při velikostech
menších než 10 nanometrů nutí vědce hledat jiné řešení. V současnosti existuje koncept,
který namísto křemíkových tranzistorů uhlíkové nanotrubice o průměru 1-2 nanometrů,
tedy jediného uhlíkového atomu. Prototyp obsahoval pouhých 178 tranzistorů (oproti
miliardám v současných IT) a zvládal jen velmi jednoduché úkoly. Výhodou uhlíkového
počítače jsou malé rozměry dané využitím nanotechnologií a s tím související nízká spotřeba.
Samozřejmě, že technologií je daleko více, existují i další možnosti. Každá struktura,
která umí pracovat s informacemi, se může stát počítačem svého druhu. Existují studie a
projekty s genetickými tranzistor pracující uvnitř buněk či studie membránových počítačů
využívajících povrchové napětí kapalin. Souhrnně lze říci, že schopnosti křemíkových počítačů
mají své limity, vývoj směruje do segmentu jiných anorganických materiálů,
zejména uhlíku, je snaha využívat, respektive kopírovat živé organismy a využívat duální
povahu světla, ať ve formě fotonu nebo ve formě kvantové energie. Vývoj nových materiálů
vede jednoznačně k nanotechnologiím.
PRO ZÁJEMCE
Opět si zájemci mohou nastudovat více informací o zmiňovaných technologiích, např.
na http://vtm.e15.cz/biologicky-tranzistor-bude-zaklad-organickeho-pocitace,
dále na http://www.stoplusjednicka.cz/uhlik-misto-kremiku-jak-budou-vypadat-poci-
tace-budoucnosti,
na http://vtm.e15.cz/biologicky-tranzistor-bude-zaklad-organickeho-pocitace,
na http://www.tyinternety.cz/ostatni/uhlik-ma-brzy-zmensit-a-zrychlit-pocitace-i-inter-
net/,
na http://technet.idnes.cz/pocitac-z-uhlikovych-nanotrubicek-dtc-
/veda.aspx?c=A130930_140103_veda_mla,
na http://zoom.iprima.cz/clanky/pocitac-z-uhlikovych-nanotrubic-ma-byt-rychlejsi-lev-
nejsi-i-chladnejsi
nebo na http://zoom.iprima.cz/clanky/pocitac-z-uhlikovych-nanovlaken-je-tady-uz-ted-
se-vyrovna-kremikovym-kolegum
7
Blíže je technologie popsána na http://vtm.e15.cz/biologicky-tranzistor-bude-zaklad-organickeho-pocitace
Vývojové trendy a mobilní IT
70
SHRNUTÍ KAPITOLY
Kapitola měla představit základní počítačové komponenty a nové trendy a technologie.
Je nutné si uvědomit, že nové technologie nejsou jen inovací stávajících, že problém nelze
zúžit do nabídky novinek na trhu, například nových řad počítačů či telefonů. Jak bylo zmíněno,
nové trendy vycházejí ze tří rovin, Ty nejběžnější inovace jsou dány vývojovými
koncepcemi jednotlivých firem, není však jisté, zda se plánované nové modely a technologie
osvědčí a budou úspěšné. O tom nás přesvědčila historie firmy Nokia, kdy technologický
vývoj a inovace vlastního operačního systému nebyly dostatečné a vedly k zániku
firmy. Další rovinou je poptávka zákazníků. Jako příklad inovace lze uvést vznik nového
typu IT zařízení, tabletu. Úspěch byl vyvolán vyhodnocením trhu, kdy byla poptávka po
mobilních zařízeních. Ty však již na trhu existovaly ve formě PDA a MDA (personální
nebo mobilní digitální asistent), byly však příliš drahé a určeny pro firemní klientelu. Apple
vyhodnotil poptávku a vyvinul zařízení, které se zaměřilo na poptávku na trhu – zařízení
především pro mladou generaci s požadavky na komunikaci, internet, sociální sítě a hry,
nikoli tedy na plnohodnotnou kancelářskou či profesionální činnost. Poslední rovinu inovací
tvoří produkty a technologie, které jsou buď vyvinuté na základě nových objevů, nebo
jsou vyvolány vyčerpáním možností existujících technologií. Jako příklad lze uvést léta
používaný princip tvorby světla pomocí plamene, realizovaný žárovkou, který bal téměř
zcela vytlačen LED diodami, tedy jinou technologií. V podstatě lze konstatovat, že většina
takovýchto inovací vychází z obecně známých principů, nově pojatých a implementovaných.
Příkladem je DNA koncept počítače, kdy pravidla uchovávání genetických informací
jsou známě poměrně dlouho.
KONTROLNÍ TEST
Otázka Odpověď A Odpověď B Odpověď C
1 Qubit je Jednotka kvantové
informace
Jednotka biologického
počítače
Limitní hodnota
bitu
2 Vývoj osobních počítačů
směruje k plat-
formě
Počítačů bez operačního
systému
Mini PC Herních počítačů
3 Intel Optane Memory Není volatilní Je volatilní Je permanentní
4 Mezi rozměry základní
desky Mini PC
nepatří
170x170 mm 120x102 mm 102x102 mm
5 Procesor Centriq 2400 Je ARM procesor Je vyráběný firmou
Intel
Je grafický proce-
sor
6 Procesor Centriq 2400 Je osazen 2 miliardami
tranzistorů
Je osazen 8 miliardami
tranzistorů
Je osazen 18 miliardami
tranzistorů
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
71
7 Intel QuickAssist Je systém snímkování
paměti
Je podpora vývoje
procesorů Atom
Je integrovaný systém
hardwarového
šifrování
8 Nejvýkonnějším standardem
802.11.je
802.11 ah 802.11 dh 802.11 ad
9 Starlink je Cloudová služba
pro práci s multimediálním
obsa-
hem
Celosvětová multimediální
síť pro
správu audio vizuálních
aplikací
Celosvětová internetová
síť, zajišťovaná
prostřednictvím
satelitů
10 Rozšířená realita Mapuje virtuální
objekty do reálného
prostředí
Rozšiřuje virtuální
realitu o vjemy a
podněty
Je počítačově upravená
realita pro
tvorbu virtuální re-
ality
ODPOVĚDI
1-A, 2-B, 3-A, 4-B, 5-A, 6-C, 7-C, 8-C, 9-C, 10-A
komunikace, sítě
72
3 KOMUNIKACE, SÍTĚ
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
Tato kapitola obsahuje seznámení se základními službami, dále objasní principy internetu
a s tím související základy komunikace v síti včetně protokolů a základních příkazů
(ipconfig, tracert, ping, arp) sloužících k zjištění dostupnosti zdroje na Internetu. Budou
objasněny pojmy související s DNS serverem, maskou, bránou. Tyto znalosti jsou aplikovatelné
pro vzdálenou správu, komunikační služby a v rámci služeb pro přenos a publikaci
hypertextů založené na http protokolu (www).
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je seznámit studenty se základními pojmy, se kterými se setkají při práci
s Internetem, jako rozsáhlou sítí počítačů. Studenti po prostudování textu budou schopni
identifikovat síťové prostředí a základní problémy v komunikaci v rámci Internetu
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
V této kapitole je vhodné si uváděné příkazy prakticky odzkoušet. Z tohoto důvodu je
čas potřebný ke studiu v rozsahu 2-5 hodin, podle míry praktické práce.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Počítačová síť, TCP/IP protokol, ISO/OSI model, maska sítě, brána, IP adresa, služby
Internetu, komunikace
3.1 Principy komunikace v sítích
Pro komunikaci (jakoukoliv, ne pouze počítačovou), je nutné zajistit, aby systémy byly
kompatibilní, aby komunikovaly podle jednotných pravidel. Pro funkční komunikaci, musí
být stanovena jednoznačná pravidla. Tato pravidla jsou dána komunikačním protokolem
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
73
(můžete srovnat například s „protokolem společenským“, „hradním protokolem“ apod., definujícími
chování ve společnosti či v prezidentské kanceláři).
Komunikační protokol musí jednoznačně ošetřit všechny stavy, ke kterým může v počítačové
síti dojít a musí být schopen zabezpečit komunikaci. Komunikační protokol je množina
pravidel, která určují syntaxi a význam jednotlivých zpráv při komunikaci. Je zřejmé,
že musí být univerzální, zejména s ohledem na rozmanitost počítačových systémů komunikujících
v prostředí Internetu, počínaje různými operačními systémy (Windows, Linux,
IOS, Android apod.), různých hardwarových platforem (PC, Apple, tablety, Smartphone
apod.), či nepřeberným množstvím komunikujícího software atd.
3.1.1 KOMUNIKAČNÍ PROTOKOLY
Je tedy zřejmé, že nastavení komunikačního protokolu je zásadní a podstatná věc, která
zabezpečuje komunikaci a funkčnost služeb v síti, potažmo v Internetu. Porovnejme
nejdříve prostředí, se kterým se setkáte na OPF. Příklady jsou opět zjednodušené, slouží
pro pochopení principů.
IPX/SPX
Každý student OPF má účet Novell, prostřednictvím kterého se přihlašuje do fakultní
sítě. V této síti má k dispozici přidělené prostředky (disk L, disk K apod. tiskárny) a přidělená
práva (na disku L může zapisovat, mazat, vytvářet adresáře, na disku K může prohlížet
obsah, na vybraných tiskárnách může tisknout apod.). Do sítě se student přihlašuje svým
jménem a heslem, aby uživatel mohl v síti pracovat, musí mít vytvořený účet s právy.
Jedná se tedy o síť centrálně spravovanou, autentizace je na úrovni uživatelů a prostředků
vytvářených správcem. Tato síť funguje na protokolu IPX/SPX (Internetwork Packet
Exchange/Sequenced Packet Exchange) což je sada protokolů používaná síťovým operačním
systémem Novell NetWare a používá se zejména pro komunikaci typu klient/ser-
ver8
.
Výhodou takovéto sítě je bezpečnost a organizovanost, nicméně použití této sítě jako
základu Internetu by bylo nereálné, protože by každý uživatel musel mít přihlašovací údaje
a práva k přiděleným prostředkům.
NetBIOS
Jiný typ sítě, se kterým se studenti na OPF setkávají, je síť Microsoft. Tato síť je založena
na protokolu NetBIOS (resp. NetBEUI - NetBIOS Extended User Interface). Protokol
je určen především pro komunikaci v malých lokálních sítích, způsob adresování nepodporuje
routování. Není tedy možné spojit více sítí bez nutnosti použití brány. Zjednodušeně
8
Architektura klient/server je blíže popsána v kapitole 4
komunikace, sítě
74
se dá říct, že každý uživatel rozhoduje o prostředcích, které nabídne ostatním a přiděluje
jejich práva. Počítač je v síti identifikovaný jménem, může být vázaný na skupinu počítačů.
Základním problémem je nekoordinovanost při přidělování jména počítače, kdy jméno je
přidělováno při instalaci operačního systému. V síti potom může docházet k nejednoznačnosti
v názvech počítačů, kdy více počítačů má shodný název („doma“, „mamka“, „Jirka“
apod.). V dnešní době tento protokol nemá větší využití, nicméně slouží většinou ke sdílení
tiskáren a souborů v síti menšího rozsahu. Protokol je charakteristický vysokou přenosovou
rychlostí a jednoduchostí konfigurace. NetBEUI v současnosti umožňuje pracovat nad protokolem
TCP/IP, čímž dochází k rozložení komunikace mezi tyto protokoly a zefektivnění
síťového provozu.
Tento protokol by byl z pohledu správy sítě pro Internet vhodný, nevyžaduje centrální
správu, uživatelé rozhodují o tom, co nabídnou ostatním. Je však zcela nepoužitelný z důvodu
nekoordinovaného přidělování jmen počítačů9
a malé bezpečnosti.
TCP/IP
V dnešní době použití IPX/SPX a NetBIOS značně kleslo, díky univerzálnosti TCP/IP
protokolu, (Transmission Control Protocol / Internet Protocol – „primární přenosový protokol/protokol
síťové vrstvy“), který obsahuje sadu protokolů pro komunikaci v počítačové
síti. Síťová komunikace je rozdělena do tzv. vrstev. Výměna informací mezi vrstvami je
přesně definována. Každá vrstva využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě
vyšší.
V rámci tohoto protokolu je adresace prováděna na úrovni síťového rozhraní prostřednictvím
IP adresy. Přidělování této adresy je vázané pravidly, část adres je přidělována,
část může být distribuována libovolně (obdobně jako jméno počítače v síti Microsoft)
za dodržení určitých pravidel. V současnosti existuje TCP/IP ve verzi 4 a 6. V těchto skriptech
se z důvodu snazšího pochopení zaměříme na IP verze 4.
V současnosti je tedy nutné, aby každý počítač, který chce přistupovat do sítě internet,
komunikoval pomocí protokolu TCP/IP.
3.2 Konfigurace připojení
Volbu protokolu, služeb a klientských aplikací v prostředí Windows10
provádíme v Centru
síťových připojení, v nastavení adaptéru vybereme příslušné síťové rozhraní a ve vlastnostech
můžeme nastavit parametry připojení.
Základní parametry11
, pro které musíme při použití TCP/IP protokolu upřesnit nastavení
jsou:
• IP adresa počítače
• Síťová maska (Net Mask)
9
Účelově zjednodušeno na základě peer to peer sítě Microsoft
10
Vzhledem k softwarovému vybavení učeben OPF a dominantnímu postavení tohoto operačního systému
v segmentu PC uvádíme příklady nastavení v OS Windows
11
Převzato s úpravami z http://www.gvp.cz/local/new/ucebnice/vyptech/internet/tcpip.htm
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
75
• Výchozí brána (Default Gateway)
• IP adresa Domain Name Serveru (DNS
• IP adresa Domain Name Serveru (DNS)
Obrázek 22: Nastavení síťových připojení v MS Windows
Zdroj: Vlastní zpracování
Obrázek 23: nastavení IP adresy, masky, brány a DNS, povolení NetBIOS
Zdroj: Vlastní zpracování
komunikace, sítě
76
Nastavení může provádět buď uživatel, je-li povolena DHCP služba, lze použít vzdálenou
konfiguraci prostřednictvím DHCP serveru.
IP adresa verze 4 je čtyřbajtové číslo, které identifikuje síťovou kartu počítače v rámci
protokolu TCP/IP. Zapisuje se ve formátu čtyř čísel oddělených tečkou např.:
192.168.100.1. Rozsah je od 0.0.0.0 do 255.255.255.255. Tato čísla přiděluje správce systému
podle pokynů organizace IANA (Internet Assigned Numbers Authority).
Internet je spojením mnoha menších místních a regionálních sítí. Tyto sítě jsou propojeny
pomocí bran (Gatway). Brána je hardwarový prostředek (např. počítač), který obsahuje
více síťových rozhraní, propojuje více sítí a předává data mezi těmito sítěmi.
Net Mask (síťová maska), určuje rozmezí adres, které patří do místní sítě. Opět zjednodušeně,
maska obsahuje hodnoty 255 nebo nula, IP adresy, které se shodují na pozicích,
kde je v síťové masce nula (přičemž nuly se doplňují postupně zprava), patří do stejné
místní sítě12
. Má-li počítač nastavené IP=194.168.1.1 a Net Mask=255.255.255.0, všechny
adresy začínající 194.168.1. patří do stejné lokální sítě. Na posledním místě mohou mít
cokoliv. Pokud má PC v lokální síti komunikovat s PC mimo tuto síť, komunikuje prostřednictvím
brány.
Na obrázku je znázorněna situace, kdy počítač označený S propojuje síť 192.168.1.*
se sítí 192.168.2.*
Obrázek 24: Brána počítačové sítě
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: http://www.gvp.cz/local/new/ucebnice/vyptech/inter-
net/tcpip.htm
12
Velmi zjednodušený příklad, ve skutečnosti maska může mít i jiné hodnoty, které definují rozsah a počet
povolených adres, toto je však obsahem jiných předmětů.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
77
Síť na obrázku je složena ze dvou podsítí (místních sítí). Pokud chce počítač A komunikovat
s počítačem B, na základě znalosti obou IP adres a své síťové masky zjistí, že počítač
B je ve stejné podsíti a proto mu může poslat zprávu přímo.
Když chce počítač A komunikovat s počítačem C, na základě znalosti IP adres a síťové
masky zjistí, že počítač C není ve stejné podsíti a proto směruje svou komunikaci na bránu
(tedy na komunikaci směrem z podsítě ven). Brána zabezpečí komunikaci s druhou podsítí,
tedy s počítačem C.
DNS - Domain Name Server (Domain Name System, Domain Name Services) zajišťuje
překlad číselných IP adres na doménové adresy. Např. www.opf.slu.cz = 193.84.209.5.
Každý počítač musí znát DNS, jinak by nemohl používat adresaci pomocí doménových
adres. Pokud nezná PC adresu DNS serveru, může komunikovat pomocí IP adres, nemůže
komunikovat pomocí doménových adres. Fungují tedy základní služby Internetu. IP adresa
DNS serveru i IP adresa počítače může být přidělována vzdáleně prostřednictvím DHCP.
3.2.1 PŘÍKAZOVÝ ŘÁDEK A ZÁKLADNÍ PŘÍKAZY
Pro základní práci s protokolem TCP/IP a kontrolu funkčnosti komunikace můžete použít
příkazů zadávaných v tzv. příkazovém řádku (podle verze OS se jedná o příkaz CMD,
command apod.). Příkazy se zadávají ve tvaru PŘÍKAZ, mezera, oddělovač, parametry.
Oddělovačem je znak „-„ nebo „/“. Parametrů (atributů) může být více. Parametr „?“ zobrazí
nápovědu k příkazu. V prostředí Windows nezáleží na velikosti znaků (malá, velká
písmena).
Například příkaz ping -4 www.volny.cz má parametr „4“, který udává, že se má pracovat
s IP adresami verze 4. Příkaz zkouší dostupnost adresy www.volny.cz.
• Ipconfig - vypíše aktuální konfiguraci TCP/IP počítače, nastavení všech adaptérů
dostaneme použitím příkazu ipconfig /all.
• Ping – příkaz ping adresa (IP nebo doménová) vyšle k zadanému počítači požadavek
na odpověď a vypíše, zda a za jak dlouho je tento počítač dostupný a kolikrát
přešla komunikace přes aktivní síťový prvek (router).
• Tracert - funguje podobně jako Ping, ale navíc vypisuje i všechny brány, kudy
zpráva prošla.
• Nslookup – příkaz zjišťující IP adresu na základě DNS
Následující obrázek ukazuje výpis příkazu ipconfig /all.
komunikace, sítě
78
Na výpisu je vidět používané síťové adaptéry (Intel Wireless), fyzická adresa adaptéru
a přidělené IP adresy verze 6 a 4.dále je zobrazena maska a adresa brány a DNS serveru.
Rovněž je zřejmé, že kooperuje TCP/IP protokol a NetBIOS.
Obrázek 25: Výpis nastavení síťového adaptéru příkazem ipconfig
Zdroj: Vlastní zpracování
Parametry (atributy) jednotlivých příkazů můžeme vypsat pomocí parametru „?“. Pokud
je parametr vyžadován, vypíše se seznam parametrů u některých příkazů i při zadání příkazu
bez uvedení požadovaných parametrů.
Obrázek 26: Parametry příkazu ping
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
79
Zdroj: Vlastní zpracování
Obrázek 27: Příkaz ping
Zdroj: Vlastní zpracování
Předchozí obrázek ukazuje výpis příkazu ping, v prvním případě bez parametru. Je zjišťována
dostupnost počítače s doménovou adresou www.volny.cz a www.seznam.cz. Pokud
zadáme příkaz s parametrem „4“ vypíše se IPv4, jinak IPv6(pokud je dostupná). Protože je
dostupný DNS server, dojde k překladu na IP adresu (u verze IPv4 77.75.72.3). Současně
se vypíše čas dostupnosti a životnost dat (datagramu) která je dána hodnotou TTL (zjednodušeně,
čím vyšší hodnota TTL tím delší čas má příkaz na nalezení hledaného počítače
(Hodnota udává počet povolených přechodů přes aktivní síťové prvky. Že je doménová
adresa v podstatě „převlečenou“ IP adresou si můžeme ověřit tak, že zjištěnou IP adresu
zadáme jako adresu stránky do prohlížeče.
Obrázek 28: IP adresa zadaná do prohlížeče
Zdroj: Vlastní zpracování
komunikace, sítě
80
Jak bylo zmíněno, počítač při směrování požadavků nemůže znát doménové adresy, ty
se evidují na tzv. DNS serverech. Počítač, zjednodušeně řečeno netuší, jakou IP adresu ve
skutečnosti má například počítač, na kterém je provozován www server s doménou
www.opf.slu.cz. Obrátí se proto na DNS server, který obsahuje rozsáhlou databázi IP adres
na internetu, a ten mu ji sdělí, pokud ji DNS server nezná, zjistí si ji od dalšího DNS serveru
na Internetu. Windows v příkazovém řádku pomocí příkazu nslookup a adresy serveru (například
nslookup www.seznam.cz) zobrazí síťovou komunikaci, která nejprve vedla přes
váš DNS server a posléze onen dotazovaný www server.
Obrázek 29: Zjištění IP adresy zadané domény
Zdroj: Vlastní zpracování
Pokud potřebujeme znát „vzdálenost“ počítače (počet přechodů přes aktivní prvky a
čas), lokalizaci v příslušné podsíti, resp. podsítě, přes které je komunikace realizována, lze
použít příkaz tracert.
Obrázek 30: Příkaz tracert pro adresu www.seznam.cz
Zdroj: Vlastní zpracování
V praxi existuje nespočet aplikací, které využívají příkaz tracert ,dovedou „vytrasovat“
cestu k cíli a zobrazit ji pomocí grafické nástavby. Následující obrázek ukazuje výpis programu
NeoTrace Pro. Program dovede zobrazit cestu mezi počítači, časovou dostupnost i
informace o síti ve které se příslušný aktivní síťový prvek nachází. Na následujícím obrázku
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
81
je výpis aktivních prvků při sledování dostupnosti serveru www.seznam.cz. Dále je ukázán
výpis informací o počítači www.opf.slu.cz (z výpisu je zřejmé, že se jedná o server jo-
anes.opf.slu.cz).
Obrázek 31: Trasování pomocí programu NeoTrace Pro
Zdroj: Vlastní zpracování
Obrázek 32: Informace o počítači z databáze RIPE
Zdroj: Vlastní zpracování
Výchozí PC
komunikace, sítě
82
Údaje o dostupných okolních počítačích se ukládají v ARP tabulce. Zjištění evidovaných
počítačů je možné příkazem arp - a pomocí protokolu arp (viz protokol TCP/IP),
současně je evidováno, zda je adresa přidělená (dynamická) nebo pevně zadaná (statická).
Obrázek 33: Příkaz arp
Zdroj: Vlastní zpracování
3.3 Typy sítí dle jejich dosahu
Budeme-li se pohybovat v oblasti sítí, měli bychom zde zmínit alespoň okrajově základní
členění sítí dle jejich dosahu. Některé z níže uvedených pojmů se již běžně nepoužívají,
s jinými se však stále ještě setkáme:
3.3.1 WAN (WIDE AREA NETWORK)
Tato zkratka reprezentuje počítačovou síť, která je z hlediska dosahu geograficky nejrozlehlejší.
V obecné rovině je za WAN požadována síť Internet. Sítě WAN jsou používány
pro propojení lokálních sítí nebo jiných sítí menšího rozsahu, tato zkratka je stále hojně
používána. Budování takovýchto sítí je velmi nákladné a stalo se záležitostí těch největších
hráčů na trhu. Můžeme se zde setkat s technologiemi jako ATM, X.25, MobileFI apod.
3.3.2 MAN (METROPOLITAN AREA NETWORK)
Označení, které bylo hojně používáno v USA v počátcích vznikající sítě internet. Jak
vyplývá z jeho názvu, jednalo se o sítě geograficky příslušné svým rozsahem městu (často
velkým městům). V Evropě se toto označení neuchytilo, snad z důvodu rychlého růstu dílčích
sítí přesahujícího hranice měst.
3.3.3 LAN (LOCAL AREA NETWORK)
Stále hojně používané označení pro lokální síť. Často se jedná o síť pokrývající svým
rozsahem domácnost či firmu. Přenosové rychlosti v rámci těchto sítí bývají relativně vysoké,
v současnosti nejrozšířenějšími technologiemi v LAN sítích jsou Ethernet či Wi-Fi.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
83
3.3.4 PAN (PERSONAL AREA NETWORK)
V současné době často používaný pojem. Jedná se o malou „personální“ síť, tvořenou
komunikujícími zařízeními, jako jsou např. mobilní telefony, PDA zařízení, či notebooky.
Jedná se o malou síť, jejíž dosah bývá pouze několik metrů. Používá se pouze pro komunikaci
samotných zařízení, popř. pro připojení do okolních sítí či k internetu. Rychlost připojení
v rámci těchto sítí bývá pomalejší. Na této úrovni se můžeme setkat s technologiemi
jako FireWire, USB, BlueTooth, IrDA apod.
3.4 Nejčastější síťové architektury v prostředí internetu
Budeme-li dále hovořit o internetových aplikacích, či o komunikaci mezi počítači v
rámci internetu, je nutná alespoň základní představa o nejčastěji používaných síťových modelech
v tomto prostředí.
3.4.1 ARCHITEKTURA KLIENT/SERVER
Architektura klient/server je jedním z nejčastěji používaných modelů v prostředí inter-
netu.
Tento model, můžeme nalézt jak na hardwarové (fyzické propojení), tak na softwarové
(komunikační) úrovni. Za server je v tomto případě považován počítač či aplikace poskytující
určité služby ostatním. Jako příklad můžeme uvést tiskové servery, souborové servery
či webové servery). V pozici klienta pak vystupují ostatní zařízení či klientské aplikace,
které využívají služeb poskytovaných serverem. Z logiky věci je samozřejmě klientů větší
počet.
Oproti tomu architektura peer to peer (P2P), se vyznačuje tím, že všichni účastníci sítě
vystupují jako server (poskytovatel služby či dat), a zároveň jako klient (využívají služeb).
Tento model v poslední době nachází velké uplatnění v oblasti sdílení obsahu, např. v sociálních
sítích.
komunikace, sítě
84
Obrázek 34: Architektura klient/server
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
3.4.2 ARCHITEKTURA P2P
Obrázek 35: Architektura P2P
SHRNUTÍ KAPITOLY
Kapitola měla představit pracovní nástroje pro práci se sítí, zejména pro identifikaci
problémů souvisejících s dostupností počítačů v síti Internet. Byly představeny principy
práce v počítačové síti, na konkrétních příkladech byly ukázány standardní nástroje a práce
s TCP/IP protokolem. Byly ukázány základní síťové architektury.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
85
4 ZÁKLADY INTERNETOVÝCH TECHNOLOGIÍ, SLUŽBY
INTERNETU
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
V této kapitole se studenti seznámí se základními službami Internetu, provozovanými
pomocí aplikačních protokolů TCP/IP protokolu. S tímto protokolem se seznámí důkladněji,
včetně jeho srovnání s ISO/OSI modelem.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je seznámit studenty se základními pojmy, se kterými se setkají v kontextu
fungování Internetu. Studenti po prostudování textu budou mít ujasněny vztahy mezi
IP adresami a doménovými jmény a jejich přidělováním a správou. Na pojem internet se
můžeme dívat z několika pohledů. Budeme-li se dívat na internet jako na medium, můžeme
jej považovat za soubor technických prostředků umožňující šíření a sdílení dat (informací)
v elektronické podobě po celém světě, a to bez omezení týkajících se typu a obsahu.
Na internet můžeme nahlížet také jako na celosvětovou počítačovou informační síť,
která vznikla propojením samostatných dílčích sítí, ať už státních, univerzitních, regionálních
či na federální úrovni (ve Spojených státech).
Federal Networking Council v roce 1995 definoval pojem internet jako globální informační
systém, který:
• Je logicky propojen prostřednictvím globálně unikátního adresového prostoru
založeného na protokolu IP, popř. na jeho rozšířeních a následnících,
• Je schopen zajistit vzájemnou komunikaci na základě rodiny protokolů TCP/IP,
popř. na jeho rozšířeních a následnících (nebo pomocí protokolů kompatibilních
s protokolem IP),
• Zajišťuje, používá a zpřístupňuje (veřejně či soukromě) služby vyšší úrovně na
výše uvedené infrastruktuře.
Pojem internet se v odborné literatuře vyskytuje jako technický pojem (psáno s malým
počátečním písmenem), pak jej chápeme jako technologicky propojenou počítačovou síť,
která funguje na bázi protokolů (např. TCP, IP, UDP). V této rovině jsme se pak v dřívějších
dobách ještě mohli setkat s dalšími pojmy, jako jsou intranet (vnitřní, interní síť organizace)
či extranet (síť geograficky přesahující rozsah internetu).
Základy internetových technologií, služby Internetu
86
Setkáme-li se s pojmem Internet (psáno s velkým počátečním písmenem), chápeme tento
pojem jako název mezinárodní sítě (International Network), jako vlastní jméno celosvětové
informační a komunikační sítě. Velmi často jsou laickou veřejností zaměňovány pojmy
internet a WWW. Internet bychom měli chápat jako komunikační prostor pro výměnu, získávání
a publikování informací, bez ohledu na jejich původ, formu, či jazyk. Kdežto WWW
(World Wide Web) je zkratka služby poskytované samotným internetem. Jedná se o množinu
propojených dokumentů a dalších zdrojů pomocí sítě odkazů.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
Čas potřebný ke studiu v rozsahu 3-4 hodin, podle míry praktické práce.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
DNS, doména, IANA, NIC, infrastruktura, Cesnet, služby Internetu
4.1 Služby Internetu
Pod pojmem „služby Internetu“ si většina laické veřejnosti představí chatování, stahování
filmů a písniček nebo komunikaci a sdílení dat v sociálních sítích, popřípadě internetovou
telefonii. V některých případech taky nákupy přes Internet elektronické bankovnictví
či podobné služby. Tento výukový materiál se zabývá Internetovými službami založenými
na aplikačních protokolech TCP/IP modelu, především službami pro přenos souborů, přenos
hypertextů, správou elektronické pošty a vzdálenou správou. Je nutné si předem uvědomit,
že vzhledem k povaze Internetu, který je v podstatě velkou počítačovou sítí, je nutné
pro pochopení těchto služeb a jejich správu znát i elementární základy práce v počítačové
síti.
4.2 Protokol TCP/IP
Vznik sady protokolů TCP/IP datujeme do sedmdesátých let 20. století13
. Počátkem
osmdesátých let byl protokol akceptován ministerstvem obrany USA jako perspektivní,
v roce 1982: ministerstvo obrany USA přikazuje použití protokolů TCP/IP u všech sítí nově
připojovaných k síti internet a od roku 1983 na protokoly TCP/IP přechází celý Internet.
13
Text a obrázky převzato a částečně upraveno z Kabelová, Dostálek, 2010
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
87
Rodina protokolů TCP/IP se nezabývá (až na výjimky) fyzickou a linkovou vrstvou. V
praxi se i v Internetu používají pro fyzickou a linkovou vrstvu často protokoly vyhovující
normám ISO OSI, které standardizoval ITU.
Obrázek 36: Protokoly a vrstvy TCP/IP modelu
Zdroj:Kabelová, Dostálek, 2010
Cílová aplikace je v Internetu adresována (jednoznačně určena) IP-adresou, číslem portu
a použitým protokolem (TCP nebo UDP). Protokol IP dopraví IP-datagram na konkrétní
počítač. Na tomto počítači běží jednotlivé aplikace. Podle čísla cílového portu operační
systém pozná, které aplikaci má TCP-segment doručit.
Obrázek 37: TCP/IP adresace
Zdroj:Kabelová, Dostálek, 2010
Základy internetových technologií, služby Internetu
88
4.2.1 TCP A UDP PROTOKOLY
Protokoly TCP a UDP odpovídají transportní vrstvě. TCP (resp. UDP) dopravuje data
pomocí TCP segmentů (resp. UDP datagramů), které jsou adresovány jednotlivým aplikacím.
Jinak řečeno, protokol TCP (resp. UDP) zajišťuje spojení mezi aplikacemi běžícími
na vzdálených počítačích. Adresace je realizována prostřednictvím portů. Port si lze představit
jako přechodový bod na rozhraní mezi transportní a aplikační vrstvou, který je jednoznačně
identifikovatelný (svým číslem, tedy tzv. číslem portu). Samotný port však není
ani odesilatelem, ani příjemcem – tím je entita aplikační vrstvy (například systémový proces,
aplikace úloha apod.), která se "přidruží" k příslušnému portu a skrz něj komunikuje s
entitami transportní vrstvy (které implementují protokoly TCP či UDP). Protokol TCP je
spojovanou službou (connection oriented), tj. službu která mezi dvěma aplikacemi naváže
spojení – vytvoří na dobu spojení virtuální okruh. Tento okruh je plně duplexní (data se
přenášejí současně na sobě nezávisle oběma směry). Přenášená data jsou číslována. Ztracená
nebo poškozená data jsou znovu vyžádána. Konce spojení (“odesilatel” a “adresát”)
jsou určeny číslem portu z rozsahu hodnot 0 až 65535. U čísel portů se rozlišuje, zde se
jedná o porty protokolu TCP nebo UDP (za číslo napíše lomítko a TCP nebo UDP, port
53/tcp nemá nic společného s portem 53/udp). Základní jednotkou přenosu v protokolu
TCP je TCP segment. TCP segment se vkládá do IP-datagramu. IP-datagram se vkládá do
linkového rámce. Protokol UDP je jednoduchou alternativou k protokolu TCP. Protokol
UDP je nespojovaná služba (na rozdíl od protokolu TCP), tj. nenavazuje spojení. Odesilatel
odešle UDP datagram příjemci a nepožaduje potvrzení o přijetí. UDP datagramy jsou baleny
do IP-datagramu.
Číslo TCP UDP Služba
20 tcp udp FTP (data)
21 tcp udp FTP (příkazy)
22 tcp udp SSH
23 tcp udp Telnet
25 tcp udp SMTP
53 tcp udp DNS
66 tcp udp Oracle SQL*NET
80 tcp udp HTTP
88 tcp udp Kerberos
110 tcp udp Post Office Protocol - Version 3, POP3
143 tcp udp IMAP
366 tcp udp SMTP, Simple Mail Transfer Protocol
443 tcp udp HTTPS
647 tcp DHCP Failover Protocol
993 tcp IMAPS, SSL
995 tcp POP3S, SSL
5800 tcp VNC - Java klient
5900 tcp VNC
Tabulka 1 Přehled nejčastějších portů
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
89
Adresátem UDP datagramu nemusí být pouze jednoznačná IP-adresa, tj. síťové rozhraní
konkrétního počítače. Adresátem může být skupina stanice – adresovat lze tzv. oběžník.
Adresovat lze všeobecné oběžníky (broadcast), nebo adresné oběžníky (multicast).
4.2.2 IP PROTOKOL
IP protokol přenáší tzv. IP-datagramy mezi vzdálenými počítači. Každý IP-datagram ve
svém záhlaví nese adresu příjemce, což je úplná směrovací informace pro dopravu IP-datagramu
k adresátovi. Adresace je realizována pomocí IP adresy. Síť může přenášet každý
IP-datagram samostatně. IP-datagramy tak mohou k adresátovi dorazit v jiném pořadí, než
byly odeslány. Každé síťové rozhraní v síti Internet má svou celosvětově jednoznačnou IPadresu
(jedno síťové rozhraní může mít více IP-adres, avšak jednu IP-adresa nesmí používat
více síťových rozhraní).
Některé linkové protokoly jsou určeny pro dopravu dat v rámci lokální sítě, jiné linkové
protokoly dopravují data mezi sousedními směrovači rozsáhlé sítě. IP-protokol na rozdíl
od linkových protokolů dopravuje data mezi dvěma libovolnými počítači v Internetu, tj.
přes více LAN.
Data jsou od odesilatele k příjemci dopravována (směrována) přes směrovače (router).
Na cestě od odesilatele k příjemci se může vyskytnout cela řada směrovačů. Každý směrovač
řeší samostatně směrování k následujícímu směrovači. Data jsou tak předávána od směrovače
k směrovači. Z angličtiny se ustálil výraz následující hop (next hop), jako následující
uzel, kam se data předávají. Hopem se rozumí buď následující směrovač, nebo cílový
stroj.
IP-protokol je tvořen vlastním protokolem IP a několika dílčími protokoly.
Protokol ICMP je služební protokol, který je součástí IP-protokolu. Protokol ICMP
slouží k signalizaci mimořádných událostí v sítích postavených na IP-protokolu. Protokol
ICMP svoje datové pakety balí do IP-protokolu, tj. pokud budeme prohlížet přenášené datagramy,
pak v nich najdeme za linkovým záhlavím záhlaví IP-protokolu následováno záhlavím
ICMP paketu. Základními funkcemi a indikovanými hodnotami jsou echo, nedoručitelný
datagram, volba rychlosti odesílání, žádost o směrování změna směrování, maska
podsítě, synchronizace dat, vypršení doby životnosti apod.
Protokol IGMP je podobně jako protokol ICMP služebním protokolem (podmnožinou)
protokolu IP. Pakety IGMP-protokolu jsou baleny do IP-datagramů. Protokol IGMP slouží
k šíření adresných oběžníků (multicasts)
Protokol ARP (Address Resolution Protocol) řeší problém zjištění linkové adresy protější
stanice ze znalosti její IP-adresy vysláním linkového oběžníku (linková adresa
Základy internetových technologií, služby Internetu
90
FF:FF:FF:FF:FF:FF) s prosbou: “Já stanice o linkové adrese HW1, IP-adrese IP1, chci komunikovat
se stanicí o IP-adrese IP2, kdo mi pomůže s na nalezením linkové adresy stanice
o IP-adrese IP2? Stanice IP2 takovou žádost uslyší a odpoví. V odpovědi uvede svou linkovou
adresu HW2.
Protokol ARP určuje jednoznačný vztah mezi jednoznačnou IP-adresou příjemce (unicast)
a linkovou adresou příjemce. To je možné tehdy, když mezi IP-adresami a linkovými
adresami existuje jednoznačný vztah. Tento vztah se anglicky nazývá mapping, tj. mapování
IP adres na linkové adresy.
4.2.3 APLIKAČNÍ PROTOKOLY
Aplikační protokoly v TCP/IP modelu odpovídají několika vrstvám ISO OSI. (Relační,
prezentační a aplikační vrstva).
Prostřednictvím aplikačních protokolů se zabezpečují služby aplikací. Nečastěji používané
protokoly jsou patrné z obr. 27. Mezi nejpoužívanější protokoly patří telnet (i když
z důvodu bezpečnosti je na ústupu), FTP, HTTP, POP3, IMAP, SMTP, DNS, DHCP, SSH
a další.
Telnet
Protokol Telnet slouží pro tzv. vzdálené přihlašování, neboli k tomu, aby uživatel jednoho
počítače získal přístup ke vzdálenému počítači prostřednictvím vzdáleného terminálu.
Na displeji lokálního počítače je zobrazen displej vzdáleného počítače, klávesnice se chová
jako připojená ke vzdálenému počítači. V dnešní době existuje poměrně velká skupina kvalitnějších
aplikací jako VNC, TeamViewer apod. Přesto má telnet své místo, především pro
vzdálenou správu na úrovni příkazového řádku a využívání výpočetní kapacity vzdáleného
počítače (aplikace, soubory, periferie apod.). Protokol Telnet je koncipován tak, aby umožňoval
"spolupráci" různých platforem – není závislý na prostředí klientského počítače (ze
které se uživatel přihlašuje ke vzdálenému počítači) ani serveru (vzdálený počítač). Díky
tomu je například možné, aby se prostřednictvím protokolu Telnet uživatel počítače PC s
MS Windows přihlásit na dálku k Unixovému počítači, a pracoval s Unixovými aplikacemi,
které běží na tomto vzdáleném počítači a na jeho počítači PC by provozovány být nemohly.
HTTP
(HyperText Transfer Protocol) slouží k přenosu hypertextových souborů vytvořených
jazykem HTML. Na vzdáleném počítači musí být spuštěn HTTP server a na lokálním
HTTP klient (prohlížeč HTML, např. Internet Explorer). HTTP má vyhrazen TCP port 80.
Protokol umožňuje prohlížeči vyžádat si na serveru konkrétní WWW stránku, a následně
ji zobrazit na klientském počítači. Tento protokol je spolu s elektronickou poštou nejvíce
používaným a zasloužil se o obrovský rozmach internetu v posledních letech. Samotný
protokol HTTP neumožňuje šifrování ani zabezpečení integrity dat. Pro zabezpečení HTTP
se často používá TLS spojení nad TCP. Toto použití je označováno jako HTTPS (Security
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
91
Hyper Text Transfer Protocol) slouží k přenosu zašifrovaných hypertextových souborů
typu HTML. Na vzdáleném počítači přitom musí být spuštěn HTTP server s podporou šifrování
(tzv. SSL protokolem).
FTP
(File Transfer Protocol) je protokol pro přenos souborů mezi uzlovými počítači sítě,
může být používán nezávisle na použitém operačním systému.
SMTP
(Simple Mail Transfer Protocol) je používán pro přenos (odesílání) elektronické pošty.
SMTP server má vyhrazen port 25. Klient s ním komunikuje prostřednictvím klientské
aplikace, nebo zasíláním příkazů z příkazového řádku (například příkazy služby telnet).
POP3
(Post Office Protocol, v současnosti verze 3) zajišťuje komunikaci mezi poštovním serverem
a osobním počítačem uživatele, je určen ke stahování došlé pošty z poštovního serveru.
Služba běží na TCP portu 110. Klient s ním komunikuje prostřednictvím klientské
aplikace, nebo zasíláním příkazů
IMAP
(Internet Message Access Protocol) je protokol pro vzdálený přístup k e-mailové
schránce prostřednictvím e-mailového klienta. IMAP nabízí oproti jednodušší alternativě
POP3 pokročilé možnosti vzdálené správy (práce se složkami a přesouvání zpráv mezi
nimi, prohledávání na straně serveru a podobně) a práci v tzv. on-line i off-line režimu. V
současné době se používá protokol IMAP4.
4.3 Služby založené na aplikačních protokolech
Komunikace v prostředí sítí a od toho se odvíjející služby mohou být v podstatě dvojího
typu. V případě, že každý počítač (uživatel, aplikace) definuje, které prostředky a v jakém
rozsahu poskytne ostatním a následně komunikaci neřídí, ale ponechává na přistupujícím
počítač, jedná se o síť „rovný s rovným“ označovanou jako peer to peer. V této síti není
„řídící“ počítač, každý má stejná práva a schopnosti, které si sám určuje.
Základní služby Internetu jsou založeny na architektuře (principech, formě komunikace),
kdy jeden počítač poskytuje prostředky a služby (server) a ostatní počítače k těmto
službám přistupují (klienti). Tato architektura je označována jako server/klient (klient/server).
Jako server si můžeme představit hardwarový prostředek, na kterém se příslušná
Základy internetových technologií, služby Internetu
92
služba provozuje (počítače označené jako servery, dislokované zpravidla v tzv. „serverovnách“.
Prakticky je ale server zabezpečován aplikací, která na příslušném počítači běží
(serverem tedy může být libovolný počítač, na kterém je spuštěna příslušná aplikace).
Serverová aplikace zabezpečuje práva uživatelů (klientů), disponibilní prostředky, pravidla,
formy komunikace a správu dat. Data jsou umístěna centrálně na datovém prostředku
(disk, datové pole) obsluhovaném serverem. Pro přístup k datům a jejich organizaci mohou
být využívány další softwarové produkty (databáze, programy apod.).
Klient (uživatel, počítač, aplikace) prostřednictvím specifického software přistupuje
k aplikacím zabezpečovaným serverem.
(Ve firemním prostředí může být typickým příkladem software pro účetnictví. Software
je nainstalovaný na jednom počítači, na kterém jsou současně uložena data. K programu
přistupují klienti (účetní) z jiných PC prostřednictvím klientské části účetního software,
mají nadefinované role a práva a přidělenou část prostředků, které mohou spravovat, např.
faktury., sklad apod.). Blíže byly tato principy popsány v kapitole 1.6.
4.3.1 FTP
FTP je jeden z nejstarších protokolů, využívá porty TCP/21 a TCP/20. Pakety na portu
21 slouží k řízení komunikace – řídicí kanál. Port 20 slouží k vlastnímu přenosu dat – datový
kanál. Porty klienta jsou dynamické a přiděluje je OS. Protokol je interaktivní a umožňuje
řízení přístupu (přihlašování login/heslo), specifikaci formátu přenášeného souboru
(znakově – binárně), výpis vzdáleného adresáře atd. V současné době není považován za
bezpečný a z tohoto důvodu pro něj byla definována některá rozšíření (RFC 2228). Hesla
a soubory jsou ve standardním protokolu zasílána jako běžný text (nejsou šifrovaná) což
silně snižuje bezpečnost (ohrožuje jméno, heslo, ale i přenášená data). Protokol FTP stanoví
pravidla komunikace mezi klientem a serverem. Jedná se o spojovanou spolupráci.
Klient naváže spojení se serverem, předá uživatelské jméno a heslo. Po navázání spojení
může probíhat práce s adresáři a soubory a přenos dat mezi klientem a serverem. Spojení
se obvykle ukončí z podnětu klienta. Úsek komunikace mezi otevřením a uzavřením spojení
se nazývá relace. Řídicí kanál se po dobu relace otevře jen jednou a zůstává otevřen,
zatímco datový se po přenosu dat (souboru) uzavře a pro každý datový přenos je nutné
kanál znovu otevřít. Podle toho, kdo otevírá datový kanál, se rozlišuje aktivní a pasivní
režim spojení. Přenos souborů probíhá v textovém nebo binárním režimu v závislosti na
typu souboru nebo potřebách uživatele. Chování serveru nebo klientského programu je určeno
konfigurací. O komunikaci lze vést na obou stranách spojení protokol. Aplikační protokol
FTP využívá vrstvy TCP k zabezpečenému přenosu datových segmentů. Prostřednictvím
klientského programu telnet lze zabezpečit přenos datových segmentů, i když komunikujeme
se serverem na jiném portu než 23, tj. např. na portu 21; příkazy pak musejí být
přímo příkazy protokolu FTP. V protokolu je použit model klient-server. FTP server poskytuje
data pro ostatní počítače. Klient se k serveru připojí a může provádět různé operace
(výpis adresáře, změna adresáře, přenos dat atd.). Operace jsou řízeny sadou příkazů, které
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
93
jsou definovány v rámci FTP protokolu, proto kdokoliv může vytvořit klienta pro jakékoliv
prostředí nebo operační systém. Existuje mnoho programů pro FTP servery i klienty a
mnoho je jich volně dostupných. Operační systém MS Windows má implementovaného
klienta FTP, spustitelného pomocí příkazové řádky. Seznam dostupných příkazů je k dispozici
příkazem help.
Obrázek 38: Příkazy FTP dostupné v příkazovém řádku
Zdroj::vlastní zpracování
Mezi nejrozšířenější FTP klienty patří Windows Commander (Total Commander). Program
umožňuje nadefinovat připojení a ve dvou oddělených oknech zobrazovat soubory
lokálního a vzdáleného počítače, jako by se jednalo o soubory lokální.
Obrázek 39: Total Commander jako FTP klient
Zdroj::vlastní zpracování
Aktivace klienta
Vytvoření připojení
Identifikace serveru
Identifikace uživatele
Režim přenosu
Základy internetových technologií, služby Internetu
94
Dalším, poměrně výkonným klientem je software FileZilla, který je k dispozici rovněž
jako serverová aplikace. Software umožňuje definování množiny připojení, správu souborů
včetně práce s atributy apod. Základní nastavení spojení a správu souborů ukazují následující
obrázky.
Obrázek 40: FTP klient FileZilla
Zdroj::vlastní zpracování
Obrázek 41: Pracovní oblast FileZilla klienta
Zdroj::vlastní zpracování
Identifikace uživatele
Identifikace spojení
Identifikace serveru
Protokol o komuni-
kaci
Soubory a složky
klienta
Soubory a složky
serveru
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
95
Jako klient FTP v dnešní době funguje i většina www prohlížečů.
Pokud chceme aktivně využívat FTP službu a provozovat vlastní FTP server musíme
mít příslušný software. V segmentu Free aplikací je velmi výkonnou serverovou aplikací
např. Caesar nebo FileZilla server.
ákladní nastavení FTP serveru spočívá ve vytvoření skupin uživatelů, nastavení pracovních
prostorů, uživatelských jmen a hesel a uživatelských práv. K serveru můžeme v lokální
síti přistupovat prostřednictvím IP adresy počítače, na kterém je příslušný software
provozován.
Obrázek 42: Základní nastavení serveru FileZilla
Zdroj::vlastní zpracování
Základy internetových technologií, služby Internetu
96
4.3.2 TELNET
Telnet je aplikační protokol TCP/IP, program, pro komunikaci mezi dvěma počítači pomocí
telnet protokolu a služba pro vzdálený přístup. Program je dodnes součástí Microsoft
Windows a unixových systémů. Dříve se používal (spolu s protokolem telnet) pro připojení
ke vzdálenému počítači prostřednictvím počítačové sítě jako emulace terminálu, která poskytovala
možnost práce uživatele na vzdáleném počítači v příkazovém řádku. Telnet tak
byl nástupcem terminálů, ze kterých se uživatelé připojovali ke vzdálenému počítači pomocí
sériové linky. Hlavní nevýhodou telnetu je absence šifrování přenášených dat, a proto
dnes uživatelé místo telnetu používají protokol SSH. V současné době se program telnet
používá pro komunikaci mezi počítačovými programy (například simulace připojení webového
prohlížeče k webovému serveru, při simulaci SMTP protokolu pro přepravu elektronické
pošty a podobně).
Standardně není u novějších verzí příkaz telnet k dispozici. Přesto je telnet klient i
telnet server součástí instalace, není však z bezpečnostních důvodů aktivní.
Aktivaci klienta i serveru lze provést v nabídce ovládací panely – programy a funkce
(přidat ubrat programy) – zapnout nebo vypnout funkce systému windows.
Obrázek 43: aktivace klienta telnet v MS Windows
Zdroj::vlastní zpracování
Po aktivaci lze klienta spustit jako příkaz v příkazové řádce. Parametrem „?“ lze opět
vypsat možnosti příkazu a parametry příkazu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
97
Příkazy Telnet se mohou nepatrně lišit podle verze OS, respektive podle použitého klienta.
Seznam příkazů pro klienta MS Windows je dostupný např. na http://windows.micro-
soft.com/cs-cz/windows/telnet-commands#1TC=windows-7.
Vytvořit připojení programu Telnet k hostitelskému počítači nebo vzdálenému serveru
lze příkazem open nebo o. Standardně se pro komunikaci používá port 23, lze jej však
změnit, chceme-li přistupovat ke službě zabezpečované jiným protokolem.
Příkaz open ftp.opf.slu.cz 100 by otevřel komunikaci se serverem ftp.opf.slu.cz (pokud
by existoval) na portu 100.
Ukončit existující připojení programu Telnet lze příkazem close (c). Může být použit v
kombinaci s názvem hostitele a číslem portu.
Obrázek 44: atributy příkazu telnet
Zdroj::vlastní zpracování
Příkaz display zobrazí aktuální nastavení klienta služby Telnet (seznam aktuálních pracovních
parametrů). Úpravu parametrů je nutné provádět mimo relaci.
Ukončit program Telnet lze příkazem quit (q). Příkaz set nastaví typ terminálu pro připojení,
zapne místní odezvu, nastaví ověřování NTLM, znak escape a protokolování, vypnutí
místní odezvy nebo nastavení ověřování pro zadávání uživatelského jména a hesla
při přihlašování lze provést příkazem unset. Příkaz status zjistí, zda je klient služby Telnet
připojen.
4.3.3 POŠTOVNÍ SLUŽBY
E-mailové zprávy jsou obecně posílány e-mailovému serveru, který ukládá příchozí
zprávy v příjemcově mailboxu. Uživatel později znovu získává tyto zprávy buď přes we-
Základy internetových technologií, služby Internetu
98
bový prohlížeč, nebo přes e-mailového klienta, který používá jeden z e-mailových protokolů.
Zatímco někteří klienti a servery upřednostňují používání vlastních protokolů, zároveň
podporují i standardní protokoly (SMTP pro odesílání, pro přijímání se používá POP3
a IMAP), což jim dovoluje komunikovat s ostatními klienty
Poštovní klient je program, který zajišťuje odesílání zpráv a vybírání schránek. Příkladem
je např. Microsoft Outlook, Mozilla Thunderbird, Opera a další. Je to v podstatě specializovaný
editor, který umí kromě vytvoření zprávy také manipulovat se schránkami,
odeslat zprávu nejbližšímu serveru a převzít zprávu ze serveru prostřednictvím POP3 nebo
IMAP. Vlastním doručováním zprávy po síti až k adresátovi se klient nezabývá. Součástí
klienta bývá adresář, který pomáhá uživateli udržet přehled o adresách.
Poštovní server (MTA) běží obvykle jako démon či Služba Windows a naslouchá na
portu TCP/25. K tomuto portu se může připojit (navázat TCP spojení) buď poštovní klient,
nebo jiný server, který předá zprávu k doručení. MTA zkontroluje, zda je zpráva určena
pro systém, na kterém běží. Pokud ano, předá ji programu MDA (lokální doručení). Pokud
je zpráva určena jinému počítači, naváže spojení s příslušným serverem a zprávu mu předá.
Při vyhledávání vzdáleného serveru, kterému má předat zprávu, musí MTA spolupracovat
se systémem DNS. Od serveru DNS si vyžádá záznam pro cílovou doménu, který obsahuje
IP adresu počítače, který se stará o doručení pošty v této doméně. Pokud DNS tento
záznam neobsahuje, pokusí se poštovní server doručit zprávu přímo na počítač uvedený v
adrese za zavináčem.
Poštovní server obsahuje v konfiguraci řadu parametrů, pomocí kterých můžeme mimo
jiné nastavit, pro které domény MTA přijímá zprávy. Stejně tak je možné určit, od koho
bude nebo nebude zprávy přijímat, což je velmi důležité z hlediska bezpečnosti a ochrany
proti spamu.
Jako příklad fungování elektronické pošty a příslušných protokolů si ukážeme poštovní
servery a komunikaci na technické univerzitě v Liberci14
.
Jádro systému elektronické pošty tvoří tři servery:
• mbox.tul.cz – zajišťuje příjem pošty a vede poštovní schránky uživatelů
• webmail.tul.cz – poskytuje přístup k elektronické poště prostřednictvím WWW roz-
hraní
• smtp.tul.cz – slouží k odesílání elektronických dopisů; jeho prostřednictvím také
přichází elektronická pošta zvenčí
14
Převzato [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: http://liane.tul.cz/cz/Elektronick%C3%A1_po%C5%A1ta
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
99
Obrázek 45: poštovní servery a přístup k poště - příklad TUL
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://liane.tul.cz/cz/Elektronick%C3%A1_po%C5%A1ta
Obrázek 46: schéma správy pošty pomocí www klienta a poštovního klienta15
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://www.urazydeti.cz/kit/postery/d03.pdf
15
Převzato [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://www.urazydeti.cz/kit/postery/d03.pdf
Základy internetových technologií, služby Internetu
100
4.3.4 HTTP
Prostřednictvím aplikačního protokolu http (HyperText Transport Protokol, někdy též
HyperText Trasfer Protokol)) je zabezpečována služby www stránek, WWW stránky jsou
dokumenty psané ořevážně v html (HyperText Markup Language). Používá obvykle port
TCP/80. Protokol funguje způsobem dotaz-odpověď. Uživatel (pomocí programu, obvykle
internetového prohlížeče) pošle serveru dotaz, obsahujícího označení požadovaného dokumentu,
informace o prohlížeči apod. Server poté odpoví, zda se dokument podařilo najít,
jakého typu dokument je atd., a zašle data samotného požadovaného dokumentu.
Při poskytování této služby je tedy využívána architektura klient/server, viz například
Kapitola 3.4. Pod pojmem server si zde můžeme představit WWW server, který poskytuje
informace v podobě WWW stránek, případně může poskytovat i další obsah. Pojem klient
pak představuje prohlížeč (browser), který je nainstalovaný na zařízení uživatele (počítač,
notebook, mobilní zařízení). Jeho úlohou je pak zobrazení webových stránek a případně
přehrávání dalšího obsahu. Princip komunikace je znázorňuje obrázek.
Obrázek 47: Služba www - princip komunikace
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
4.4 Organizace v prostředí internetu
I když se zdá být vývoj internetu a internetových technologií poněkud překotný, až chaotický,
existují organizace, které se snaží svým způsobem tento vývoj usměrňovat. Následující
text uvádí nejdůležitější z nich.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
101
ISOC16 (INTERNET SOCIETY)
Tato nezisková organizace, založená v roce 1992 působí jako zastřešující orgán všech
dalších organizací působících v oblasti internetu. Hlavním cílem organizace je podpora
otevřeného rozvoje a využívání Internetu po celém světě, snaží se o koordinaci skupin odpovědných
za vývoj standardů (podrobněji viz dále).
IETF17 (INTERNET ENGINEERING TASK FORCE)
IETF je vedoucí organizace v oblasti internetových standardů, která úzce spolupracuje
s ISOC. Jedná se o sdružení odborníků z počítačového průmyslu, provozovatelů sítí a telekomunikací.
Jejich hlavním cílem je rozvoj technických řešení, nových technologií, jejich
výběr a příprava pro schvalování. Působnost této organizace je velmi široká, zasahuje do
různých tematických oblastí, jako aplikace, protokol IP, Internet, správa sítí, bezpečnost
apod.
IAB18 (INTERNET ARCHITECTURE BOARD)
IAB je organizace zabývající se otázkami celkové architektury internetu. Drží dozor nad
organizací IETF. Má poradní funkci, provádí školení a řešení případných sporů. Zabývá se
formálním vydáváním standardů, působí jako RFC editor. Zastřešuje činnost dalších organizací
(IETF, IRTF, ICANN atd.).
IESG19 (INTERNET ENGINEERING STEERING GROUP)
Jedná se o organizaci zodpovědnou za technický management IETF a za schvalovací
proces internetových standardů. Schvalovací proces provádí dle pravidel ISOC (podrobněji
viz. dále).
IRTF20 (INTERNET RESEARCH TASK FORCE)
IRTF je organizace zaměřená na vědu a výzkum. Jejím hlavním zaměřením je orientace
na vývoj a budoucnost Internetu, protokolů, aplikací, architektury a internetových techno-
logií.
16
ISOC. Internet Society [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z: http://www.internetsociety.org/
17
IETF. Internet Engineering Task Force [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z:
http://www.ietf.org/
18
IAB. Internet Architecture Board [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z: http://www.iab.org/
19
IESG. Internet Engineering Steering Group [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z:
http://www.ietf.org/iesg/
20
IRTF. Internet Research Task Force [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z: http://irtf.org/
Základy internetových technologií, služby Internetu
102
IANA21 (INTERNET ASSIGNED NUMBERS AUTHORITY)
Organizace zabývající se správou doménových jmen a IP adres. V této oblasti má také
na starosti vývoj a koordinaci celého procesu.
ICANN22 (INTERNET CORPORATION FOR ASSIGNED NAMES AND NUM-
BERS)
Organizace, která zastřešuje činnost regionálních registrátorů doménových jmen. Spolupracuje
s organizací IANA.
4.5 Internetové standardy
Internetové standardy jsou dokumenty, které mají za cíl přispívat k procesu koordinace
vývoje internetu a internetových technologií jako takových. Jejich význam je především ve
sjednocování procesu komunikace mezi jednotlivými, často velmi odlišnými technologiemi,
ať už v rovině hardwarové či softwarové. Standardy vznikají z tematicky sdružených
RFC dokumentů, které prošly mnohdy náročným schvalovacím procesem (standard track).
Obrázek 48: RFC Standard Track
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
21
IANA. Internet Assigned Numbers Authority [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z:
http://www.iana.org/
22
ICANN. Internet Corporation For Assigned Names And Numbers [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné
z: http://www.icann.org/
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
103
4.5.1 RFC (REQUEST FOR COMMENT) DOKUMENTY
RFC dokumenty jsou dokumenty vydávané organizací IETF, zaměřené na metody, chování,
výzkum a inovace aplikovatelné v prostředí internetu. Dokumenty jsou jednoznačně
číslovány, jsou volně šiřitelné a dostupné pro širokou veřejnost na internetu.
Existují tři základní kategorie RFC dokumentů. První a nejdůležitější kategorií jsou
Standardy – nejdůležitější kategorie. Dělí se dále na:
• Proposed Standard - počáteční úroveň, kdy ještě neexistuje dostatek zkušeností
z praxe. Dokument sice může být kompletní z hlediska specifikace, jsou ale
možné změny po stránce implementační či aplikační, např. RFC2535 (první definice
DNSSEC),
• Draft Standard – dokumenty, na které jsou kladeny již větší nároky jak po
stránce implementační, tak po stránce dostatečných zkušeností s provozem, např.
specifikace směrovacího protokolu BGPv4,
• Standard – finální úroveň standardizace. RFC, které se dostane schvalovacím
procesem až do kategorie Internet Standard, je již propracovaným a plně vyzrálým
dokumentem. Jako příklad můžeme uvést poštovní protokoly SMTP a
POP3, specifikaci kódování UTF-8 a mnoho dalších.
Dále existují tzv. ne-standardy, což jsou dokumenty, které z různých důvodů neprošly
řádně schvalovacím procesem. Jedná se o dokumenty Experimentální, Informativní a
Historické.
Poslední kategorií jsou dokumenty BCP (Best Current Practice), což jsou RFC dokumenty
obsahující popis nejlepší současné praxe. Nedefinují tedy žádný konkrétní standard,
ale působí jako jakýsi návod.
Podíváme-li se např. na oblast tvorby webu, nemůžeme zde nezmínit organizaci W3C23
(World Wide Web Consortium), která se v této oblasti angažuje nejvíce. Zakladatelem této
organizace, a v současné době také výkonným ředitelem je Tim Berners-Lee, zakladatel
WWW. V této oblasti se setkáme hned s několika standardy. Již samotné zobrazování stránek
a World Wide Web jako takový funguje na principu protokolu HTTP, který je také
standardem, nemluvě o protokolech dalších, jako jsou TCP/IP využívaný v internetové síti,
POP3 a SMTP pro zasílání pošty, FTP pro nahrávání (upload) a stahování (download) souborů
apod. Při vytváření samotných webových stránek se rovněž vychází ze standardů, většinou
příslušných zvolenému jazyku pro tvorbu webu. Mezi jinými zde můžeme zmínit
např. HTML a XHTML jako základní jazyky pro tvorbu webu, XML jako formát pro přenos
dat, CSS pro formátování a používání stylů, JavaScript jako zástupce skriptovacích
jazyků na straně klienta, různé formáty pro multimédia (PNG, SVG, SMIL), MathML pro
23
W3C. World Wide Web Consortium [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z: http://www.w3.org/
Základy internetových technologií, služby Internetu
104
vkládání matematiky na web a další. Existuje další řada standardů, používaných v této oblasti,
např. standardy týkající se přístupnosti webu (WCAG), standardy pro mobilní aplikace,
pro různá zařízení přistupující k webu atd. Nebudeme zde rozebírat podrobně jednotlivé
standardy, pouze je v následujících kapitolách zmíníme, pokud to bude nutné.
4.6 Síťové modely
Princip Internetu je založený protokolech, které zabezpečují komunikaci na několika
„vrstvách“. Zjednodušeně řečeno, aplikace se mezi sebou snaží domluvit. Komunikace probíhá
na vrstvě „aplikační komunikace“. Nepodaří-li se jim z nějakého důvodu zabezpečit
vzájemnou komunikaci (např. nedostupnost počítače nebo neúplná znalost pravidel), obrátí
se na další vrstvu, svá data „zabalí“ do balíčku, který předají této vrstvě a požádají tuto
vrstvu o přenos. tohoto je zřejmé, že v prostředí internetu je několik komunikačních vrstev
a na těchto vrstvách probíhají různé formy komunikace a přenosu dat. Ve většině služeb
fungujících na Internetu pak komunikace probíhá tak, že jeden počítač poskytuje prostředky
a určuje pravidla a jiný prostředky využívá, tj. komunikace probíhá na úrovni server
– klient, viz Kapitola 3.4. Tento princip umožňuje pak komunikaci v heterogenním prostředí
různých sítí, operačních systémů či hardware.
Pro vysvětlení, jakým způsobem komunikace v jednotlivých vrstvách sítě funguje, se
velmi často používají tzv. síťové modely. Existují dva základní modely: model založený na
rodině protokolů TCP/IP a referenční ISO/OSI model. Jelikož je daná problematika velmi
obsáhlá a detaily jsou náplní jiného předmětu, vysvětlíme v této části publikace jen stručně
základní principy. Srovnání obou těchto modelů je uvádí Chyba! Nenalezen zdroj od-
kazů..
Obrázek 49: Srovnání síťových modelů
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: http://technet.microsoft.com/en-us/library/cc958821.aspx
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
105
4.6.1 ISO/OSI MODEL
Referenční model ISO/OSI vzniknul na základě snahy organizace ISO o standardizaci
počítačových sítí. Tento model byl pak v roce 1984 přijat jako mezinárodní norma ISO
7498. Cílem tohoto modelu bylo poskytnout základ pro další normy, které slouží pro propojování
systémů. Není zde tedy přímo specifikována samotná implementace systémů, ale
jsou zde uvedeny principy pro základní komunikaci v síti pomocí sedmi vrstev. Na rozdíl
od TCP/IP modelu nezahrnuje žádné protokoly a další detaily. V praxi se tento model využívá
při programování jednotlivých součástí síťových rozhraní.
Obrázek 50: ISO/OSI model
Zdroj:Kabelová, Dostálek, 2010
Komunikace mezi vrstvami jednoho systému se pak řídi pravidly, která jsou nazývána
jako rozhraní (interface). Komunikace mezi stejnými vrstvami různých systémů (zařízení)
se pak nazývají podobně jako u TCP/IP modelu protokoly.
Jak již bylo zmíněno, model obsahuje sedm vrstev: fyzickou (physical layer), linkovou
(data link layer), síťovou (network layer), transportní (transport layer), relační (session
layer), prezentační (presentation layer) a aplikační (application layer).
Fyzická vrstva
Nejnižší, fyzická vrstva je zaměřena na fyzickou komunikaci v síti. Je zaměřena na fyzikální
a elektrické vlastnosti zařízení, vlastnosti kabelů, stanovuje způsob přenosu. Hlavními
funkcemi této vrstvy je navazování a ukončování spojení, modulace digitálních dat na
signál používaný přenosovým médiem a efektivní rozložení zdrojů mezi uživatele v síti.
Na této vrstvě pracují např. HUBy, opakovače a síťové adaptéry.
Základy internetových technologií, služby Internetu
106
Linková vrstva
Linková vrstva má na starosti spojení mezi dvěma sousedními systémy. Definuje nastavení
parametrů přenosu linek, oznamuje chyby. Na této vrstvě pracují např. mosty a přepí-
nače.
Síťová vrstva
Tato vrstva má na starosti adresaci v síti. Zajišťuje tak spojení mezi systémy, které spolu
bezprostředně nesousedí. Poskytuje směrovací funkce a stará se o doručení dat. Na této
vrstvě tedy pracují např. směrovače. Můžeme zde zmínit také protokol IP, který pracuje na
této vrstvě. Na síťové vrstvě je jednoznačně v celé WAN adresováno síťové rozhraní. Síťovým
rozhraním může být např. karta pro Ethernet.
Transportní vrstva
Transportní vrstva pak zajišťuje přenos dat mez koncovými uzly. Její hlavní funkcí je
starat se o kvalitu přenosu na takové úrovni, kterou vyžadují vyšší vrstvy. Můžeme se zde
setkat se dvěma základními protokoly, spojově orientovaným TCP a nespojově orientovaným
UDP.
Obrázek 51: Spojení na transportní vrstvě
Zdroj:Kabelová, Dostálek, 2010
Mezi dvěma počítači může být několik transportních spojení současně, jedno např. pro
virtuální terminál a druhé pro elektronickou poštu. Aplikace jsou jednoznačně adresovány
v rámci jednoho počítače. Jednotkou přenosu je transportní paket, který se opět skládá ze
záhlaví a datové části. Transportní paket se přenáší v datové části síťového paketu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
107
Obrázek 52: Spojení na transportní vrstvě
Zdroj:Kabelová, Dostálek, 2010
Relační vrstva
Relační vrstva se stará o organizaci a synchronizaci mezi relačními vrstvami dvou systémů
a řídí výměnu dat mezi nimi. Jedná se tedy o vytvoření a ukončení relačního spojení,
synchronizaci a obnovení spojení apod. Na této vrstvě se můžeme setkat s protokoly jako
NetBIOS, AppleTalk, SSL, RPC a další.
Prezentační vrstva
Na této vrstvě jsou pak data prezentována do tvaru, který používají aplikace. Jedná se
např. o šifrování, konvertování nebo komprimaci. Vrstva je definována z důvodu možného
rozdílu formátu dat při komunikaci různých aplikací na obou stranách. Vrstva se zaměřuje
na strukturu dat, jejich význam pak přenechává vrstvě aplikační.
Aplikační vrstva
Na vrstvě aplikační se pak setkáme s protokoly umožňující komunikaci mezi aplikacemi
a komunikačním systémem. Protokolů fungujících na této vrstvě je celá řada, můžeme zde
uvést např. FTP, DNS, POP3, SMTP, DHCP, SSH a další.
4.6.2 TCP/IP MODEL
TCP/IP model je založen na rodině protokolů TCP/IP. Jeho vznik můžeme datovat do
počátků sedmdesátých let devatenáctého století. Bývá také často nazýván jako internet model.
Definuje čtyři kategorie funkcí, které musí být provedeny, aby byla komunikace na
internetu úspěšná. Jedná se o otevřený standard, není tedy závislý na jedné instituci či firmě.
Protokoly kolekce TCP/IP jsou veřejně posuzovány a diskutovány (byly především při jejich
vzniku a průběžně vznikají další) prostřednictvím RFC dokumentů, viz Kapitola 4.5.
Základy internetových technologií, služby Internetu
108
RFC dokumenty zahrnují také technické a organizační dokumenty týkající se internetu jako
takového, včetně technických specifikací.
V TCP/IP modelu jsou definovány čtyři základní vrstvy, které znázorňují hierarchii činností.
Mezi těmito vrstvami je přesně definována výměna informací, přičemž každá vrstva
využívá služeb vrstvy nižší a poskytuje své služby vrstvě vyšší. Jedná se o tyto vrstvy:
aplikační (application layer), transportní (transport layer), síťová (internet layer) a vrstva
síťového rozhraní (network interface). Komunikace mezi stejnými vrstvami je pak řízena
tzv. komunikačními protokoly.
VRSTVA SÍŤOVÉHO ROZHRANÍ
Tato nejnižší vrstva umožňuje přístup k fyzickým médiím umožňujícím komunikaci
v síti. Je samozřejmě specifická pro každou síť, podle její implementace. Jako příklad zde
můžeme uvést např. Ethernet, Token ring, FDDI, X.25, SMDS a další.
SÍŤOVÁ VRSTVA
Síťová vrstva má na starosti síťovou adresaci, předávání tzv. datagramů a jejich směrování.
Na této vrstvě se můžeme setkat s protokoly IP, ARP, ICMP a dalšími.
TRANSPORTNÍ VRSTVA
Transportní vrstva je pak implementována až v koncových zařízeních přistupujících
k internetu. Poskytuje transportní služby prostřednictvím protokolu TCP (transmission
control protocol) nebo méně spolehlivým protokolem UDP (user datagram protocol).
APLIKAČNÍ VRSTVA
Z hlediska služeb internetu nás bude zajímat nejvíce poslední vrstva, vrstva aplikační.
Jedná se o vrstvu, která má na starosti procesy aplikací využívajících přenosu dat po síti
pro poskytování konkrétních služeb. Jako příklad zde můžeme uvést FTP, HTTP, DHCP,
Telnet, DNS, POP3, SMTP a další. Některé ze zmiňovaných služeb budou podrobněji rozebrány
v následujících kapitolách.
SHRNUTÍ KAPITOLY
V této kapitole jste se seznámili se základy fungování Internetu, zejména s protokolem
TCP/IP a jeho jednotlivými vrstvami. Dále jste se seznámili s protokoly aplikační vrstvy a
službami provozovanými na této vrstvě.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
109
5 PILÍŘE A ORGANIZACE INTERNETU, WWW
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
V této kapitole bude představen základní koncept Internetu, tři stěžejní pilíře na kterých
je internet postaven. Studenti se seznámí s organizací a přidělováním IP adres a doménových
jmen a s fyzickou infrastrukturou.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je seznámit studenty se základními pojmy, se kterými se setkají při práci
s Internetem, zejména s hlavními pilíři. Studenti se blíže seznámí s fyzickou strukturo,
vztahem mezi doménami a IP adresami a přidělováním doménových jmen a IP adres
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
Čas potřebný ke studiu v rozsahu 3-5 hodin, podle míry praktické práce.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
ISP, URL, DNS, doména, infrastruktura, Cesnet
5.1 Tři pilíře Internetu
Dá se jednoduše shrnout, že Internet má 3 základní pilíře, na kterých je postaven.
V první řadě je to komunikační protokol TCP/IP, dále systém doménových adres a v neposlední
řadě fyzická infrastruktura.
Pilíře a organizace Internetu, WWW
110
5.1.1 KOMUNIKAČNÍ PROTOKOLY
Komunikační protokoly tvoří jeden ze základních stavebních kamenů Internetu. Vzhledem
k multiplatformnímu prostředí Internetu je nutné zabezpečit taková komunikační pravidla,
která konečným počtem standardizovaných kroků zabezpečí komunikaci. Dostálek a
Kabelová (2012) přirovnávají komunikaci k rozhovoru dvou vzdálených cizinců. Každý
umí mluvit, ovládá proto komunikační protokol. Každý má však tento protokol odlišný
(např. čeština, francouzština). Komunikace tedy teoreticky probíhá mezi cizinci, prakticky
však cizinci musí předat komunikaci jiné komunikační vrstvě, která „má stejný protokol“
– tlumočnicím.
Obrázek 53: Třívrstvá komunikační architektura
zdroj: Kabelová, Dostálek (2012)
Prakticky tedy cizinci nehovoří spolu ale s tlumočnicemi. Pokud nejsou tlumočnice „v
kontaktu“, nemohou se tedy domluvit, sáhnou opět po další komunikační vrstvě. Teoreticky
tedy hovoří spolu tlumočnice, prakticky však každá tlumočnice hovoří „s telefonem“. Takto
může být komunikace definovaná na více vrstvách, musí však být zabezpečené, že se na
některé vrstvě komunikace uskuteční (definovaný konečný počet vrstev).
Komunikace mezi počítači (obecněji mezi aktivními síťovými prvky) v prostředí Internetu
je založena na protokolu TCP/IP.
5.1.2 FYZICKÁ INFRASTRUKTURA
Aby mohla komunikace mezi počítači v Internetu probíhat, musí být k dispozici komunikační
kanály, musí být vytvořena komunikační (síťová infrastruktura).
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
111
Internet využívá množinu takovýchto infrastruktur, jejichž provozovatelé (provideři)
umožňují připojení uživatelů do sítě. Propojení sítí se realizuje prostřednictvím peeringu.
Peering je pojmenování pro vzájemné propojení počítačové sítě dvou různých (např. telekomunikačních)
společností za účelem výměny datového provozu na centrálních místech
(exchange points) individuálně nebo hromadně. Výsledkem vzájemného propojení všech
takových sítí po celém světě je tedy Internet (celosvětová síť). Peeringové uzly jsou páteří
celého Internetu. Peering může být privátní - přímé propojení sítí dvou ISP nebo veřejný
(public) - hromadné propojení více sítí v jednom místě.
V praxi se pro označení Peeringových uzlů používají zkratky IXP – Internet Exchange
Point24
, NAP – Network Access Point, MAE – název společnosti Metropolitan Area Exchange,
který se v USA vžil pro generické označování NAPs, aj. V rámci evropského prostoru
se nejčastěji používá označení IXP. IXP je fyzickým místem, ve kterém si ISPs (Internet
Service Providers) a CPs (Content Providers) vyměňují své datové toky. IXP snižuje
společnostem náklady na zahraniční konektivitu. Analogií může být letiště-dopravní křižovatka
(IXP), kde pasažéři (datové balíčky), přestupují, vystupují a nastupují do a z letadel
různých dopravních společností (ISP, CP). Z pohledu provozovatele lze rozdělit IXP na 2
kategorie:
•Nekomerční IXP – asociace, neutrální organizace, kde vloženými penězi (ve formě poplatků
za využívání IXP) sdružené společnosti financují provoz svého IXP.
•Komerční IXP – provozovatelem je soukromá firma, ISP jsou její zákazníci a poplatky
platí provozovateli.
V Evropě jsou rozšířeny spíše nekomerční IXP, v USA převládá kategorie komerčních
IXP. Obě kategorie mají své klady a zápory. V nekomerčním IXP sdružené společnosti
samy rozhodují o vývoji, strategii, cenách a investicích svého IXP, naproti tomu v komerčním
IXP platí zainteresované společnosti za služby poskytovateli služeb, který může být
přímým konkurentem, a mají pouze dvě možnosti v rozhodování, a to sice buď služby odebírat,
nebo neodebírat. Na druhé straně v nekomerčním IXP mají sdružené společnosti i
příslušný díl zodpovědnosti za svá rozhodnutí a konsenzus společností musí projít diskuzí
a zpravidla v některých IXP hlasováním, zatímco komerční IXP dělá rozhodnutí dle svého
uvážení, což umožňuje pružnější reakci na podněty z vnějšího okolí.
Mezi významná veřejná peeringová centra patří NIX.CZ. V současné době je sdružení
největším neutrálním IXP v České republice a řadí se mezi deset největších IXP v Evropě.
Sítě připojené k platformě NIX.CZ mají možnost propojení s dalšími připojenými sítěmi
ISP (Internet Service Providers) nebo IAP (Internet Access Provider). NIX.CZ patří mezi
nekomerční IXP kde členové hlasují o ceníku, rozpočtu, vzniku/zániku nových uzlů, a volí
statutární orgány.
24
Zdroj: http://www.lupa.cz/clanky/nix-cz-minulost-soucasnost-a-budoucnost/
Pilíře a organizace Internetu, WWW
112
Slezská univerzita využívá sítě TEN společnosti Cesnet. Síť Cesnet je součástí struktury
Geant.
Obrázek 54: topologie sítě Cesnet
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://www.cesnet.cz/sluzby/pripojeni/topologie/
Na stránkách cesnet.cz jsou veškeré záležitosti týkající se této infrastruktura, včetně realizovaných
propojení, projektů nebo např. aktuálního zatížení sítě.
Obrázek 55: Ukázka zatížení jednotlivých tras sítě Cesnet
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: http://netreport.cesnet.cz/netreport/
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
113
Obrázek 56: ukázka topologie sítě ČD-Telematika
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://www.cdt.cz/cz/infrastruktura-97/
V rámci konektivity se sítě propojují i v rámci států, resp. vytvářejí se nadnárodní struktury.
Příkladem může být Geant – Pan evropská síť pro vědu a vzdělávání.
Pilíře a organizace Internetu, WWW
114
Obrázek 57: Pan evropská síť pro vědu a vzdělávání
Zdroj: Cesnet, [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: www.geant.net
Obrázek 58: Světová konektivita - Geant
Zdroj: [online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z: http://www.geant.net/Resources/Media_Library/Pa-
ges/Maps.aspx
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
115
5.1.3 DOMÉNY
Třetím pilířem Internetu je systém doménových adres. Na základě přidělování IP adres
a doménových adres je vytvořena struktura doménových jmen, kdy každá doménová adresa
je ve své podstatě „jinak zapsaná“ IP adresa příslušného počítače. Identifikaci (překlad adres)
zabezpečují DNS servery na základě protokolu DNS. Blíže se doménám věnují kapitoly
později.
5.2 Fungování internetu
Internet je v podstatě rozsáhlá počítačová síť, která vzniká propojením několika stovek
sítí. Internet je tedy spousta spojených počítačů, pokud se však propojí několik počítačů,
ještě to neznamená, že máte dílčí mini internet.
K tomu, aby informace byly vidět je potřeba mít na minimálně jednom počítači internetový
server. Internetový server je tedy opět počítač, který umožní sdílet určité informace
okolnímu světu. Opakem je klient. Klientem je každý počítač, co je připojen k internetu a
má nainstalovaný prohlížeč25
. Zjednodušeně řečeno tedy pokud spustíme prohlížeč, tak ten
se nám připojí k nějakému serveru a zobrazí nám informace, které na tom serveru jsou. To,
o který server se jedná, je určeno jeho adresou. Každá tato adresa je jedinečná a v internetu
nemohou být dvě stejné.
Pojem Internet (složenina předpony inter vyjadřující vztah mezi, a anglického net označujícího
síť) se v tomto případě vysvětluje jako celosvětový systém navzájem propojených
počítačových sítí, které propojují tzv. síťové uzly. Uzlem pak může být počítač nebo zařízení
se speciální síťovou funkcí, například router. Klíčovou pro fungování Internetu, jak
jej známe dnes, je také rodina protokolů TCP/IP26
.
Tyto dílčí sítě jsou provozovány subjekty (organizacemi), často nazývanými ISP (Internet
Service Provider), tedy poskytovateli připojení. Tito poskytovatelé připojení vytvářejí
fyzické propojení počítačů v internetu, přičemž často nabízejí také další služby s touto oblastí
spojené. Jak je patrné z následujícího obrázku, tyto subjekty poskytují připojení také
25
http://www.zasedalsiblog.cz/zjednodusena-struktura-internetu
26
Co Internet není? (podle http://www.jaknainternet.cz/page/1795/struktura-internetu/)
Obvykle bývá internet zaměňován za internetové stránky, prohlížeč, součást vybavení počítače či telefonu
nebo určitou on-line službu. Někdy z neznalosti, častěji ale spíše ze snahy zobecnit význam pojmu Internet,
aby lépe odpovídal tomu, jak jej známe z běžného života. Lze tedy rozlišovat mezi Internetem v užším a
širším slova smyslu.
WWW stránky, e-mail atd. (Internet podle laika), jsou jen některé z tzv. služeb, které je možné na Internetu
provozovat. Tyto služby zajišťují počítačové programy, které mezi sebou komunikují pomocí protokolů
(protokoly jsou definovány jako seznam doporučení, jejichž dodržování vede k bezproblémovému fungování
služeb). Další známé internetové služby jsou například instant messaging (protokoly ICQ, Jabber…),
VoIP - internetová telefonie (protokol SIP, proprietární, tedy uzavřený protokol Skype…), přenos souborů
(FTP) atd.
Pilíře a organizace Internetu, WWW
116
dalším subjektům. Pokud bychom se na toto jednoduché schéma dívali z pohledu hierarchie,
budeme o větších poskytovatelích, resp. o jejich sítích, hovořit jako o sítích up-stream
providerů. Tyto subjekty pak připojují menší subjekty, resp. jejich sítě (down-stream sítě
providerů). Na obrázku jsou znázorněny tyto sítě obousměrnými šipkami. Na nejnižší
úrovni této pomyslné hierarchie pak nalezneme sítě koncových providerů, tedy sítě poskytovatelů
připojení, kteří do internetu fyzicky připojují koncové uživatele.
Obrázek 59: Zjednodušené schéma internetu
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
Rychlost připojení v rámci jednotlivých sítí jednotlivých poskytovatelů připojení se liší
v závislosti na použité technologii a v závislosti na jejich propojení se sítěmi ostatních poskytovatelů
připojení. Ve skutečnosti internetová síť nevypadá takto jednoduše hierarchicky,
byť zřejmě k nejrychlejšímu propojení dochází stále přes páteřní síť internetu, ke
které jsou prostřednictvím přípojných bodů nazývaných IXP (Internet Exchange Point) připojeni
největší poskytovatelé připojení. Konektivita, tedy rychlost spojení mezi dvěma
body v internetu (někdy také rychlost připojení dané sítě vzhledem k určenému cíli), je
dána způsobem propojení jednotlivých sítí mezi sebou.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
117
Obrázek 60: Zjednodušené schéma internetu – peering
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
Obrázek ukazuje, že v případě nepropojených sítí dvou poskytovatelů připojení, např. A
a B, by data od koncového uživatele musely cestovat nejprve v rámci hierarchie sítě poskytovatele
A až k páteřní síti internetu, a pak opět shora dolů v rámci hierarchie až k poskytovateli
B. Konektivita je pak dána nejslabším článkem v rámci této cesty, tedy nejpomalejším
spojením (opět dáno použitými technologiemi, často nejpomalejší spojení je mezi
koncovým uživatelem a koncovým ISP, např. bluetooth, wi-fi spojení, či modem). Z důvodu
zkrácení těchto cest a samozřejmě z důvodu urychlení přenosu informací dochází k
propojování sítí jednotlivých ISP na nižší úrovni. Toto propojování je prováděno na základě
bilaterálních dohod, popř. je zastřešováno organizacemi v rámci jednotlivých IXP (Internet
Exchange Point). Tyto výměnné body pak poskytují infrastrukturu pro propojení jednotlivých
sítí autonomních systémů jednotlivých ISP. V České republice působí zájmové sdružení
ISP právě s cílem propojení sítí jednotlivých poskytovatelů připojení s názvem
NIX.CZ27
(Neutral Internet eXchange.
5.2.1 SLUŽBY ISP
Poskytovatelé připojení v současné době kromě samotného fyzického připojení nabízí
také další služby, jako např. web hosting, server hosting, registraci doménových jmen,
tvorbu webových stránek a vývoj internetových aplikací, správu databází či další služby
(VoIP, vyhledávací služby, mail servery apod.).
27
NIX.cz, z.s.p.o. Neutral Internet eXchange [online]. [vid. 15. Prosince 2013]. Dostupné z:
http://www.nix.cz
Pilíře a organizace Internetu, WWW
118
Také dochází s nástupem digitalizace k prolínání dvou, dříve samostatných, světů počítačových
sítí a telekomunikací. Dochází jak ke konvergenci sítí, tak poskytovaných služeb.
Není dnes výjimkou, že poskytovatel připojení, počítačová firma, poskytuje služby v oblasti
IP telefonie (VoIP), že se setkáváme s televizním a rozhlasovým vysíláním po internetu
(IPTV), že internetové připojení nabízí kabelové televizní společnosti apod.
5.2.2 TIER
Obecně se velké sítě dělí podle své velikosti do tříd zvaných „Tier“. „Tier 1 jsou společnosti,
které stály u zrodu internetu nebo byly velkými operátory na důležitých trzích.
Tyto sítě se mezi sebou propojují zdarma a ostatní od nich musí ‚nakupovat internet‘,“28
.
Společností s označením Tier 1 je jen okolo patnácti. „Typicky jsou globální, mají tedy
přípojné body na všech kontinentech.“
Dalším zajímavým prvkem internetu jsou takzvané Content Delivery Network (CDN),
což jsou sítě pro rozložení zátěže pro distribuci software a jiných dat. Zlepšují uživatelský
konfort, protože umožňují stahovat obsah z nejbližšího úložiště. Mezi nejznámější sítě patří
Akamai, Amazon nebo Limelight. „Pokud by takové sítě neexistovaly, docházelo by k přetížení
nejen u samotných serverů, ale i třeba na podmořských linkách.“10
Všichni poskytovatelé kromě Tier 1 musí nakupovat „tranzit“, tedy připojení do celého
internetu. Tranzit se nakupuje buďto za fixní cenu nebo běžnější metodou podle přenesených
dat.
5.3 Identifikace souborů a počítačů
Aby byla v prostředí internetu možná komunikace, je nutné vědět, s kým daná komunikace
probíhá. To je zajištěno jednoznačnou identifikací všech zařízení a objektů v internetovém
(síťovém) prostoru. Jedná se nejen o servery (od webových serverů přes file servery,
záložní servery až po koncová zařízení jednotlivých uživatelů. Jako příklad zde můžeme
uvést server, na kterém jsou umístěny soubory s www stránkami. WWW stránka je v podstatě
soubor nebo množina souborů, které jsou umístěny na disku nějakého počítače (zpravidla
serveru, který je přístupný 24 hodin denně, 7 dní v týdnu, 365 dní v roce). Ten, kdo
chce zobrazit www stránku, by tedy měl zadat název souboru, který chce zobrazit, jeho
umístění na příslušném disku a umístění příslušného počítače. Tyto údaje musí být současně
jednoznačné a světově jedinečné, aby se příslušný soubor opravdu našel. Jednou z
podmínek pro distribuci www stránek je tedy zřízení jednoznačné adresy, za kterou „schováme“
naše soubory na příslušných discích v příslušných počítačích.
28
Golecký, A., Lehký úvod do peeringu aneb jak funguje NIX.CZ, přednáška, dostupné na:
https://www.root.cz/clanky/lehky-uvod-do-peeringu-aneb-jak-funguje-nix-cz/
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
119
5.3.1 URI, URL, URN
Jak bylo zmíněno v předchozím příkladu, potřebujeme tedy pro zobrazení www stránky
nějako adresu, na kterou naše dokumenty uložíme a kde si je uživatelé Internetu najdou.
Tato adresa musí, obdobně jako „klasická domovní“ adresa splňovat určitá pravidla. V této
souvislosti se zjednodušeně někdy místo „adresa“ používá pojem „odkaz“ na soubor, či
„URL odkaz“ na soubor. V praxi se pak můžeme setkat s pojmy URI odkaz, URL odkaz a
URN odkaz. URI je množina obsahující podmnožiny URL a URN. URI adresa je obecné
označení, zatímco URL adresa a URN adresa jsou konkretizující pojmy.
URI
URI (Uniform Resource Identifier - jednotný identifikátor zdrojů) představuje způsob,
jak identifikovat jednotlivé zdroje v Internetu. Zkratka URI není tolik známá a rozšířená
jako URL, jedná se spíše o obecný pojem, který řeší umístění zdroje i jeho pojmenování.
URN
URN (Uniform Resource Name -jednotný identifikátor jména) popisuje především název
internetového zdroje, nestará se už o jeho dostupnost, resp. cestu k němu.
URL
URL (Uniform Resource Locator - jednotný lokátor zdroje) je standardně nejrozšířenější
způsob uvádění adresy, často je zaměňován s URI. Běžně se jako URL adresa označuje
řetězec znaků, které popisují konkrétní umístění dat. URL adresa popisuje tedy především
místo, kde je daný dokument (obecněji data) umístěný. URL adresu může tvořit několik
částí, které dohromady vytváří konkrétní adresu umístění dokumentu. URL adresa zpravidla
obsahuje doménové jméno a schéma (resp. protokol), dále pak může (ale není to povinné)
obsahovat tzv. port (identifikuje službu Internetu: Web, pošta, stahování souborů
apod.), název souboru a další parametry. Například „http://www.opf.slu.cz/html/vyuka.htm“
je URL odkaz ukazující na dokument „vyuka.htm“, ten leží v adresáři „html“ na
počítači s názvem (s doménovým jménem) „www.opf.slu.cz“. Tento dokument je dostupný
pomocí protokolu http, viz Kapitola 4.6.
5.3.2 DOMÉNA, IP ADRESA
Níže uvedený výklad je opět účelově zjednodušený a slouží pro pochopení principu.
V předchozí podkapitole je uvedeno, že se v daném URL jedná o název počítače
„www.opf.slu.cz“. Přesněji, jedná se o počítač, který je v nějakém prostoru nazvaný
www.opf.slu.cz. Tomuto názvu se říká doména, resp. doménové jméno. Doménové jméno
můžeme přirovnat opět ke „klasické“ adrese, v níž jsou jednotlivé údaje odděleny tečkou
(příklad: „karel.novak.kosmonautu.karvina.ceska_republika“). Jednotlivé části pak nazýváme
domény k-tého řádu, přičemž k udává pozici zprava a směrem doleva se vždy údaj
Pilíře a organizace Internetu, WWW
120
upřesňuje a konkretizuje. U www.opf.slu.cz je tedy „cz“ doména prvního řádu, „slu.cz“ je
doména druhého řádu (existuje množina domén druhého řádu „XXX.cz“, které jsou podmnožinou
domény „cz“), „opf.slu.cz“ je doména třetího řádu (opět existuje množina domén
3. řádu „YYY.slu.cz“, které jsou podmnožinou domény „slu.cz“) atd. Doménu musíme mít,
abychom mohli být identifikovatelní. Je to jakýsi „prostor“, ke kterému se návštěvníci našich
stránek dostanou a ve kterém máme naše soubory (texty, fotky, videa apod.) potřebné
pro naše stránky. Je zřejmé, že někde musíme tento „prostor“ umístit a musíme tento „prostor“
zpřístupnit ostatním. Pokud bychom tento „prostor“ umístili na svém počítači, dobře
by se nám stránky vytvářely, protože bychom mohli pracovat na svém počítač. Těžko bychom
ale zabezpečili dostupnost našeho počítače pro všechny návštěvníky našich stránek.
Přesto je zřejmé, že naše soubory jsou na nějakém počítači. Tento počítač musí být jednoznačně
identifikovatelný v prostředí internetu.
Prostředkem pro jednoznačnou identifikaci je tzv. IP adresa. Adresa (ve verzi IPv4) má
tvar „XXX.XXX.XXX.XXX“ (čtyři tříčíselné části oddělené tečkou), kde XXX je v rozsahu
0 až 255 (např. 193.160.100.100). Tuto adresu má každý počítač v internetu. Aby byla
jednoznačně zabezpečená identifikace, jsou tyto adresy přidělovány podle stanovených
pravidel. Jednoznačnost IP adresy musí být zabezpečena v rámci uzavřené skupiny, pokud
existuje více zařízení se stejnou IP adresou, jsou identifikované skupinou, ve které se nachází
(opět je výklad účelově zjednodušený).
Adresa IP se skládá ze dvou částí. Net - ID (adresa sítě) a Host - ID (adresa počítače)29
.
Podle toho jak jsou jednotlivé sítě rozlehlé (kolik mají hostů) rozlišujeme tři hlavní třídy
IP adres - A, B a C.
Třída A: dovoluje adresování jen 126 sítí, ale v každé z nich může být až 16 miliónů
počítačů. Rozsah hodnot IP adres je: 0.0.0.0 až 127.255.255.255.
Třída B: umožňuje adresovat už 16 tisíc sítí a 65 tisíc počítačů v každé síti. První dva
byte je adresa sítě a další dva adresa počítače. V České republice ji mají významné organizace.
Rozsah hodnot ve třídě B je: 128.0.0.0 až do 191.255.255.255.
Třída C: umožňuje adresovat až 2 milióny sítí. V každé síti může být 254 počítačů. IP
adresa třídy C je v ČR nejpoužívanější. První tři byte jsou adresou sítě a jeden byte adresou
počítače. Rozsah je: 192.0.0.0. až 223.255.255.255.
Speciální IP adresy: některé IP adresy jsou vyhrazeny pro speciální účely. Rozsah adres
224.0.0.0 - 239.255.255.255 je zařazen do třídy D a je využívána pro multicasting. Adresy
240.0.0.0 - 247.255.255.255 patří do třídy E, jsou rezervovány. Adresy 127.0.0.0 a
127.0.0.1 jsou tzv. loopback adresy. Pošleme-li data na tuto adresu, nebudou vysílána přes
29
[online]. [vid. 1.9 2013]. Dostupné z:http://site.the.cz/?id=2, část textu převzata pro výukové účely
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
121
žádný ze síťových adaptérů počítače do sítě. Pouze zjistíme, zda je funkční software, nezávisle
na tom, funguje-li síťový hardware. Adresu 127.0.0.1 má v podstatě každý počítač,
identifikuje lokální počítač.
Síťové adresy jsou adresy, jejichž host část obsahuje samé nuly. Tyto adresy jsou využívány
IP protokolem ke správnému směrování paketů mezi sítěmi.
Broadcast adresa, 255.255.255.255 je určena všem hostům v dané síti. Používá se k
hromadnému rozesílání paketů.
Pokud je síť izolovaná (Intranet), lze použít libovolné IP adresy. Při připojení vnitřní
sítě k Internetu by ale mohla nastat situace, že bude existovat více shodných IP adres.
V tomto případě je počítač vnitřní sítě identifikovatelný IP adresou brány. Z důvodů minimalizace
konfliktů jsou pro vnitřní sítě rezervované IP adresy 10.0.0.0 až 10.255.255.255
(třída A), 172.16.0.0 až 172.31.0.0 (třída B) a 192.168.0.0 až 192.168.255.0 (třída C).
Jak bylo dříve uvedeno, na zdroje se odkazujeme pomocí doménové adresy. Domény
prvního řádu spravuje organizace IANA, viz Kapitola 4.4. Opět velmi zjednodušeně, IANA
přidělila České republice doménu 1. řádu „cz“. Současně s touto doménou přidělila k této
doméně jistou množinu IP adres např. adresy 193.160.100.0 až 193.160.200.0. Organizace
IANA musí současně technicky zabezpečit evidenci přidělených adres k dané doméně a
nepřetržitou dostupnost této evidence (tzv. DNS záznamy na DNS serveru). V České republice
se o správu domén 2. řádu pod doménou „cz“ a o správu přidělených IP adres stará
organizace NIC.cz. Například Slezská univerzita požádala tuto organizaci prostřednictvím
registrátora o přidělení domény 2. řádu „SLU.CZ“. Současně s touto doménou dostala SU
přidělenou množinu jednoznačných IP adres z množiny přidělených k doméně „cz“ (např.
193.160.200.0 až 193.160.200.200). Organizace NIC opět musí zabezpečit evidenci přidělených
adres a domén. Na Slezské univerzitě je OPF, FPF, FVP a Matematický ústav. Tyto
součásti dostali od správce domény „slu.cz“ přiděleny domény 3. řádu „opf.slu.cz“,
„fpf.slu.cz“, „fvp.slu.cz“ a „mu.slu.cz“. Současně byly opět přiděleny skupiny IP adres a
vede se evidence těchto domén a přidělených adres (např. OPF dostane adresy
193.160.200.0 až 193.160.200.20). Správci na Slezské univerzitě disponují tedy těmito adresami
a zřídí webový server se jménem „www.opf.slu.cz“ a adresou „193.160.200.1“
(uvedené adresy jsou jen jako příklad).
Napíše-li uživatel do internetového prohlížeče odkaz „www.opf.slu.cz/index.htm“, přeloží
se na příslušném DNS serveru toto doménové jméno na příslušnou IP adresu, najde se
příslušný počítač o dané IP adrese a v příslušném počítači soubor „index.htm“.
5.3.3 WWW KLIENT
Klient (browser, prohlížeč) je v podstatě prostředníkem mezi uživatelem a WWW serverem.
Má na starosti tři základní činnosti:
Pilíře a organizace Internetu, WWW
122
1. Komunikace s uživatelem – jedná se o činnost na základě uživatele, např. vyžádání
webových stránek (případně dalších souborů) od WWW serveru, přehrávání multimediálních
souborů. Pro rozšíření funkčnosti obsahuje další doplňkové moduly
(pluginy).
2. Komunikace s WWW serverem – jedná se o vysílání požadavků na WWW server.
Dále pak po přijetí dat ze serveru provádí dekódování dat a instrukcí (interpreter),
sestavuje webovou stránku (rozložení prvků) a nakonec zobrazuje webovou stránku
v okně (popř. přehrává další multimediální obsah).
3. Spolupráce s dalšími programy – spolupráce s dalšími programy pak závisí na dalších
aplikacích nainstalovaných na zařízení, kde se nachází také prohlížeč. Jedná se
např. o poštovní programy, editory atd.
Mezi nejpoužívanější WWW klienty v současné době patří Google Chrome (Google),
Firefox (Mozilla Foundation), Internet Explorer (Microsoft), Safari (Apple Inc.), Opera,
Opera Mobile (Opera Software ASA) a další. Jejich zastoupení na trhu se stále mění, často
v závislosti na oblibě zařízení, která uživatelé pro využívání WWW služby používají. Např.
v poslední době roste obliba mobilních zařízení (chytré telefony, tablety).
5.3.4 WWW SERVER
Webový server můžeme vnímat jak v podobě HW, tak v podobě SW. Má na starosti
zpracovávání požadavků od WWW klientů a zasílání informací na základě těchto požadavků
(např. zaslání webové stránky nebo souboru). Dále zasílá klientovi stavový kód odpovědi
o tom, zda došla odpověď v pořádku nebo zda nastala chyba. Chybové odpovědi
jsou pak číslovány dle typu chyby. Přijímané požadavky od klientů jsou protokolována a
zpravidla ukládány do log souborů. Tyto log soubory jsou pak využívány při řešení problémů,
v tom lepším případě pak bývají často zdrojem pro analýzu návštěvnosti webových
stránek.Jako příklad webových serverů zde můžeme uvést např. Apache http server (Apache
Software Foundtation), IIS (Microsoft), GWS (Google Web Server), nginx (NGINX,
Inc.), a další. Mezi poměrně jednoduché servery patří například server Xitami. Mezi základní
nastavení, které musíme u serverů provést, je definování uživatelů a skupin uživatelů,
definování prostoru (disků, adresářů) pro umístění souborů a defaultní názvy souborů
(stránek), které se zobrazí v případě, že se klient připojí k serveru a neuvede soubor pro
zobrazení. Součástí www serverů bývá i propojení s databází (např. MySQL) a programovacím
jazykem (např. PHP, Perl apod.). Většina www serverů současně funguje jako Ftp
server.
SHRNUTÍ KAPITOLY
V této kapitole jste se seznámili se základy, principy a pravidly fungování Internetu
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
123
Základní technologie pro tvorbu WWW
124
6 ZÁKLADNÍ TECHNOLOGIE PRO TVORBU WWW
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
V této kapitole se seznámíte s hypertextem, což je základní stavební kámen pro tvorbu
www stránek. Seznámíte se rovněž s jazykem HTML pomocí kterého se www stránky vytvářejí.
Protože dnešní webové stránky jsou dynamické, seznámíte se i s JavaScriptem, jako
základním nástrojem pro tvorbu dynamických stránek. Naučíte se rovněž základy tvorby
www stránek a seznámíte se se základními nástroji pro jejich vytváření.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je naučit studenty tvorbě jednoduchých www stránek a možnostem jejich
publikování.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
V této kapitole je vhodné si uváděné příkazy prakticky odzkoušet. Z tohoto důvodu je
čas potřebný ke studiu v rozsahu 2-5 hodin, podle míry praktické práce.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
Počítačová síť, TCP/IP protokol, ISO/OSI model, maska sítě, brána, IP adresa, služby
Internetu, komunikace
6.1 Princip Hypertextu
Hypertext je v podstatě text obsahující odkazy na další informace. Na rozdíl od lineárního
textu, který známe z klasických dokumentů, umožňuje tzv. nesekvenční přístup k informacím.
Zobrazení dalších informací je pak umožněno prostřednictvím odkazů.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
125
Jak znázorňuje následující obrázek, základní jednotkou informace je dokument (www
stránka). Informace jsou uloženy v síti uzlů propojených asociativními vazbami. Uživatel
se pak může libovolně mezi nimi pohybovat pomocí vazeb.
Vazby (link, hyperlink) jsou v podstatě odkazy na další objekty. Mohou směřovat na
jakékoliv místo lokálně v počítači nebo v internetu (www stránka, obrázek, multimediální
soubor, nezobrazitelné soubory všech typů formátů).
Uzly jsou pak vyznačená místa v dokumentu, které reprezentují dané odkazy. Jedná se
často o zvýrazněný text, netextové informace (obrázky, animace, další multimediální soubory),
v HTML 5 to mohou být také blokové elementy.
Obrázek 61 Technologie hypertextu
Zdroj: Botlík, Slaninová, 2014, Služby Internetu a internetové systémy, výukový materiál OPF v Karviné
6.2 Služba WWW
Zřejmě nejpoužívanější službou internetu je služba WWW (World Wide Web). Jedná
se o službu využívající internetový protokol http, popř. https. Tato služba využívá technologie
hypertextu, která byla popsána v předchozí kapitole.
World Wide Web, v doslovném překladu „světová rozsáhlá síť“, „celosvětová síť“ je
označení pro systém prohlížení, ukládání a odkazování dokumentů nacházejících se v Internetu.
Dokumenty (webové stránky) si prohlížíme pomocí webového prohlížeče, jsou
uloženy na webových serverech a jsou navzájem propojeny pomocí hypertextových odkazů
Základní technologie pro tvorbu WWW
126
zapisovaných ve formě URL (například http://www.seznam.cz nebo http://www.google.com).
Webové stránky jsou popsány pomocí HTML jazyka a pro jejich přenos mezi
počítači je používán HTTP protokol.
Jak vyplývá ze samotného principu hypertextu, umožňuje tato služba integrovaný pohled
na data a informace z různých zdrojů (multimediální přístup).
Jejími charakteristickými znaky jsou:
• Nezávislost na platformě, operačním systému či jediné firmě
• Pružnost
• Neustálý vývoj standardů a doporučení
6.2.1 ZÁKLADY TVORBY WEBU
Tvorba webových prezentací je obvykle v kompetenci tzv. webmastera. Webmaster zastává
v rámci procesu tvorby webu několik funkcí současně:
• Tvůrce obsahu – vytváření, úprava HTML dokumentů, vkládání dat (internetové
aplikace, údržba integrity obsahů
• Návrhář (webdesigner) – tvorba layoutu www stránek, tvorba grafiky, rozhoduje
o celkovém vzhledu a navigační struktuře webu
• Programátor – tvorba www stránek pomocí samotných jazyků, ať už skriptovacích
nebo jiných (PHP, ASP, CGI, Java, JavaScript, Flash, .Net)
• Administrátor (správce) – stará se o bezpečný provoz www serveru, o bezpečnost
provozovaných skriptů, o zálohování dat, o bezpečnost důvěrných infor-
mací
• Public relations – člověk, který se stará o marketing a styk se zákazníkem, případně
s ostatními uživateli webu
U menších webů většinou všechny tyto funkce zastává jeden člověk sám, u rozsáhlejších
websitů mohou jednotlivé funkce zastávat různí lidé.
Než přistoupíme k vlastní tvorbě webu, musíme zde zmínit několik základních
pojmů.
Internetová stránka
Pod pojmem internetová stránka rozumíme jakoukoliv stránku, která je součástí webu,
bez ohledu na to, jakým způsobem byla vytvořena.
Web (website)
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
127
Web, popř. website je v podstatě kolekce internetových stránek, která tvoří jeden celek.
Vyznačuje se určitou strukturou, danou propojením stránek pomocí odkazů. Struktura
webu bývá často zobrazována v podobě mapy webu.
Domovská stránka (homepage)
Výchozí stránka, která se zobrazí jako první, zadáme-li do prohlížeče název domény bez
udání názvu souboru. Většinou se jedná o soubor s názvem index.html nebo default.htm
(podle operačního systému, na kterém běží web server).
6.2.2 INTERNETOVÁ STRÁNKA
Někdy také HTML stránka (podle základního jazyka používaného pro tvorbu www stránek).
Jedná se o ucelený soubor informací, předávaný uživateli. Může být reprezentován
ve dvou tvarech:
• zdrojový kód – tvar, ve kterém je stránka uložena v počítači (na webovém serveru),
je psán v některém jazyce pro popis dokumentu (HTML, CSS atd.)
• vizuální tvar – tvar, ve kterém je stránka prezentována uživateli prostřednictvím
prohlížeče.
Zobrazování internetové stránky prostřednictvím prohlížeče probíhá následujícím způsobem:
nejprve dojde ke stažení a otevření souboru se zdrojovým kódem stránky (soubory
s příponami .htm, .asp či .php). Dále dojde k zobrazení částí obsažených ve zdrojovém
kódu (např. text). Nakonec dochází k načítání objektů, na které jsou v kódu uvedeny odkazy
(např. grafika).
6.2.3 TYPY WEBOVÝCH PREZENTACÍ
Webové prezentace můžeme dělit na dvě základní skupiny: statické a dynamické. Statické
webové prezentace jsou typické prezentace elektronických dokumentů. Využívají
všech výhod hypertextu, nereagují však kromě zobrazení zdroje odkazu na požadavky uživatele.
Naopak dynamické webové prezentace jsou typické svou uživatelskou interaktivitou,
často zobrazují informace proměnlivé v čase, bývají automaticky generovány. Jako
příklad můžeme uvést stránky vyhledávačů, blogy, e-shopy, webové aplikace apod.
6.3 Technologie pro vytváření webových stránek
V současné době existuje nepřeberné množství technologií, které lze použít pro tvorbu
webových stránek či aplikací. Podíváme-li se na ně z hlediska tvorby statických či dynamických
stránek, pro statické webové stránky je typické použití kombinace HTML,
XHTML a CSS. Aktuálně je standardem HTML verze 5 a CSS3.
Základní technologie pro tvorbu WWW
128
Dynamické webové stránky se pak liší v tom, zda jsou použité technologie zpracovávány
na straně klienta nebo na straně serveru. Mezi technologie zpracovávané na straně
klienta můžeme zařadit JavaScript a všechny jeho další mutace (Jscript, VBScript), ECMA
Script, dále také XML, Flash či Java-applety nebo ActiveX prvky.
Na straně serveru se pak setkáme s jazyky jako je Perl či CGI skripty, skriptovací jazyky
PHP, ASP, Server Side JavaSript či ASP.Net. Z dalších můžeme ještě zmínit např. Python,
ColdFusion, Java Server Pages či kombinaci několika technologií, v poslední době velmi
oblíbený AJAX.
6.3.1 NÁSTROJE PRO TVORBU WEBOVÝCH PREZENTACÍ
Pro tvorbu webových prezentací budeme potřebovat několik málo nástrojů. Pro samotné
vytváření webových stránek postačí některý z editorů. Můžeme se setkat se dvěma základními
kategoriemi editorů určených pro tvorbu webových stránek.
WYSIWYG editory (What You See Is What You Get) jsou editory, které umožňují
vizuálně zobrazovat webovou stránku přímo v procesu jejího vytváření. Webmaster může
vkládat na webovou stránku jednotlivé prvky pomocí sofistikovaných nástrojů, často poskytují
nepřeberné množství již připravených prvků a šablon. Kdybychom šli do důsledků,
při tvorbě pomocí WYSIWYG editorů není nutné znát podrobnosti o jednotlivých příkazech
zvoleného jazyka. Editor totiž daný kód vytváří automaticky sám. V mnoha případech
bohužel velmi nepřehlednou formou. Z čehož vyplývá, že pokud se chcete profesionálně
věnovat tvorbě webových stránek, je vhodné se také dozvědět o používaných jazycích co
nejvíce. Jako příklad WYSIWYG editorů můžeme zmínit FronPage Express či Adobe
Dremweaver z řady komerčního softwaru, Nvu pak jako zástupce softwaru nekomerčního.
WYSIWYG editorům a tvorbě www stránek jejich pomocí bude věnována samostatná ka-
pitola.
NonWYSIWYG editory jsou ve velké míře používány profesionálními webdesignery.
Hlavním důvodem, proč používat nevizuální editory, tedy editory pracující pouze s kódem,
je absolutní kontrola nad napsaným kódem. Existuje mnoho editorů tohoto typu, často používaných
také programátory pro svou schopnost vizuálně zobrazovat psaný kód, některé
editory jsou schopny také syntaktické kontroly napsaného kódu. Po vizuální stránce je pak
možné webovou stránku zobrazit přímo v prohlížeči. Jako příklad můžeme uvést PSPad
Editor, WebPage Maker, HTML Kit, Ace Html, či starší HomeSite. V neposlední řadě si
můžeme vystačit také s poznámkovým blokem.
Kromě editorů pro samotnou tvorbu webových stránek potřebuje tvůrce webu také software
pro práci s grafikou (pro úpravu obrázků, vytváření ikon, pozadí, animací, tlačítek
apod.). Zde můžeme zmínit opět několik zástupců jak komerčního softwaru (Adobe Photoshop,
Adobe Illustrator, Macromedia Fireworks), tak softwaru nekomerčního (Gimp, InkSpace,
IrfanView).
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
129
Pro umístění webových stránek na webovém serveru je pak vhodné mít nainstalovaného
FTP klienta pro snazší a rychlejší přenos souborů z lokálního počítače na webový server.
Existují sice poskytovatelé webhostingu, kteří nabízejí přímé nahrání souborů přes webové
rozhraní, tato možnost se však stává v případě většího množství souborů uživatelsky velmi
nepřívětivou. FTP klientů existuje nepřeberné množství, od samostatných aplikací
(CuteFTP, AceFTP, WS FTP), až po FTP klienty, kteří jsou součástí jiného softwaru (Total
Commander).
6.4 Práce s hypertextem
Hypertexty bývají realizovány pomocí značkovacích jazyků. Základní normou je GML
(Generalized Markup Language). Jazyk SGML (Standard Generalized Markup Language),
který je definován v ISO normě 8879 z roku 1986 byl příliš obecný, umožňoval definici
vlastních značkovacích jazyků (sad značek a jejich vzájemných vztahů) pomocí tzv. definic
typu dokumentu (DTD) a má obsáhlou množinu volitelných parametrů, počínaje maximální
délkou názvů značek a konče určením znaků použitelných jako oddělovače značek
od textu. Komplexnost a přílišná volnost standardu SGML zbrzdila jeho praktické využití.
To přišlo s definováním HTML.
6.4.1 HTML
Každá stránka je na disku nebo na serveru uložena ve formě zdrojového kódu. Tento
kód je psaný v jazyce HTML. Pomocí jazyka HTML se tvoří webové stránky. HTML znamená
HyperText Markup Language - hypertextový (hypertext = odkaz) značkovací jazyk.
Stránky jsou tedy zapsány pomocí zdrojového kódu. Webové stránky vytváříte pomocí
HTML značek (značka, nebo-li také tag). Značek je mnoho a vždy se zapisují do špičatých
závorek
HTML je nejznámější aplikací SGML (Standard Generalized Markup Language) Jedná
se tedy o značkovací jazyky.
Podstata a principy značkovacích jazyků vychází z faktu, že v každém dokumentu existuje
vlastní obsah a formáty, prostřednictvím kterých je obsah zobrazen. Dále existuje v dokumentech
množina znaků, které jsou charakteristické pro prostředí, ve kterém byl dokument
vytvořen. Například dokument napsaný ve Wordu obsahuje mimo textové informace
taky údaje o znakové sadě, o parametrech stránky, o autorovi apod. tyto údaje jsou zaznamenány
pomocí speciálních znaků programu Word. Pokud by dokument byl otevřen v jiném
programu, tento by nevěděl, jak interpretovat řídící znaky a formáty Wordu.
Z toho plyne, že pro Internet, jako pro multiplatformní prostředí, je nutné zabezpečit,
aby formátovací a řídící znaky měly jednotně interpretovatelnou podobu. Toho se dosáhlo
tak, že došlo k oddělení obsahu, který je psán prostým, neformátovaným textem. Řídící a
Základní technologie pro tvorbu WWW
130
formátovací znaky jsou rovněž zapsány prostým textem ve formě značek, které obsahují
informace pro program, kterým je dokument zobrazován. Značky jsou většinou „párové“,
tj. mají část, která se uvádí před textem, kterého se týká a část, která se umísťuje za text a
určuje konec platnosti značky. Aby se rozlišilo, že se jedná o počáteční nebo koncovou
značku, má koncová značka jiný tvar.
Například zápis <b> text </b> obsahuje značku <b>, jejíž koncový tvar je </b> a říká,
že text mezi značkami se má zobrazit tučně. Množinu značek, kterou HTML používá pro
označení formátů a informací příslušné značky, určuje příslušné DTD (definice typu dokumentu),
které definuje verzi HTML. WWW stránky zapsaná v HTML jazyce tvoří tzv.
zdrojový kód. Ten lze upravit prostřednictvím libovolného textového editoru, např, poznámkového
bloku a prohlédnout v libovolném prohlížeči tak, že z menu prohlížeče vyvoláme
příkaz Zobrazit > Zdrojový kód (případně View > Source, apod.).
Pro psaní HTML dokumentu platí několik zásad. Každý dokument je uzavřený (začíná
a končí) do značky <html> </html>.
Dokument má dvě základní části, hlavičku <head> a tělo <body>. V hlavičce jsou obsaženy
informace o dokumentu, vlastní text je v části <body>.
Dvojici značek a textu, který je ve značkách uzavřený se říká obecně element, u HTML
se mu říká Tag. Tagy jsou párové (obsahují dvojici značek, počáteční a konečnou, které
označují místo pro realizaci značky) a mohou se do sebe vnořovat. Obecně platí, že se tagy
nesmí křížit (tag nemůže skončit, pokud neskončily všechny tagy v něm vnořené). Při psaní
značek se rozlišuje velikost písma. Součástí značek jsou atributy, které dále značku upřesňují.
HTML toleruje nepárovost (neuvedení konečné značky u párovéhého tagu), křížení i
nedodržení velikosti písma, obecně je to však ve značkovacích jazycích hrubá chyba.
HTML definuje i množinu nepárových značek.
Základy HTML se dají shrnout následovně, dokument v jazyku HTML má předepsanou
strukturu. Ta obsahuje:
Deklaraci typu dokumentu – značka <!DOCTYPE html> (sděluje prohlížeči, že otevřel
HTML dokument).
Kořenový element – prvek html (značky <html> a </html>) (reprezentuje HTML doku-
ment).
Hlavičku dokumentu – prvek head (značky <head> a </head>) (obsahuje metadata,
která se vztahují k celému dokumentu. Definuje kódování, název dokumentu, autora, popis,
klíčová slova, titulek dokumentu nebo kaskádové styly).
Tělo dokumentu – prvek body (značky <body> a </body>) (zahrnuje vlastní obsah do-
kumentu).
V konfrontaci s XML lze snadno vyvodit, že HTML je specifický XML dokument.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
131
6.4.2 VERZE JAZYKA HTML
Verze 0.9 – 1.2 ( 1991–1993), nepodporují grafické rozhraní. Verze 2.0 byla vydána v
listopadu 1995, odpovídá syntaxi SGML. Přidává k původní specifikaci interaktivní formuláře
a podporu grafiky. Verze 3.2 (1997, komunita W3C) přidává tabulky, zarovnávání
textu a stylové prvky pro ovlivňování vzhledu. Původně připravovaná verze HTML 3.0
nebyla nikdy přijata jako standard, protože byla příliš složitá. Verze 4.0 (1997, W3C). Do
specifikace jazyka přibyly nové prvky pro tvorbu tabulek, formulářů a byly standardizovány
rámy (frames).
V této verzi lze charakterizovat význam (sémantiku) jednotlivých částí dokumentu, a
vzhled (styly). Verze byla revidovaná, verze 4.01 (1999, W3C) opravuje některé chyby,
mělo se jednat o poslední verzi HTML, další specifikace měla být XHTML (verze 1.0, 1.1,
2.0 resp. 5.0), následník HTML, využívající univerzální jazyk XML. HTML 5.0 ukončuje
závislost HTML na SGML opravuje chyby předešlé verze, vyřazuje zastaralé prvky, přidává
nové sémantické prvky, přidává podporu nových a moderních technologií, zavádí
nový systém vývoje jazyka (nové verze vydávány zhruba ve dvouletých cyklech).
HTML je samo o sobě pouze značkovací jazyk k vytváření struktury dokumentů. Ovšem
s nástupem jeho poslední verze se zažitě používá označení HTML5 pro celý balíček, do
kterého spadají jak kaskádové styly CSS, což je samostatný jazyk na stylování dokumentů,
tak JavaScript (správný název je ECMAScript – označení JS je pouze lidové), který je taktéž
samostatným skriptovacím jazykem na straně uživatele. Ve skutečnosti, bychom měli
správně označovat novou verzi technologií jako HTML5, CSS3 a ES5. Zkráceně se ale tato
trojce označuje jako technologický balíček HTML5.
Kompletní dokumentace o těchto technologiích je k dispozici na stránkách konsorcia
World Wide Web Consortium W3C
Odkazy na základní značky jsou dostupné na mnoha místech a webových stránkách,
odkud je čerpán i následující obsah textu30
.
30
Další informace naleznete především na stránkách:
http://w3c.github.io/html-reference/spec.html#hgroup
dále v českém jazyce: http://www.html5.cz/, www.jakpsatweb.cz, http://programujte.com/clanek/2010082200-html5-nove-vlastnosti/,
https://www.zdrojak.cz/serialy/webdesigneruv-pruvodce-pohtml5/,
http://www.itnetwork.cz/html-css/html-manual, http://www.fce.vutbr.cz/studium/materialy/0u2/re-
ference_html.pdf
v anglickém jazyce: http://html5doctor.com/the-hgroup-element/, http://www.w3schools.com/
Základní technologie pro tvorbu WWW
132
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
133
6.4.3 XML
XML (eXtensible Markup Language) je jazyk, který umožňuje označit význam jednotlivých
částí textu, a ne jejich vzhled. Největší přínos XML spočívá v tom, že v dokumentech
můžeme používat vlastní značky (tagy). Jedná se opět o podmnožinu SGML, oproti
HTML si zachovává možnost definování vlastních DTD, a tedy i vlastních značek, pro
jednotlivé skupiny dokumentů. Narozdíl od SGML je mnoho parametrů předem určeno a
nelze je měnit, je dána např. maximální délka názvů značek, použité oddělovače a speciální
znaky atd. XML už počítá s podporou různých jazyků, takže není tak úzce svázáno s angličtinou
jako většina předchozích počítačových technologií.
Syntaxe zápisu dokumentů v XML je oproti SGML poměrně přísná, což umožňuje mnohem
snazší a levnější vývoj aplikací, které umožňují s tímto jazykem pracovat.
Základní funkcí značek v XML je přidělení obsahu. Lze pomocí značky určit, že se
jedná o výrobek, barvu, u dokumentu o kapitolu, odstavec, v matematice o proměnnou,
vzorec apod. Poměrně obsáhle popsal práci s XML Kosek (2000).
Obrázek 62: přepis dat pomocí XML
Zdroj: XML pro každého, Kosek (2000)
Základní technologie pro tvorbu WWW
134
6.4.4 FORMÁTOVÁNÍ V HTML, KASKÁDOVÉ STYLY
Formátováním HTML dokumentů se zabývá nepřeberné množství publikací. V prvopočátcích
bylo formátování omezené na tagy HTML, později došlo k rozšíření možností pomocí
samostatného jazyka CSS.
Protože se jazyk HTML vyvíjel, vznikaly časem různé způsoby, jak formátovat text.
Proto dnes existují dva odlišné způsoby, jak v HTML třeba obarvit písmo nebo ztučnit text.
• Starší způsob používá přímo HTML tagy. (Například kurzíva se dělá pomocí
tagů <i> a </i>: <i>kurzíva</i>). Pomocí tagů se některé věci nedají udělat.
• Novější způsob prostřednictvím tzv. CSS stylů, používá se tag <style> a obecný
atribut "style", kterému se přiřazuje nějaká definice.
Důvod implementace CSS do procesu tvorby www stránek vyplynul zejména z malých
možností HTML. Formátování HTML31
bylo potřebné přizpůsobit faktu, že každý text má
obsah a formu. Když mluvíme o formátu (formě) webových stránek, myslíme tím třeba
barvu a velikost písma, pozadí, zarovnání atd., tj. vše, co nepatří do obsahu. Hlavním smyslem
CSS je umožnit návrhářům oddělit vzhled dokumentu od jeho struktury a obsahu. Původně
to měl umožnit už jazyk HTML, ale v důsledku nedostatečných standardů a konkurenčního
boje výrobců prohlížečů se vyvinul jinak. Starší verze HTML obsahují celou řadu
elementů, které nepopisují obsah a strukturu dokumentu, ale i způsob jeho zobrazení. Z
hlediska zpracování dokumentů a vyhledávání informací není takový vývoj žádoucí.
Obecně řečeno, CSS je nějaký zápis, který určuje vzhled (barvy, dekorační obrázky,
rozmístění prvků) HTML dokumentu. V praxi se pak častěji používají tyto názvy: Kaskádové
styly, styly, CSS soubory. Soubor s kaskádovými styly má příponu css. Sám o sobě
nemá smysl. Jeho funkčnost se projeví až po propojení s HTML souborem.
CSS je kolekce metod pro grafickou úpravu webových stránek. Ta zkratka znamená
Cascading Style Sheets, česky "kaskádové styly". Kaskádové, protože se na sebe mohou
vrstvit definice stylu, ale platí jenom ta poslední.
Jazyk byl navržen standardizační organizací W3C, autorem prvotního návrhu byl Håkon
Wium Lie. Byly vydány CSS1, CSS2 a CSS3.
V současnosti se dá říct, že už se celý web formátuje pomocí CSS. Ze starého HTML
formátování zůstalo minimum. Pomocí CSS lze např.:
• Nastavit libovolnou a přesnou velikost písma, prokládání, kapitálky.
• Udělat odsazení prvního řádku odstavce, zvětšit řádkování.
• Zrušit nebo zvětšit prázdný prostor po odstavci.
• Automaticky formátovat nadpisy (například je všechny udělat zelené).
31
převzato s úpravami z www.jakpsatweb.cz
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
135
• Zvýrazňovat odkazy po přejetí myší.
• Udělat automaticky grafické odrážky.
• Určité části textu zneviditelnit, zprůhlednit nebo nezobrazit.
• Předefinovat grafický význam běžných tagů (například všechno, co je kurzívou,
udělat i tučně).
• Nastavit pozadí čehokoliv, stránky, tabulky ale třeba i odstavce; pozadí se nemusí
opakovat a může mít přesnou pozici.
• Umístit nějaký objekt (třeba kus textu) kamkoliv do stránky, může se to i pře-
krývat.
• Přidat k čemukoli rolovací lišty, oříznout to, orámovat, nastavit okraje.
• V kombinaci se skripty je dnes CSS nejmocnější zbraň pro "rozhýbání" stránek.
• Hlavní význam CSS spočívá v tom, že fungují hodně automaticky, přičemž se
vzhled celého webu deklaruje jedním souborem.
Styl se může deklarovat třemi způsoby:
4. Přímo v textu zdroje u formátovaného elementu pomocí atributu style="...".
5. Pomocí "stylopisu" (angl. "stylesheet") v hlavičce stránky. Stylopis je jakýsi seznam
stylů. Je v něm obecně napsáno, co má být jak zformátováno, například že nadpisy
mají být zelené. Do stránky se stylopis píše mezi tagy <style> a </style>.
6. Použitím externího stylopisu, tj. souboru *.css, na který se stránka odkazuje tagem
<link>. V souboru je umístěný stylopis. Hlavní výhoda je v tom, že na jeden takový
soubor se dá nalinkovat mnoho stránek, takže pak všechny vypadají podobně.
Kaskádové styly mají jinou syntaxi než HTML. První na řadě je selektor32
(ten určuje,
co má být formátováno). V složených závorkách ({}) se nachází vlastnosti a hodnoty (jinak
také blok deklarací). Zapíše se vlastnost, dvojtečka, mezera, hodnota a výčet hodnot se
ukončí středníkem (;). Mezery je možné vynechávat nebo jich napsat více za sebou, funkčnost
to neovlivní. Pro přehlednost je lepší mezery psát. Selektor udává, jaký element bude
blok deklarací formátovat. Selektorem může být třída (class), identifikátor (id), tag, nebo
různé kombinace. Identifikátoru se v CSS předřazuje křížek (#, Ctrl+Alt+X), třídám tečka
a tagu se nepředřazuje nic, napíše se tak jak je (bez špičatých závorek). Je možné formátovat
více elementů najednou, selektory oddělíme čárkami. Další možností je formátování
vnořených elementů, pro takové formátování se selektory oddělují mezerami. Jako selektory
by se neměla používat slova s diakritikou.
32
Blíže např. na http://www.klikzone.cz/CSS-navod/pravidla-CSS.php,
http://dum.hajduch.net/VY_32_INOVACE_1ICT9roc_09_B ap.
Základní technologie pro tvorbu WWW
136
6.4.5 JAVASCRIPTY
JavaScript je multiplatformní, objektově orientovaný skriptovací jazyk, jehož autorem
je Brendan Eich z tehdejší společnosti Netscape. Nyní se zpravidla používá jako interpretovaný
programovací jazyk pro WWW stránky, často vkládaný přímo do HTML kódu
stránky. Jsou jím obvykle ovládány různé interaktivní prvky GUI (tlačítka, textová políčka)
nebo tvořeny animace a efekty obrázků.
Script v JavaScriptu
Script v JavaScriptu se obvykle spouští až po stažení WWW stránky z Internetu (tzv. na
straně klienta), na rozdíl od ostatních jiných interpretovaných programovacích jazyků
(např. PHP a ASP), které se spouštějí na straně serveru ještě před stažením z Internetu. Z
toho plynou jistá bezpečností omezení, JavaScript např. nemůže pracovat se soubory, aby
tím neohrozil soukromí uživatele. Důležité je si uvědomit, že JavaScript běží na straně klienta,
všechny ty aplikace jsou tedy spouštěny v prohlížeči u uživatele. To je obrovský rozdíl
oproti serverovým jazykům, jako je např. PHP. Pomocí JavaScriptu tedy můžeme měnit
obsah webové stránky u uživatele, což nabízí např. tvorbu dynamických menu, různých
roletek a dalších kontejnerů, které umožňují ušetřit místo na stránce když jsou zavřené a po
najetí myší se otevřou. To je jistě šikovné a přehledné. JavaScript je skvělý k formátování
textu, pomocí něj si můžete do napsané zprávy vkládat smajlíky nebo dokonce formátovat
text jako ve Wordu. Když je na webové stránce nějaký editor, je to na 90% JavaScript.
Další využití nalezneme u ukazatelů času a data a dalších efektů na webových stránkách
(např. padající sníh na vánoce).
Protože odeslání stránky na server a čekání na následnou odpověď serveru je pomalé,
používá se JavaScript také na validaci webových formulářů. Když například napíšete
špatně email, webová stránka vás na to ještě před odesláním upozorní a není třeba stránku
znovu načítat. Musíme si však uvědomit, že protože JavaScript běží na klientovi, může si
ho uživatel vypnout nebo přepsat, proto nesmíme na takovouto validaci spoléhat a email
musíme podruhé zkontrolovat i na serveru. Výhodou JavaScriptu je však pohodlnost a efektivnost
bez zbytečných načítání stránky a prodlev. To samé platí u dříve zmíněných
JavaScriptových menu, které by se i s vypnutým JavaScriptem měly zobrazit. Je jedno, že
už to nebude tak hezké, protože JavaScript má 99% lidí zapnutý a některé prohlížeče ho
dokonce ani neumožňují vypnout, problém je hlavně například u indexovacích robotů Googlu,
který je potom nevidí, protože JavaScript nepoužívá. To by mohlo pak znamenat, že
se přes menu nedostane na zbytek webu. JavaScriptové frameworky (například nejznámější
JQuery, kterou používá i gigant Google, nebo Mootools), obsahují tzv. widgety, předpřipravené
miniaplikace, například menu, kde si jen nastavíte, co v nich má být z zbytek za
vás řeší framework a to i v případě, kdyby někdo JavaScript vypnul33
.
33
Převzato s úpravami z http://www.itnetwork.cz/javascript/zaklady/javascript-tutorial-uvod-do-
javascriptu-nepochopeny-jazyk
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
137
Syntaxe jazyka JavaScript je volně založena na syntaxi jazyka Java. Java je objektově
orientovaný programovací jazyk a JavaScript může být považován jako velmi podobný ja-
zyk.
JavaScript a Java jsou dva ovšem odlišné programovací jazyky.
Z pohledu programovacího jazyka i u JavaScriptu existují proměnné, funkce, podmínky,
operátory atd. Jak plyne z názvu, programový kód je zapsán v tzv. skriptu. Celý skript je
ohraničen párovým tagem script. To znamená, že tagy <script> a </script> udávají prohlížeči
informaci o tom, že má mezi těmito tagy předpokládat skript. Pro vypsání textu pomocí
JavaScriptu se používá funkce document.write('text').
Skripty můžete umístit:
• Do hlavičky HTML dokumentu (tj. mezi tagy <head> a </head>).
• Do těla HTML dokumentu (tj. mezi tagy <body> a </body>).
• Do externího souboru (V HTML dokumentu bude odkazováno na tento soubor).
Jestliže umístíme tento kód do HTML dokumentu, spustí se pokaždé, jakmile je dokument
načten. To znamená, že se po každé aktualizaci stránky spustí znovu.
Další možností je spouštění scriptu při událostech, jako je například kliknutí na vybraný
prvek. Události (Events) umožňují vložit JavaScript do HTML prvku. Jedná se tedy o speciální
atributy, které se přidávají přímo do HTML prvku. Například tag h1 naformátuje
vybraný text jako nadpis, vypíše daný text, atribut onClick je událostí JavaScriptu, která
při kliknutí na text vyvolá příkaz „alert“ (hláška).
<h1 onClick="alert('Toto text hlášky');">Klikni na tento text!!!</h1>
Základy syntaxe JavaScriptu
Pro psaní scriptů platí několik zásad.
• Příkazy se oddělují středníkem nebo koncem řádku. V praxi se doporučuje středníky
používat, protože přidávají přehlednost.
• Oproti HTML tagů záleží na velikosti písmen, ať už v názvech proměnných či v
názvech objektů.
• Řetězce se uzavírají do uvozovek. Přípustné jsou i apostrofy (na české klávesnici
Alt + 39). Je to jedno, zda se použije apostrofy nebo uvozovky. Někdy jsou apostrofy
nutné, když potřebuji zanořovat různé druhy uvozovek.
Základní technologie pro tvorbu WWW
138
• Pokud potřebujeme napsat nějaký speciální znak, který JavaScript interpretuje
(například zmíněné uvozovky) do stránky, musí se využít tzv. escape sekvence.
Před tento znak se napíše zpětné lomítko.
JavaScript zná speciální hodnotu pro pravdu: true a pro nepravdu: false. Objekty a jejich
metody a vlastnosti se oddělují tečkami: objekt.podobjekt.vlastnost. Programové sekvence
se uzavírají do složených závorek {} (zejména při větvení a deklaraci funkcí).
6.5 HTML
Jak bylo zmíněno dříve, v současnosti je pro tvorbu www stránek nejpoužívanější jazyk
HTML5. Podle Root.cz34
lze shrnout nové vlastnosti a možnosti následovně:
FILE API – umožňuje nahrávat neomezené množství souborů najednou, segmentaci velkého
souboru na straně klienta a postupný upload těchto částí na server, kde se serverový
script postará opět o jeho složení. Tím je možné naprosto obejít omezení maximálního
uploadu.
FULLSCREEN API – Toto rozhraní odstraňuje nutnost používat Flash při nutnosti přepnout
dokument přes celou obrazovku. To se využívá například při přehrávání videí nebo
při prohlížení fotografií na sociálních sítích.
GEOLOCATION API – Pomocí tohoto rozhraní lze bez nutnosti jakýchkoliv doplňků
identifikovat globální pozici. Ta je vypočítávána ze všech možných známých parametrů,
na nichž závisí přesnost. Čím více údajů, tím je API přesnější. Prohlížeč se vždy nejprve
zeptá, jestli chcete dané stránce sdělit své údaje o poloze.
CSS3 – je některými zdroji označován jako součást HTML5, slouží ke stylování dokumentů.
Prakticky se jedná o samostatný jazyk, sloužící obecně pro aplikaci stylů ve značkovacích
jazycích, tedy i v XML apod.
@FONT-FACE – Pomocí tohoto nástroje lze načíst ze serveru libovolný font a použít
ho na webu. Font se načítá při načítání stránky a funguje jako standardní webové fonty
Arial, Times new Roman, Verdana a další.
MEDIA API – Umožňuje přehrávat video a hudbu přímo v prohlížeči. API umožňuje
naprogramovat celý přehrávač opět bez použití plug-inu Flash, bez kterého bylo přehrávání
na internetu před vydáním tohoto API nemožné. Zahrnuje metody jako play(), pause(),
load() a canPlayType(). Rozhraní umožňuje vytvořit vlastní prostředí přehrávače a v kombinaci
s Fullscreen API i nahradit doposud využívaný Flash.
34
HTML5: co přináší a proč se o něj zajímat, dostupné na https://www.root.cz/clanky/html5-co-prinasi-aproc-se-o-nej-zajimat/,
online 1.9.2016
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
139
TEXT TRACK API – Toto API umožňuje připojovat k přehrávaným multimédiím titulky,
popisky nebo metadata.
SVG – HTML5 podporuje využití vektorové grafiky v podobě souboru .svg. Tento formát
zápisu lze vytvořit ve většině vektorových editorů a lze jej snadno implementovat do
HTML kódu nebo jako externí soubor svg.
CANVAS – Asi největší podporu ze strany prohlížečů má nový atribut Canvas, umožňující
vykreslovat grafy pomocí svého javascriptového rozhraní. Jedná se o prvek pro generování
jakékoliv grafiky pomocí JS. Jde o tzv. plátno umožňující dynamické vykreslování
bitmap a jednoduché grafiky jako je tomu například v jazyce C++.
GAMEPAD API – Toto rozhraní je schopno propojit gamepad s internetovou aplikací a
ovládat ji. Jde o využití především při tvorbě internetových her.
OFFLINE WEB APPLICATIONS – Do nástupu HTML5 bylo pro funkčnost internetové
aplikace zapotřebí neustálé připojení k internetu. Součástí nové specifikace balíku
Offline web applications je rozhraní umožňující omezenou funkčnost webové aplikace i při
tzv. offline režimu, tedy v situaci, kdy nejsme připojeni k internetu. Pomocí tohoto rozhraní
lze ukládat data nejprve k uživateli a až následně na server. Při přechodu do offline režimu
(výpadek připojení), bychom o tato data nepřišli, na server by se odeslala až po obnově
spojení.
SÉMANTIKA – HTML5 zavedlo nové tagy, které slouží pro zpřehlednění a optimalizaci
celého projektu. Místo strukturování částí stránky do tzv. divů umožňuje HTML používat
tagy přesně podle toho, jaká část stránky je jimi strukturována. Například máme samostatně
stojící nezávislý prvek stránky, kterým může být článek, položka v e-shopu atd.
Tag <div></div> lze nahradit tagem <article></article>, obdobně obsah hlavičky tagem
<header></header> nebo obsah patičky realizovat tagem <footer></footer>.
Přehled tagů a atributů je souhrnně definován na stránkách konsorcia W3C. Uvádíme
převzatý seznam značek. Český rejstřík HTML 5 specifikace obsahuje popis všech HTML
5 tagů včetně ukázek jejich použití a vysvětlení atributů. Rejstřík, včetně odkazů, byl převzat
z e-www stránek „Abecední rejstřík tagů - Český HTML 5 manuál“35
.
6.5.1 HTML STRUKTURA
base Tag base v HTML 5 umožňuje nastavit kořenovou složku pro relativní
odkazy v dokumentu.
body Tag body v HTML 5 označuje tělo celého HTML 5 dokumentu, ve
kterém nalezneme obsah celých webových stránek.
35
Dostupné na http://www.itnetwork.cz/html-css/html-manual/html-5-abecedni-rejstrik-tagu
Základní technologie pro tvorbu WWW
140
DOCTYPE Tag DOCTYPE v HTML 5 sděluje prohlížeči, že kód zobrazuje
HTML 5 dokument.
head Tag head v HTML 5 označuje hlavičku dokumentu, kde můžeme specifikovat
např. kódování dokumentu.
Hlavička HTML
dokumentu
Popis hlavičky head HTML dokumentu a elementů do ní patřících,
tedy title, style, link, base, meta, script a noscript.
html Tag html v HTML 5 obaluje celý HTML dokument, který obsahuje
hlavičku a tělo.
link Tag link v HTML 5 se používá k provázání dokumentu s externím
souborem, nejčastěji k CSS stylům.
meta Tag meta v HTML 5 poskytuje tzv. metadata. Jedná se o informace
vložené do HTML dokumentu.
Struktura
HTML doku-
mentu
Popis struktury HTML dokumentu, tagů doctype, html, head a body.
style Tag style v HTML 5 slouží k vložení stylování přímo do HTML doku-
mentu.
title Tag title v HTML 5 obsahuje titulek stránky. Každá HTML stránka ho
musí v hlavičce obsahovat.
6.5.2 TEXTOVÉ TAGY
abbr Tag abbr v HTML 5 označuje zkratku v textu. Může se jednat o
zkratku i o zkratkové slovo.
b Tag b v HTML 5 označuje text, který se stylisticky odlišuje od ostatního
textu, ale zároveň není důležitý.
cite Tag cite se v HTML 5 používá k citování názvu díla nebo práce.
code Tag code v HTML 5 označuje úryvek zdrojového kódu. Ve výchozím
nastavení je vykreslen neproporcionálním písmem.
del Tag del v HTML 5 slouží k označení odstraněného textu po editaci dokumentu.
Element obsahuje atributy cite a datetime .
dfn Tag dfn v HTML 5 označuje části textu, kde definujeme nějaký po-
jem.
em Tag em v HTML 5 označuje část textu, která má větší význam než
okolní text. Text je vykreslen kurzívou.
Frázové tagy Mezi frázové tagy v HTML (pro označení textu) patří elementy abbr,
em, strong, dfn, code, samp, kbd, var, b, i, u, s a mark.
h1 Tag h1 v HTML 5 označuje nadpis nejvyšší úrovně, který obvykle obsahuje
název webových stránek.
h2 Tag h2 v HTML 5 označuje nadpis článku či podstránky. Leží vždy
pod nadpisem h1.
h3 Tag h3 v HTML 5 označuje nějakou menší sekci než nadpis úrovně
druhé.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
141
h4 Tag h4 v HTML 5 označuje nějakou menší sekci než nadpis úrovně
třetí.
h5 Tag h5 v HTML 5 označuje nějakou menší sekci než nadpis úrovně
čtvrté. Jeho používání je však řídké.
h6 Tag h6 v HTML 5 označuje tu nejmenší možnou sekci. Téměř se ne-
používá.
i Tag i v HTML 5 zvýrazňuje text, je vykreslován kurzívou.
ins Tag ins v HTML 5 slouží k označení nově vloženého textu po editaci
dokumentu. Obsahuje atributy cite a datetime.
kbd Tag kdb v HTML 5 označuje text, který má být uživatelem vložen z
klávesnice. Patří mezi frázové tagy.
mark Tag mark v HTML 5 se používá při zvýraznění části citace, která je
klíčová.
Nadpisy Nadpisy slouží v HTML pro lepší orientaci a jsou klíčové pro SEO.
Například Google extrahuje informace právě z nadpisů.
p Tag p se v HTML 5 používá k rozdělování textu do odstavců. Dokument
je poté přehlednější a lépe se styluje.
q Tag q označuje krátkou řádkovou (inline) citaci. Obsahuje atribut cite.
rp Tag rp v HTML 5 obsahuje většinou závorky, které se zobrazí v případě,
že prohlížeč ruby anotace nepodporuje.
rt Tag rt v HTML 5 označuje danou informaci o výslovnosti v tzv. ruby
anotaci.
ruby Tag ruby v HTML 5 definuje tzv. ruby anotace, které se používají v
asijské typografii.
ruby, rt a rp Tagy ruby, rt a rp se v HTML 5 používají k vložení tzv. ruby anotací
do asijské typografie.
s Tag s v HTML 5 vykresluje obsah přeškrtnutě (zpravidla označuje
text, který již není aktuální nebo korektní).
samp Tag samp v HTML 5 slouží k označení textu.
strong Tag strong v HTML 5 označuje silnější zdůraznění než tag em. Text je
vykreslen tučně.
sub Tag sub se v HTML 5 používá k označení dolního indexu. Využijeme
ho např. při psaní vzorců nebo indexaci proměnných.
sup Tag sup se v HTML 5 používá k označení horního indexu. Využijeme
ho při psaní mocnin nebo poznámek pod čarou.
u Tag u v HTML 5 označuje podtržený text.
var Tag var v HTML 5 slouží k označení proměnné v textu a patří mezi
frázové tagy. Vykresluje se kurzívou.
wbr Tag wbr v HTML 5 označuje místo v dlouhém slově, kde je vhodné ho
zalomit.
Základní technologie pro tvorbu WWW
142
6.5.3 LAYOUT
article Tag article v HTML 5 označuje samotný článek. Ten může mít svojí
hlavičku a i patičku.
aside Tag aside v HTML 5 označuje postranní panel, který obvykle obsahuje
doplňky k článku.
details Tag details v HTML 5 označuje rozbalovací sekci s detaily. Pomocí
tagu summary ji přiřadíme titulek.
figcaption Tag figcaption v HTML 5 popisuje obsah v jeho rodičovském tagu fi-
gure.
figure Tag figure v HTML 5 označuje samostatnou ilustraci, týkající se
článku. Její nadpis vložíme pomocí tagu figcaption.
footer Tag footer v HTML 5 označuje patičku stránky. Obvykle obsahuje copyright
a informace o autorovi.
header Tag header v HTML 5 označuje hlavičku stránky. Ta zpravidla obsahuje
nadpis h1.
Layout (rozložení
stránky)
Pro rozložení stránky do sekci (layoutu). Se používají především tagy
header, hgroup, nav, footer, section, article a aside.
nav Tag nav v HTML 5 obsahuje navigační prvky. Může být součástí header
nebo stát samostatně pod ním.
section Tag section v HTML 5 se používá zejména k označení "těla" dokumentu
mezi hlavičkou a patičkou.
summary Tag summary v HTML 5 označuje titulek sekce s detaily, kdy po kliknutí
na něj se ukážou detaily.
6.5.4 TABULKY
caption Tag caption v HTML 5 označuje nadpis tabulky, který je ve výchozím
nastavení vycentrovaný.
col Tag col v HTML 5 definuje styl sloupců ve skupině. Nachází se v rodičovském
tagu colgroup.
colgroup Tag colgroup v HTML 5 umožňuje seskupovat sloupce do skupin a
těm poté nastavovat různé CSS styly.
Jednoduché ta-
bulky
Ke tvorbě jednoduchých HTML tabulek se využívají tagy table, tr, td,
th, atributy border, colspan, rowspan, headers a scope.
Pokročilé ta-
bulky
Popis tagů k tvorbě pokročilých HTML tabulek. Tagy thead, tfoot,
tbody, caption, colgroup, col a atribut span.
table Tag table v HTML 5 označuje tabulku a obsahuje jednotlivé řádky s
buňkami.
tbody Tag tbody v HTML 5 označuje tělo tabulky, které obsahuje její data.
td Tag td v HTML 5 označuje buňku tabulky, která může obsahovat text,
obrázky a další libovolné elementy.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
143
tfoot Tag tfoot v HTML 5 označuje patičku tabulky, ve které je obvykle její
celé shrnutí.
th Tag th v HTML 5 označuje hlavičkovou buňku tabulky. Ve výchozím
nastavení je obsah vykreslen uprostřed a je tučný.
thead Tag thead v HTML 5 označuje hlavičku tabulky, kde je obvykle popis
jednotlivých sloupců.
tr Tag tr v HTML 5 označuje řádek tabulky a obsahuje jednotlivé buňky.
6.5.5 SEZNAMY
datalist Tag autocomplete v HTML 5 označuje seznam možností, které jsou
následně nabízeny v inputu pomocí našeptávače.
dd Tag dd v HTML 5 označuje popis vysvětlovaného pojmu v slovníčku
pojmů.
dl Tag dl v HTML 5 označuje slovníček pojmů. Také má své vlastní tagy
pro položky.
dt Tag dt v HTML 5 označuje ve slovníčku pojmů vysvětlovaný pojem.
li Tag li v HTML 5 označuje jednu položku seznamu a nejčastěji obaluje
text.
ol Tag ol v HTML 5 označuje uspořádaný seznam, který je řazen dle nějakého
klíče.
Seznamy a slovníček
pojmů
Popis tagů k tvorbě HTML seznamů a slovníku pojmů - ul, ol, li, dl,
dt, dd, atributy reversed, start, type a value.
ul Tag ul v HTML 5 označuje neuspořádaný seznam. Standardně mají
jeho položky odrážky.
6.5.6 MULTIMÉDIA
area Tag area v HTML 5 označuje jednu oblast na mapě (obrázku). Typicky
se jedná o různé tvary.
audio HTML 5 tag audio se používá pro vložení zvuků nebo hudby do
HTML stránky.
canvas Tag canvas v HTML 5 označuje plátno, na které je možné vykreslovat
např. JavaScriptem. Používá se pro animace a hry.
embed Tag embed se používá k vložení externí aplikace nebo plug-inu. Často
se používá k vložení Flash aplikace.
img Tag img v HTML 5 označuje obrázek, který má v sobě několik atributů.
Je nepárový.
map Tag map v HTML 5 umožňuje definovat mapu na obrázku přímo na
straně klienta.
object Tag object se v HTML 5 používá k vložení multimediální aplikace do
HTML dokumentu. Nejčastěji se jedná o Flash.
Základní technologie pro tvorbu WWW
144
Obrázky a obrázková
mapa
Tagu img pro vložení obrázku do stránky používá atributy src, alt,
width, height. Umožňuje vytvářet obrázkové klikací mapy v kombinaci
s elementy map a area.
source HTML 5 tag source se používá pro vložení zdroje videa nebo hudby
pro tagy audio a video.
track HTML 5 tag track se používá pro vložení textové stopy pro tagy audio
a video.
video HTML 5 tag video se používá pro vložení videa do HTML stránky.
6.5.7 FORMULÁŘE
button Tag button v HTML 5 označuje tlačítko, které nemusí být bezprostředně
součástí formuláře a může obsahovat další tagy.
fieldset Tag fieldset se v HTML 5 používá s tagem legend k seskupení formulářových
polí a může být označen i jako GroupBox.
Formuláře Tag form se používá ke tvorbě webových formulářů v HTML a může
obsahovat atributy method, action, name, autocomplete, accept-charset,
taget a enctype.
input Tag input se používá ve formulářích pro vložení různých vstupních
polí.
input typu file Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ file slouží k nahrání souborů na web.
input typu hid-
den
Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ hidden slouží k vložení skrytého pole.
input typu chec-
kbox
Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ checkbox slouží k vložení zaškrtávacího pole.
input typu
password
Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ password slouží k zadání hesla.
input typu radio Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ radio slouží k vložení přepínacího tlačítka.
input typu reset Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ reset obnoví výchozí hodnoty ve formuláři.
input typu sub-
mit
Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ submit slouží k odeslání formuláře.
input typu text Tag input se používá v HTML formulářích pro vložení různých vstupních
polí. Typ text slouží k zadání krátkého textu.
keygen Tag keygen se v HTML 5 používá k bezpečnému odeslání formuláře
pomocí certifikátu.
Label Popis tagu label, který slouží jako popisek polí v HTML formulářích.
Obsahuje atributy for a form.
output Tag output v HTML 5 označuje výsledek nějaké početní operace.
Může se jednat např. o výstup JavaScriptu.
Select Popis tagu select, který umožňuje do HTML formuláře vložit vysouvací
nabídku (combo box). Souvisí s tagy option a optgroup.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
145
textarea Slouží ke vložení textového pole do HTML formuláře. Obsahuje atributy
autofocus, cols, disabled, form, maxlength, name, placeholder,
readonly.
6.5.8 OSTATNÍ TAGY
a Tag a v HTML 5 označuje hypertextový odkaz. Pomocí něj se pohybujeme
v rámci našeho webu nebo odkazujeme na web cizí.
address Tag address v HTML 5 poskytuje kontaktní informace k dokumentu
nebo jeho části. Bývá špatně chápán, neoznačuje adresu.
bdi Tag bdi v HTML 5 označuje text, který může být psán jiným směrem
textu, než text okolní.
bdo Tag bdo v HTML 5 označuje přepsání aktuálního směru textu, např.
na směr zprava doleva.
blockquote Tag blockquote označuje blokovou citaci.
br Tag br se používá k zalomení řádku. Můžeme tak např. zalamovat text
v odstavci.
command Tag command se v HTML 5 používá k vložení příkazu do kontextového
menu nebo k zachycení klávesové zkratky ve stránce.
div Tag div se v HTML 5 používá k seskupování logicky souvisejících
blokových elementů a k jejich stylování.
hr Tag hr v HTML 5 označuje oddělovač, který je vykreslen jako horizontální
čára. Používá se při změně tématu.
iframe Tag iframe v HTML 5 označuje inline rámec, umožňuje tedy vložení
další HTML stránky do HTML dokumentu.
komentáře Komentáře slouží v HTML pro autora stránky jako poznámky k lepší
orientaci zejména v komplexním kódu.
menu Tag menu umožňuje v HTML 5 vložit toolbar s menu, podobně jako
ho známe např. z Windows aplikací.
meter Tag meter v HTML 5 označuje měřič, podobný progressbaru, který
graficky zobrazuje určitou část z celku.
progress Tag progress v HTML 5 označuje ukazatel pokroku v nějaké činnosti,
známý také jako progressbar.
script Tagy script a noscript slouží ke vložení klientský skriptů (JavaScriptu)
do HTML dokumentu. Obsahují atributy async, defer, type, charset a
src.
span Nemá žádný sémantický význam. Používá se k seskupování logicky
souvisejících řádkových (inline) elementů a funguje tedy podobně,
jako element <div>.
time HTML 5 tag time se používá pro označení data nebo času v HTML
stránce.
Základní technologie pro tvorbu WWW
146
6.5.9 ZASTARALÉ TAGY (PODPOROVANÉ Z DŮVODŮ KOMPATIBILITY)
big Tag big v HTML dříve označoval větší text, než byl ten normální. V
současnosti se větší text realizuje pomocí CSS.
center Tag center v HTML vycentroval obsah. Nově se centruje pomocí CSS
vlastností.
font Tag font v HTML umožňoval nastavit typ, velikost a barvu písma.
Nyní písmo nastavujeme v CSS dokumentu.
frame Tag frame v HTML označoval rámec, ve kterém se zobrazovala samostatná
HTML stránka.
frameset Tag frameset v HTML označoval soubor rámců. Z HTML byly však
rámce již odebrány.
noframes Tag noframes v HTML obsahoval text, který se zobrazil, když prohlížeč
nepodporoval rámce.
small Tag small v HTML označoval a označuje menší text než ten okolní.
Má stejnou velikost jako nadpis 5. úrovně.
strike Tag strike v HTML označoval přeškrtnutý text. Nově se to dělá přes
CSS vlastnost.
Stylování Pro snazší hromadnou modifikovatelnost do HTML stránky vkládáme
pouze obsah. Úprava vzhledu elementů (stylování) se vyčlenila do samostatného
souboru CSS.
Jazyku HTML5 je věnován poměrně široký prostor na www stránkách, doporučuji dále
studium např. https://www.zdrojak.cz/serialy/webdesigneruv-pruvodce-po-html5/,
www.jakpsatweb.cz nebo https://www.zdrojak.cz/serialy/webdesigneruv-pruvodce-po-
html5/
6.6 Kaskádové styly
6.6.1 CHARAKTERISTIKA CSS3
CSS336
– Jsou velkým přínosem pro internetové aplikace a jejich vzhled, jsou chápány
jako součást HTML5 označovaná jako CSS3, která slouží pro stylování internetových dokumentů.
Verze CSS3 je v podstatě průlom grafického zpracování webů. Umožňuje totiž
vytvořit téměř každý grafický prvek stránky pouze pomocí tohoto stylovacího jazyka a tím
velmi urychlit načítání stránek. Dalo by se zjednodušeně říct, že je tím grafika definována
jako vektorová, a tedy je možné ji zobrazovat v jakýchkoliv zařízeních bez změny kvality,
což je u použití obrázkové grafiky nemožné. Je tedy velmi snadné dokument přizpůsobit
36
Převzato z https://www.root.cz/clanky/html5-co-prinasi-a-proc-se-o-nej-zajimat/
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
147
velikosti uživatelovy obrazovky. Možnosti lze shrnout pro aplikaci v následujících oblas-
tech::
• Animace.
• Možnosti background-image (obrázkové pozadí).
• Border image (obrázkový rámeček).
• Border radius (zaoblené rohy).
• Box shadows (stíny).
• Rozměry.
• Position: Fixed (fixní pozice).
• Font settings (možnosti nastavení písma).
• Přechody.
• Hyphenation (dělení slov).
• Media queries.
• Multiple-column layout.
• Multiple backgrounds.
• Opacity (neprůhlednost).
• Pointer events.
• Text overflow.
• Text shadow (stín textu).
• Transforms 2D (2d transformace).
• Transform 3D (3d transformace).
• Transitions.
Opět, obdobně jako u specifikace HTML5 uvádím abecední rejstřík tak, jak je specifikován
na www v příspěvku „Abecední rejstřík - Český CSS 3 manuál“37
.
6.6.2 PŘÍKAZY A KLÍČOVÉ VÝTAZY
Text a písmo
@font-face Pomocí CSS 3 pravidla @font-face vytváříme vlastní font s jeho
vlastním názvem.
color Pomocí CSS 3 vlastnosti color nastavujeme barvu písma/textu v
HTML elementu.
content Pomocí CSS 3 vlastnosti content nastavujeme, co bude před a za ele-
mentem.
counter-increment Pomocí CSS 3 vlastnosti counter-increment můžeme přičítat k číslu
vlastní hodnotu a tak tvořit seznamy.
37
Převzato z http://www.itnetwork.cz/html-css/css-manual/cesky-css-3-manual-rejstrik
Základní technologie pro tvorbu WWW
148
counter-reset Pomocí CSS 3 vlastnosti counter-reset definujeme ID počítadla a zároveň
ho resetujeme.
direction Pomocí CSS 3 vlastnosti direction nastavujeme směr textu v HTML
elementu, tedy zleva doprava nebo zprava doleva.
font Pomocí CSS 3 vlastnosti font nastavíme písmo v HTML elementu,
styl, variantu, tloušťku, velikost, řádkováná a rodinu.
font-family Pomocí CSS 3 vlastnosti font-family nastavujeme rodinu písma v
HTML elementu. Rodinou písma se myslí font (např. Arial).
font-size Pomocí CSS 3 vlastnosti font-size nastavujeme velikost písma/textu
v HTML elementu.
font-size-adjust Pomocí CSS 3 vlastnosti font-size-adjust nastavujeme velikost
písma fontu. Podporuje pouze Mozilla Firefox.
font-stretch Pomocí CSS 3 vlastnosti font-stretch nastavujeme, zda bude text
užší nebo širší. Nepodporuje žádný webový prohlížeč.
font-style Pomocí CSS 3 vlastnosti font-style nastavujeme styl písma v HTML
elementu. Vlastnost se používá pro kurzívu.
font-variant Pomocí CSS 3 vlastnosti font-variant nastavujeme variantu písma v
HTML elementu. Vlastnost se používá pro kapitálky.
font-weight Pomocí CSS 3 vlastnosti font-weight nastavujeme tučnost písma v
HTML elementu. Vlastnost se používá pro tučné písmo.
Fonts (písma) Praktická ukázka vytvoření a použití vlastního písma pomocí CSS3.
Již žádná závislost na web-safe fonts.
hanging-
punctuation
Pomocí CSS 3 vlastnosti hanging-punctuation nastavujeme, jak bude
umístěné interpunkční znaménko.
letter-spacing Pomocí CSS 3 vlastnosti letter-spacing zvyšujeme rozestoupení
znaků v textu, tedy mezery mezi jednotlivými písmeny.
line-height Pomocí CSS 3 vlastnosti line-height nastavujeme výšku řádku textu,
tedy řádkování.
Multiple Columns
(sloupce)
Členění textu do sloupců jako například v novinách za použití CSS3.
quotes Pomocí CSS 3 vlastnosti quotes nastavujeme vlastní uvozovky pro
citace.
tab-size Pomocí CSS 3 vlastnosti tab-size nastavujeme velikost znaku tabulátoru.
Funguje pouze pro elementy textarea a pre.
Text Effects
(efekty textu)
CSS3 manuál. Ukázka práce s novými možnostmi textu a efekty,
které nám CSS3 přináší. Stínování, zalamování, tvorba efektů.
text-align Pomocí CSS 3 vlastnosti text-align stylujeme zarovnání textu v
HTML elementu, např. vlevo, vpravo, na střed a do bloku.
text-align-last Pomocí CSS 3 vlastnosti text-align-last nastavujeme zarovnání posledního
řádku.
text-decoration Pomocí CSS 3 vlastnosti text-decoration nastavujeme dekoraci textu
v HTML elementu, tou se myslí např. podtržení.
text-decoration-
color
Pomocí CSS 3 vlastnosti text-decoration-color nastavujeme barvu
podtrhnutí.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
149
text-decoration-
line
Pomocí CSS 3 vlastnosti text-decoration-line nastavujeme textu čáru
(např. podtržení).
text-decoration-
style
Pomocí CSS 3 vlastnosti text-decoration-style nastavujeme styl čáry
u textu.
text-indent Pomocí CSS 3 vlastnosti text-indent nastavujeme odsazení prvního
řádku odstavce, jako je to u českých odstavců.
text-justify Pomocí CSS 3 vlastnosti text-justify nastavujeme mezery k hodnotě
justify (vlastnost text-align).
text-overflow Pomocí CSS 3 vlastnosti text-overflow nastavujeme chování vytékání
textu z HTML elementu a jeho případné zkrácení.
text-shadow Pomocí CSS 3 vlastnosti text-shadow přidáme textu stín. Docílíme
tak hezkého efektu např. v nadpisech.
text-transform Pomocí CSS 3 vlastnosti text-transform ostylujeme text tak, aby se
zobrazoval pouze velkými nebo malými písmeny.
unicode-bidi Pomocí CSS 3 vlastnosti unicode-bidi můžeme text vykreslit zrcadlově
převrácený.
white-space Pomocí CSS 3 vlastnosti white-space nastavujeme chování mezer v
textu. Můžeme ponechat několik mezer vedle sebe.
word-break Pomocí CSS 3 vlastnosti word-break nastavujeme rozdělování slov v
CJK textu.
word-spacing Pomocí CSS 3 vlastnosti *word-spacing* nastavujeme rozestupy
(mezery) mezi jednotlivými slovy v textu.
word-wrap Pomocí CSS 3 vlastnosti word-wrap nastavujeme zalamování (rozdělování)
slov v textu.
Pozadí
background CSS 3 vlastnost background slouží k ostylování pozadí HTML elementu.
Umožňuje přidat vícenásobné pozadí.
background-atta-
chment
CSS 3 vlastnost background-attachment slouží k přichycení pozadí
HTML elementu jako fixní při rolování stránkou.
background-clip CSS 3 vlastnost background-clip slouží k oříznutí pozadí HTML ele-
mentu.
background-color CSS 3 vlastnost background-color slouží k nastavení barvy pozadí
HTML elementu.
background-image CSS 3 vlastnost background-image slouží k nastavení obrázku pozadí
HTML elementu. Umožňuje přidat vícenásobné pozadí.
background-origin CSS 3 vlastnost background-origin nastavuje, k čemu se má vztahovat
pozice obrázku na pozadí HTML elementu.
background-posi-
tion
CSS 3 vlastnost background-position slouží k nastavení pozice pozadí
HTML elementu.
background-repeat CSS 3 vlastnost background-repeat slouží k nastavení opakování pozadí
HTML elementu.
Základní technologie pro tvorbu WWW
150
background-size CSS 3 vlastnost background-size slouží ke změně velikosti pozadí
HTML elementu.
Backgrounds (po-
zadí)
CSS3 manuál. Vlastnost background. Ukázka práce s novými možnostmi,
které nám CSS3 přináší. Více obrázků na pozadí, velikost,
poloha zobrazení.
Pozicování a velikost
bottom Pomocí CSS 3 vlastnosti bottom nastavujeme dolní pozici HTML
elementu.
box-sizing Pomocí CSS 3 vlastnosti box-sizing nastavujeme, co bude šířka a
výška elementu zahrnovat.
clear Pomocí CSS 3 vlastnosti clear nastavujeme, v které části elementu
není povolen plovoucí obsah.
clip Pomocí CSS 3 vlastnosti clip nastavujeme viditelnou část absolutně
pozicovaných elementů.
display Pomocí CSS 3 vlastnosti display nastavujeme jakým způsobem má
být HTML element vykreslován.
float Pomocí CSS 3 vlastnosti float nastavujeme, zda má být element plo-
voucí.
height Pomocí CSS 3 vlastnosti height nastavujeme výšku HTML elementu,
můžeme tak měnit jeho velikost/rozměry.
left Pomocí CSS 3 vlastnosti left nastavujeme levou pozici HTML ele-
mentu.
max-height Pomocí CSS 3 vlastnosti max-height nastavujeme maximální výšku
HTML elementu. To je výhodné zejména u obrázků.
max-width Pomocí CSS 3 vlastnosti max-width nastavujeme maximální šířku
HTML elementu. To je výhodné zejména u obrázků.
min-height Pomocí CSS 3 vlastnosti min-height nastavujeme minimální výšku
HTML elementu.
min-width Pomocí CSS 3 vlastnosti min-width nastavujeme minimální šířku
HTML elementu.
overflow Pomocí CSS 3 vlastnosti overflow nastavujeme chování HTML elementu
v případě, že jeho obsah přeteče rozměry elementu.
overflow-x Pomocí CSS 3 vlastnosti overflow-x nastavujeme chování elementu
v případě, že jeho obsah přeteče šířku elementu.
overflow-y Pomocí CSS 3 vlastnosti overflow-y nastavujeme chování elementu
v případě, že jeho obsah přeteče výšku elementu.
position Pomocí CSS 3 vlastnosti position nastavujeme typ pozice elementu,
statickou, relativní, absolutní nebo fixní.
resize Pomocí CSS 3 vlastnosti resize můžeme uživateli dovolit roztahovat
element jako například u textarey.
right Pomocí CSS 3 vlastnosti right nastavujeme pravou pozici HTML
elementu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
151
top Pomocí CSS 3 vlastnosti top nastavujeme horní pozici HTML ele-
mentu.
vertical-align Pomocí CSS 3 vlastnosti vertical-align nastavujeme svislé zarovnání
HTML elementu.
visibility Pomocí CSS 3 vlastnosti visibility můžeme skrýt HTML element.
width Pomocí CSS 3 vlastnosti width nastavujeme šířku HTML elementu,
můžeme tak měnit jeho velikost/rozměry.
z-index Pomocí CSS 3 vlastnosti z-index nastavujeme hloubku (z-souřadnici)
HTML elementu na stránce.
Rámeček
border Pomocí CSS 3 vlastnosti border nastavujeme rámeček okolo HTML
elementu.
border-bottom Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom nastavujeme spodní hranu
rámečku okolo HTML elementu.
border-bottom-
color
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom-color nastavujeme barvu
dolní hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-bottom-left-
radius
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom-left-radius nastavujeme poloměr
zakulacení levého dolního rohu rámečku.
border-bottom-
right-radius
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom-right-radius nastavujeme
poloměr zakulacení pravého dolního rohu rámečku.
border-bottom-
style
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom-style nastavujeme styl čáry
dolní hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-bottom-
width
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-bottom-width nastavujeme šířku
(tloušťku) spodní hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-color Pomocí CSS 3 vlastnosti border-color nastavujeme barvu rámečku
okolo HTML elementu.
border-image Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image nastavíme obrázek jako rámeček
okolo HTML elementu.
border-image-out-
set
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image-outset nastavujeme, jak daleko
od obsahu divu má být obrázkový rámeček.
border-image-re-
peat
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image-repeat nastavujeme, jestli se
bude obrázkový rámeček opakovat.
border-image-slice Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image-slice nastavujeme, jak se obraz
rámečku uřízne.
border-image-
source
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image-source nastavujeme adresu k
obrázku rámečku.
border-image-
width
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-image-width nastavujeme šířku rámečku
s obrázkem.
border-left Pomocí CSS 3 vlastnosti border-left nastavujeme levou hranu rámečku
okolo HTML elementu.
border-left-color Pomocí CSS 3 vlastnosti border-left-color nastavujeme barvu levé
hrany rámečku okolo HTML elementu.
Základní technologie pro tvorbu WWW
152
border-left-style Pomocí CSS 3 vlastnosti border-left-style nastavujeme styl čáry levé
hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-left-width Pomocí CSS 3 vlastnosti border-left-width nastavujeme šířku
(tloušťku) levé hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-radius Pomocí CSS 3 vlastnosti border-radius nastavujeme poloměr zakulacení
rohů rámečku okolo HTML elementu.
border-right Pomocí CSS 3 vlastnosti border-right nastavujeme pravou hranu rámečku
okolo HTML elementu.
border-right-color Pomocí CSS 3 vlastnosti border-right-color nastavujeme barvu pravé
hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-right-style Pomocí CSS 3 vlastnosti border-right-style nastavujeme styl čáry
pravé hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-right-width Pomocí CSS 3 vlastnosti border-right-width nastavujeme šířku
(tloušťku) pravé hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-style Pomocí CSS 3 vlastnosti border-style nastavujeme styl čáry rámečku
okolo HTML elementu.
border-top Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top nastavujeme horní hranu rámečku
okolo HTML elementu.
border-top-color Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top-color nastavujeme barvu horní
hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-top-left-ra-
dius
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top-left-radius nastavujeme poloměr
zakulacení levého horního rohu rámečku.
border-top-right-
radius
Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top-right-radius nastavujeme poloměr
zakulacení pravého horního rohu rámečku.
border-top-style Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top-style nastavujeme styl čáry
horní hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-top-width Pomocí CSS 3 vlastnosti border-top-width nastavujeme šířku
(tloušťku) horní hrany rámečku okolo HTML elementu.
border-width Pomocí CSS 3 vlastnosti border-width nastavujeme šířku rámečku
okolo HTML elementu.
Borders (rámečky) CSS3 manuál. Vlastnost border. Použití zakulacených rámečků, přidání
vlastního stínu, použití obrázku jako rámečku.
outline Pomocí CSS 3 vlastnosti outline nastavujeme obrys okolo rámečku
HTML elementu.
outline-color Pomocí CSS 3 vlastnosti outline-color nastavujeme barvu obrysu
okolo HTML elementu.
outline-style Pomocí CSS 3 vlastnosti outline-style nastavujeme styl čáry obrysu
okolo HTML elementu.
outline-width Pomocí CSS 3 vlastnosti outline-width nastavujeme šířku obrysu
okolo HTML elementu.
Okraje (margin a padding)
margin Pomocí CSS 3 vlastnosti margin nastavujeme okraj elementu, vzdálenost
mezi rámečkem a okolím elementu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
153
margin-bottom Pomocí CSS 3 vlastnosti margin-bottom nastavujeme dolní okraj
elementu, vzdálenost mezi dolní hranou rámečku a okolím.
margin-left Pomocí CSS 3 vlastnosti margin-left nastavujeme levý okraj elementu,
vzdálenost mezi levou hranou rámečku a okolím.
margin-right Pomocí CSS 3 vlastnosti margin-right nastavujeme pravý okraj elementu,
vzdálenost mezi pravou hranou rámečku a okolím.
margin-top Pomocí CSS 3 vlastnosti margin-top nastavujeme horní okraj elementu,
vzdálenost mezi horní hranou rámečku a okolím.
padding Pomocí CSS 3 vlastnosti padding nastavujeme vzdálenost mezi rámečkem
a obsahem elementu.
padding-bottom Pomocí CSS 3 vlastnosti padding-bottom nastavujeme vzdálenost
mezi dolní hranou rámečku a obsahem elementu.
padding-left Pomocí CSS 3 vlastnosti padding-left nastavujeme vzdálenost mezi
levou hranou rámečku a obsahem elementu.
padding-right Pomocí CSS 3 vlastnosti padding-right nastavujeme vzdálenost mezi
pravou hranou rámečku a obsahem elementu.
padding-top Pomocí CSS 3 vlastnosti padding-top nastavujeme vzdálenost mezi
horní hranou rámečku a obsahem elementu.
Seznamy a tabulky
border-collapse Pomocí CSS 3 vlastnosti border-collapse stylujeme rámeček HTML
tabulky tak, aby se vykresloval jako jednoduchá čára.
border-spacing Pomocí CSS 3 vlastnosti border-spacing nastavujeme rozestupy
mezi rámečky okolo buněk HTML tabulky.
caption-side Pomocí CSS 3 vlastnosti caption-side nastavujeme umístění nadpisu
HTML tabulky.
empty-cells Pomocí CSS 3 vlastnosti empty-cells nastavujeme, zda se má skrýt
rámeček a pozadí prázdných buněk HTML tabulky.
list-style Pomocí CSS 3 vlastnosti list-style nastavujeme styl odrážek se-
znamů.
list-style-image Pomocí CSS 3 vlastnosti list-style-image nastavíme obrázek odrážkám
seznamu.
list-style-position Pomocí CSS 3 vlastnosti list-style-position nastavíme pozici odrážek
seznamu.
list-style-type Pomocí CSS 3 vlastnosti list-style-type nastavíme typ odrážek seznamu.
Máme na výběr různé tvary, číslované i abecední.
table-layout Pomocí CSS 3 vlastnosti table-layout nastavujeme algoritmus výpočtu
šířky sloupců HTML tabulky.
Ostatní vlastnosti
@keyframes Pomocí CSS 3 pravidla @keyframes nastavujeme jméno animace a
v jeho obsahu chování animace.
Základní technologie pro tvorbu WWW
154
@media Pomocí CSS 3 pravidla @media nastavujeme rozdílné styly pro
různá zařízení či různé média typy.
2D Transforms
(transformace)
Libovolné natáčení, škálování, posun či natahování libovolného
HTML elementu pomocí CSS3.
3D Transforms
(transformace)
Libovolné natáčení, škálování, posun či natahování libovolného
HTML elementu ve třetím rozměru pomocí CSS3.
align-content Pomocí CSS 3 vlastnosti align-content nastavujeme vertikální pozicování
ohebných elementů.
align-items Pomocí CSS 3 vlastnosti align-items nastavujeme pozici ohebných
sloupců.
align-self Pomocí CSS 3 vlastnosti align-self nastavujeme pozici pouze daného
ohebného sloupce.
animation Pomocí CSS 3 vlastnosti animation si můžeme vytvářet vlastní animace
pomocí pouhého CSS.
animation-delay Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-delay nastavujeme dobu před začátkem
animace.
animation-di-
rection
Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-direction nastavujeme jakým
směrem (a rychlostí) se animace přehraje.
animation-duration Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-duration nastavujeme dobu trvání
animace.
animation-fill-
mode
Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-fill-mode nastavujeme, co se
děje s elementem, když je animace pozastavená.
animation-itera-
tion-count
Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-iteration-count nastavujeme, kolikrát
se bude animace opakovat.
animation-name Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-name nastavujeme jméno ani-
mace.
animation-play-
state
Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-play-state nastavujeme, zda je
animace zastavená nebo má běžet.
animation-timing-
function
Pomocí CSS 3 vlastnosti animation-timing-function nastavujeme
rychlostní křivku animace.
Animations (ani-
mace)
Tvorba animací pomocí CSS3.
backface-visibility Pomocí CSS 3 vlastnosti backface-visibility nastavujeme viditelnost
zadní strany elementu.
box-shadow Pomocí CSS 3 vlastnosti box-shadow nastavujeme stín pod HTML
elementem.
column-count Pomocí CSS 3 vlastnosti column-count nastavujeme počet sloupců,
do kterých se text rozdělí.
column-fill Pomocí CSS 3 vlastnosti column-fill nastavujeme, jak se sloupce budou
naplňovat.
column-gap Pomocí CSS 3 vlastnosti column-gap nastavujeme velikost mezery
mezi sloupci.
column-rule Pomocí CSS 3 vlastnosti column-rule nastavujeme pravidla stylů
mezi sloupci.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
155
column-rule-color Pomocí CSS 3 vlastnosti column-rule-color nastavujeme barvu stylu
mezi sloupci.
column-rule-style Pomocí CSS 3 vlastnosti column-rule-style nastavujeme styl čar
mezi sloupci.
column-rule-width Pomocí CSS 3 vlastnosti column-rule-width nastavujeme šířku čar
mezi sloupci.
column-span Pomocí CSS 3 vlastnosti column-span nastavujeme, jak bude daný
element roztažený napříč všemi sloupečky.
column-width Pomocí CSS 3 vlastnosti column-width si můžeme rozdělit text do
několika sloupců podle zadané šířky.
columns Pomocí CSS 3 vlastnosti columns si můžeme rozdělit text do několika
sloupců.
cursor Pomocí CSS 3 vlastnosti cursor nastavujeme, jaký kurzor myši se
má zobrazit nad HTML elementem.
flex Pomocí CSS 3 vlastnosti flex nastavujeme velikost pružného elementu
od ostatních.
flex-basis Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-basis nastavujeme základní velikost
pružného elementu.
flex-direction Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-direction nastavujeme směr ohebných
elementů.
flex-flow Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-flow nastavujeme směr a chování
ohebných elementů při zaplnění toho rodičovského.
flex-grow Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-grow nastavujeme část velikosti rodičovského
elementu pružnému elementu.
flex-shrink Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-shrink zmenšujeme pružný element,
když všechny elementy jsou větší než ten rodičovský.
flex-wrap Pomocí CSS 3 vlastnosti flex-wrap nastavujeme, zda se při zaplnění
velikosti rodičovského elementu jeho potomci seřadí.
justify-content Pomocí CSS 3 vlastnosti justify-content nastavujeme horizontální
pozicování ohebných elementů.
nav-down Pomocí CSS 3 vlastnosti nav-down definujeme posunutí označení
šipkou dolů.
nav-index Pomocí CSS 3 vlastnosti nav-index nastavujeme sekvenční navigační
pořadí elementu.
nav-left Pomocí CSS 3 vlastnosti nav-left definujeme posunutí označení šipkou
doleva.
nav-right Pomocí CSS 3 vlastnosti nav-right definujeme posunutí označení
šipkou doprava.
nav-up Pomocí CSS 3 vlastnosti nav-up definujeme posunutí označení šipkou
nahoru.
opacity Pomocí CSS 3 vlastnosti opacity nastavujeme průhlednost HTML
elementu. Ukážeme si i jak na průhledné pozadí.
order Pomocí CSS 3 vlastnosti order nastavujeme pořadí ohebných ele-
mentů.
Základní technologie pro tvorbu WWW
156
page-break-after Pomocí CSS 3 vlastnosti page-break-after nastavujeme zalomení
stránky po elementu při tisku stránky.
page-break-before Pomocí CSS 3 vlastnosti page-break-before nastavujeme zalomení
stránky před elementem při tisku stránky.
page-break-inside Pomocí CSS 3 vlastnosti page-break-inside nastavujeme zalomení
stránky v elementu při tisku stránky.
perspective Pomocí CSS 3 vlastnosti perspective nastavujeme vzdálenost mezi
osou Z a uživatelem.
perspective-origin Pomocí CSS 3 vlastnosti perspective-origin měníme 3D elementu
pozici dolních bodů.
transform Pomocí CSS 3 vlastnosti transform můžeme element různě transformovat
(natáčet, zkosit, posouvat, natahovat atd.).
transform-origin Pomocí CSS 3 vlastnosti transform-origin můžeme měnit pozici
transformovaného elementu.
transform-style Pomocí CSS 3 vlastnosti transform-style určujeme vnoření elementu
v 3D prostoru.
transition Pomocí CSS 3 vlastnosti transition můžeme vytvářet různé přechodné
efekty např. pro změnu barvy elementu.
transition-delay Pomocí CSS 3 vlastnosti transition-delay nastavujeme dobu před začátkem
přechodného efektu.
transition-duration Pomocí CSS 3 vlastnosti transition-duration nastavujeme dobu trvání
přechodného efektu.
transition-property Pomocí CSS 3 vlastnosti transition-property nastavujeme, co se bude
měnit v přechodném efektu.
transition-timing-
function
Pomocí CSS 3 vlastnosti transition-timing-function nastavujeme
rychlostní křivku přechodného efektu.
Transitions (pře-
chody)
Použití přechodového efektu při změně vlastnosti elementu.
User interface
(rozhraní)
Nové vlastnosti pro změny velikosti elementu, resizování boxů, out-
line.
6.7 JavaScript
Jak bylo zmíněno, JavaScript (JS) umožňuje vložit akci na straně klienta.38
Využití na
straně klientské aplikace je podmíněno schopností HTML kódu „rozumět“ příkazům
scriptů (ve smyslu přečtení příkazů) a schopností prohlížeče interpretovat příkazy JS.
V praxi je prohlížečem zpracováván HTML kód do chvíle, než je nalezen příkaz pro předání
řízení JavaScriptu. Následně jsou zpracovávány příkazy JS, s tím souvisí akceptace
syntaxe JS (v době zpracovávání příkazů JS neplatí syntaxe HTML ale syntaxe JS). JS je
zpracováván do chvíle, než je předáno opět řízení HTML.
38
Předpokládáme standardní klientskou aplikaci, nikoli serverovou
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
157
Vzhledem k poměrně rozsáhlé problematice, vychází tato kapitola z textu publikovaném
na www.jakpsatrweb.cz, text je převzatý s drobnými úpravami, doporučuji důkladné prostudování
uvedených stránek, které současně obsahují množství příkladů.
6.7.1 ÚVOD DO JAVASCRIPTU
JavaScript je programovací jazyk, který se používá v internetových stránkách. Zapisuje
se přímo do HTML kódu, což je velká výhoda, protože je to jednoduché. JavaScript je
klientský skript. To znamená, že se program odesílá se stránkou na klienta (do prohlížeče)
a teprve tam je vykonáván, jak je zřejmé z obrázku 42. (Protikladem klientských skriptů
jsou skripty serverové, které jsou vykonávány na serveru a na klienta jdou už jen výsledky.)
Existují i jiné jazyky klientských skriptů, například VBScript. JavaScript je často zaměňován
s Javou. Java je samostatný programovací jazyk. Má s JavaScriptem pouze podobnou
syntaxi. Pro práci s JS je doporučeno zvládnutí základů HTML a základ programování.
Obrázek 63: Zpracování JS – klientský script
Zdroj:www.jakpsatweb.cz
6.7.2 CHARAKTERISTIKY JAZYKA
JavaScript – charakteristika jazyka
• Interpretovaný -- nemusí se kompilovat.
• Objektový -- využívá objektů prohlížeče a zabudovaných objektů.
• Závislý na prohlížeči -- funguje ve většině prohlížečů.
• Case sensitivní -- záleží na velikosti písem v zápisu.
• Syntaxí podobný jazykům C, Java a podobným.
Omezení jazyka
• JavaScript funguje pouze v prohlížeči.
• Uživatel může JavaScript zakázat.
Základní technologie pro tvorbu WWW
158
• Existují různé odlišné verze jazyka i prohlížečů, což vede k častým chybám.
• Neumí přistupovat k souborům (kromě cookies) ani k žádným systémovým ob-
jektům.
• Neumí žádná data uložit (kromě cookies).
Po zvládnutí základů je nejlepší všímat si cizích skriptů na cizích stránkách. Většina
skriptů je zapsána přímo ve zdrojovém kódu stránky, takže se dají zkopírovat.
6.7.3 OBJEKTOVÝ MODEL
JavaScript je jazyk objektový, třebaže nevyužívá všechny možnosti OOP (objektově
orientovaného programování). V praxi často znamená "objektovost" javascriptu vlastně jenom
to, že všechny vlastnosti a příkazy jsou uspořádány podle nějakého systému.
Objektový model je způsob, jak pojmenovat jednotlivé prvky okna prohlížeče a dokumentu,
aby se s nimi dalo pracovat. Studium JavaScriptu je vlastně studium objektového
modelu prohlížeče a dokumentu; je třeba se naučit, jak se které prvky zapisují.
Zápis
K adresování objektů se používá tečková syntaxe objektů (v jiných jazycích se používají
např. šipky ->). Většina objektů má podobjekty nebo vlastnosti nebo metody; syntaxe je
objekt.podobjekt, objekt.vlastnost nebo objekt.metoda().
Metoda objekt.metoda() je sama o sobě příkazem, který něco dělá. Má za sebou závorky.
Vlastnost objekt.vlastnost nic nedělá, ale má hodnotu. Hodnota se dá číst nebo zapisovat,
některé vlastnosti jsou jen pro čtení, některé jen pro zápis. Podobjekt objekt.podobjekt
může mít další metody, vlastnosti a podobjekty. (V literatuře se podobjekt v některých případech
považuje také za vlastnost.)
Přistup k objektům
• K objektům okna prohlížeče (window).
• Přes okno prohlížeče k prvkům stránky (window.document), které mají úzkou
vazbu na jazyk HTML.
• K zabudovaným objektům (Date, Math, string).
• K vytvořeným objektům (to nepatří do objektového modelu a použije se to
zřídka).
Nekompatibilita prohlížečů
Základní úskalí práce s JavaScriptem spočívá v tom, že objektové modely jednotlivých
prohlížečů se liší. Některé objekty existují jenom v některých prohlížečích. V praxi je tedy
třeba různými podmínkami testovat verzi prohlížeče a na základě toho skript větvit.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
159
Práce s objekty
Stávající přehled není úplným výčtem, autor stránek www.jakpsatweb.cz je však považuje
za prioritní, proto je uvádím i ve skriptech.
• Objekt window.
• Metody objektu window.
• Objekt window.event.
• Objekt document.
• Objekt String.
• Objekt Date.
• Objekt Math.
Dále se budeme věnovat zejména objektu window, s dalšími objekty doporučuji se seznámit
na uváděných www stránkách.
6.7.4 OBJEKT WINDOW
Disponuje podbjekty: location - history - navigator - screen - frames - event - document
- ostatní vlastnosti. Objekt window (okno) je vrcholem hierarchie objektů, se kterými může
JavaScript pracovat. Celý objektový model (kromě Date, Math, String) je vlastně seznam
podobjektů objektu window.
Pro zjednodušení lze při zápisu u podobjektů (vlastností) „window“ vynechávat.
Např. zápisy window.navigator a navigator jsou ekvivalentní.
6.7.5 VLASTNOSTI A METODY OBJEKTU WINDOW.
Objekt window.location
Nebo jenom location. Je to adresa načteného dokumentu.
Načtení nového dokumentu:
window.location.href = "http://www.opf.slu.cz"; načte do okna domovskou stránku
OPF.
Aktualizace stránky reload():
location.reload(false); aktualizuje stránku, pokud byla změněna,
location.reload(true); natáhne stránku ze serveru, i když se nezměnila
location.replace("http://www.seznam.cz"); natáhne stránku Seznamu, ale současnou
stránku nezařadí do historie.
Zjištění adresy dokumentu (například načtením do proměnné adresa)
adresa = location.href;
Zjištění fragmentu adresy, například jméno domény:
domena = location.hostname;
Základní technologie pro tvorbu WWW
160
Pokud by adresa byla třeba http://www.seznam.cz/cokoliv/, tak by se do proměnné vložila
hodnota "www.seznam.cz".
Objekt window.history
Historie prohlížení stránek. Dovoluje vracet se ke dříve zobrazeným stránkám. Obsahuje
několik metod, žádné vlastnosti ke čtení. Kvůli tomu jsou možnosti tohoto objektu
velmi omezené. Pro spolehlivou složitější práci s historií je nutno ukládat informace do
cookies nebo zkusit vlastnost document.referrer.
Metody objektu history:
history.back(); načte do prohlížeče minulou stránku. Je to to samé, jako když uživatel
klikne na tlačítko Zpět v prohlížeči.
history.back(3); o tři stránky zpět. Jako trojí kliknutí. Když se číslo neuvede (minulý
příklad), je tam jako jednička.
history.forward(2); o dvě stránky vpřed. Většinou je to nepoužitelné, protože metoda
forward je přístupná jedině když se předtím zacouvalo.
history.go(-1); je také návrat na minulou stránku. Číslo v argumentu může být libovolné
celé číslo. Metodou go() se dají nahradit back() a forward().
OBJEKT WINDOW.NAVIGATOR
Slouží ke zjišťování informací o typu a verzi prohlížeče.
navigator.appName vrací jméno aplikace prohlížeče
navigator.appVersion vrací verzi prohlížeče
navigator.javaEnabled() vrací informace o podpoře Java appletů
Většina autorů používá window.navigator pro větvení programu: když je window.navigator
Internet Explorer, provede se skript optimalizovaný pro IE, když je to Netscape, provede
se skript pro Netscape. Další vlastnosti objektu navigator najdete na zmiňovaných
www stránkách.
Objekt window.screen
Objekt slouží pro zjišťování vlastností obrazovky.
screen.height, screen.width – zjistí výšku a šířku pracovní plochy grafického systému
počítače.
screen.availWidth, screen.availHeight - zjistí dostupnou velikost plochy. Prakticky
jde o totéž jako width a height, pouze výška bývá poněkud menší, pokud je stále zobrazen
hlavní panel systému (šedá lišta dole). Ve skriptech doporučuji používat raději tyto vlast-
nosti.
screen.colorDepth – udává barevnou hloubku, počet bitů připadajících na jednu
barvu. (Systémové nastavení obrazovky.)
Objekt window.event
Pomocí tohoto objektu lze nastavovat události myši a události klávesnice
Události myši
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
161
event.button - Vrací hodnotu podle stisknutých tlačítek (1 levé, 2 pravé, 4 prostřední).
event.clientX, event.clientY - vrací polohu myši vzhledem k levému hornímu rohu
okna dokumentu.
event.screenX, event.screenY - vrací polohu myši vzhledem k levému hornímu rohu
obrazovky.
event.offsetX, event.offsetY - souřadnice myši vzhledem k pozicovanému objektu
(vrstvě).
Události klávesnice
event.altKey, event.ctrlKey, event.shiftKey - vracejí true / false (pravda nebo nepravda)
podle toho, jestli je stisknutý alt, control resp. shift.
event.keyCode - vrací ascii kód stisknuté klávesy.
event.type – je vlastnost, vrací typ události, která nastala.
event.returnValue – vlastnost, mění předdefinované chování události
event.srcElement - vrací prvek, na němž událost nastala.
event.fromElement, event.toElement - vracejí prvky, ze kterého a na který myš při
události jela. Vztahují se na vlastnosti onMouseOver a onMouseOut.
Objekt window.document
Objekt document je nejdůležitějším objektem, ke kterému JavaScript přistupuje. Document
v sobě obsahuje všechno, co je nějakým způsobem spojeno s aktuální stránkou. Přes
objekt document se přistupuje k obrázkům, formulářům, odkazům, k barvám atd. K objektům
dokumentu přistupujeme proto, aby se mohly měnit. Například lze zaměnit obrázek,
dá se změnit hodnota v políčku formuláře, spustit hudba, dají se měnit barvy dokumentu
atd. To vše v reakci na uživatelské události nebo ještě při načítání stránky.
V praxi není důležité, že to jsou všechno operace na objektu document. Projevuje se to
jenom zápisem, který vždy začíná "document. ...".
K jednotlivým prvkům na stránce se dá přistupovat pomocí objektů document.images ,
document.forms, document.applets, document.link, document.anchors, document.all, document.frames,
document.styleSheets, document.scripts, document.selection a dalších.
K jednotlivým prvkům stránky se dá přistupovat více způsoby. Z nich nejzajímavější
je metoda document.getElementById(). Dokáže zpřístupnit skriptu libovolný prvek na
stránce, který má nastavené id="řetězec". Další podobné metody pro zpřístupnění prvků
vždy začínají getElementBy, případně getElementsBy.
Otatní vlastnosti objektu window
window.defaultStatus - ovlivní text ve stavové řádce
window.status - je skoro totéž, ale vázáno dočasně na událost
window.closed - vrací true, pokud je okno zavřeno (nešlape v IE 3)
window.opener - vrací odkaz (ukazatel) na okno, které jej otevřelo
window.lenght - vrací počet rámů v okně nebo rámu
window.name - vrací jméno rámu nebo okna
window.parent - vrací odkaz na nadřazený rám (okno)
window.self - vrací sebe samo
Základní technologie pro tvorbu WWW
162
window.top - vrací odkaz na hierarchicky nejvyšší rám
window.offscreenBuffering - když se nastaví true, okno se načte, přepočítá a teprve
potom zobrazí.
6.7.6 METODY
Metoda znamená, že se provede nějaká akce (na rozdíl od vlastnosti)
window.open() - otevře nové okno. Nejčastěji se používá pro vyskakovací reklamy v
nových okénkách, protože umožňuje vypnout zobrazení tlačítek a předepsat přesné umístění
a velikost okna.
window.showModalDialog() – umožní otevírat i okna, která čekají na uzavření a teprve
potom umožňují vrátit se do původního okna.
window.close() – umožní zavření okna., buďto aktuálního, nebo zavření okna, které
bylo dříve otevřeno metodou window.open a jeho identifikátor uložen do proměnné.
moveBy() - posouvá oknem o souřadnice.
moveTo() - umístí levý horní roh okna na přesnou souřadnici obrazovky.
resizeBy() - zmenší nebo zvětší velikost okna.
resizeTo() - změní velikost okna na přesně zadané velikosti v pixelech.
scrollBy() - odroluje dokument podle zadaných souřadnic (horizontálně, vertikálně).
Nahoru se roluje zápornou druhou hodnotou.
scrollTo() - odroluje dokument na přesnou pozici (horizontální, vertikální). Alternativou
je metoda scroll().
V systému Windows je vždy jen jedno okno aktivní (má focus), ostatní jsou v pozadí.
window.blur() přenese okno do pozadí, deaktivuje okno. Aktivním se stane jiné okno.
window.focus() je opakem blur(). Přenese okno do popředí (zamodří mu proužek).
Akce se musí provádět z jiného okna (většinou po příkazu window.open) nebo pomocí
časování.
Pro jednoduchou formu komunikace pomocí dialogových oken lze použít metody
alert(), prompt() a confirm().
window.alert("Text hlášky") - jednoduchý dialog, zobrazí text ze závorky.
proměnná = window.prompt("zadej hodnotu", "přednastavený text") - načte uživatelem
zadaný text do proměnné.
confirm() zobrazí dialog s textem a s tlačítkem OK a Storno. Do proměnné se uloží
true nebo false (pravda nebo nepravda) podle toho, co uživatel zmáčknul.
print() - vytiskne aktuální okno.
window.setTimeout(), window.clearTimeout(), window.setInterval(),
window.clearInterval() - používají se na časování událostí.
6.7.7 ZÁKLADNÍ DATOVÉ TYPY, PROMĚNNÉ, FUNKCE, OPERÁTORY
Jak bylo zmíněno dříve, JavaScript je plnohodnotný programovací jazyk. Jako takový
používá standardní nástroje, proměnné, operátory a funkce. Proměnnou deklarujeme klíčovým
slovem var následovaným výpisem použitých proměnných. JS nevyžaduje deklaraci,
proměnné se inicializují při prvním přiřazení hodnoty. Není třeba deklarovat typ proměnné
(číslo, text apod.), JavaScript určí typ, JS provádí automatickou konverzi při použití. Základní
datové typy jsou tyto String (text), Number (číslo s/bez desetinné čárky), Boolean
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
163
(pravda/nepravda), objekt a null nebo undefined. S proměnnými lze provádět standardní
výpočty. Vzhledem k tomu, že JS je jazyk case-senzitivní, je proměnná x je různá od proměnné
X. Všechny proměnné typu text musejí mít hodnoty zadané v uvozovkách nebo v
apostrofech. Apostrofy je nutno použít, pokud se celý skript nachází v uvozovkách (in-line
zápis).
Např.: <a onmouseover="myska='prejeta' ">. Stejně jako u CSS jsou dostupné escape
sekvence, to znamená, že znak, který je používaný jako klíčový (např. uvozovky, závorky
apod.) lze zadávat pomocí znaku zpětné lomítko.
Např: promenna = "<a href=\"index.html\">Obsah</a>";
6.7.8 PROMĚNNÉ
String
String, řetězec, je řada znaků uložená v za sebou jdoucích bajtech paměti. Maximální
délka není přesně specifikována, záleží na interpretu. Proměnné typu řetězec mají funkce a
vlastnosti, mezi nejčastěji používané patří:
Index - za pomoci indexů lze procházet jednotlivé znaky v řetězci stejně jako v poli.
Čísluje se od nuly.
Length - vlastnost vrací délku řetězce ve znacích.
Trim - odstraní specifické znaky (mezery apod.) okolo řetězce, aby nekomplikovali
další zpracování.
Replace - funkce nahradí hledanou hodnotu v řetězci jinou.
toUpperCase a toLowerCase - změní všechna písmena v řetězci na velká nebo na
malá:
Concat - spojuje dva a více řetězců. Tato funkce je volána automaticky když se pro
spojení omylem
Substring a Substr - funkce vrací vybranou část řetězce, které se říká podřetězec.
Obě funkce dělají v podstatě to samé, avšak liší se významem parametrů.
Split - rozdělí řetězec na pole řetězců pomocí určitého znaku.
IndexOf, LastIndexOf a Search - vrací pozici daného podřetězce.
Match - vrací shodu s výrazem v řetězci. Používá se hlavně pro regulární výrazy
(Regex).
Číslo
Čísla lze zapsat dvěma způsoby, standardně nebo pomocí vědecké (inženýrské, exponenciální)
notace, var x = 10; var x = 10e5; // 10**5 = 100 000.
S čísly lze provádět většinu známých základních operací jako sčítání, násobení, dělení,
existují však i složitější výpočetní operace, např. zbytek po dělení (tzv. modulo). Všechna
čísla jsou v JavaScriptu ukládána jako 64-bit double a jsou počítána s přesností na 15 čísel.
Základní technologie pro tvorbu WWW
164
Obdobně, jako u textových řetězců, i u čísel existují funkce a vlastnosti čísel.
isNaN(hodnota) - zjistí, zda je objekt v parametru funkce číslo či nikoli. Vrací true
nebo false (pravda/nepravda) podle toho, zda je parametrem číslo. NaN Označuje zkratku
Not a Number.
toPrecision(x) - ořízne číslo na danou přesnost.
i.toString() - převede číslo na plnohodnotný řetězec znaků.
toExponential(x) - změní zápis čísla na exponenciální (vědeckou) notaci.
Number.MAX_VALUE a Number.MIN_VALUE - vrací největší / nejmenší možné číslo.
Boolean
Logický datový typ, nabývá pouze dvou hodnot 0-1 (true-false). Jeho hodnota je tedy
buď pravdivá, nebo nepravdivá. Používá se např. pro vyhodnocení podmínek a cyklů. Hodnot
se zapisují bez uvozovek.
Null / Undefined
Oba dva datové typy zastupují prázdnou proměnnou. NULL je nevytvořený objekt, UNDEFINED
naopak objektem není.
6.7.9 FUNKCE
Funkce je v podstatě blok kódu, který jednou napíšeme a potom ho můžeme libovolně
volat bez toho, abychom ho psali znovu a opakovali se. Funkci deklarujeme pomocí klíčového
slova function a obsahuje blok kódu ve složených závorkách.
V případě potřeby zpracování segmentu kódu deklarovaného jako funkce, funkci tzv.
zavoláme. Toto lze provést až po tom, co funkci deklarujeme, jinak by ji prohlížeč neznal.
Funkce s parametry
Funkce může mít libovolný počet vstupních parametrů, které píšeme do závorky v její
definici a podle nich ovlivňujeme její chování.
Syntaxe deklarace funkce v JavaScriptu:
function jmenoFunkce(parametry) {tělo funkce};
nebo podrobněji zapsáno:
function jmenoFunkce(parametr, parametr)
{
příkaz; příkaz; return hodnota
};
Volání funkce:
jmenoFunkce(hodnota, hodnota);
Velmi často se funkce volají na základě událostí dokumentu přímo z HTML kódu,
například:
<a href="index.htm" onclick="upozorneni('hlavní stránka');">Obsah</a>
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
165
Při kliknutí na slovo "Obsah" se vyvolá funkce upozorneni() s hodnotou parametru
"hlavní stránka". Předtím samozřejmě musí být funkce inicializovaná.
Pokud funkce vrací hodnotu (deklarace obsahuje return hodnota), dá se funkce volat
zápisem
proměnná = jmenoFunkce(parametry);
Proměnné ve funkci
Proměnná deklarovaná ve funkci klíčovým slovem var je lokální. Lokální proměnné
jsou i parametry funkce (to, co je v závorce za jménem funkce). Pokud se ve funkci použije
jméno jiné nedeklarované proměnné, jde o proměnnou globální. Výhoda funkcí je tedy v
přehlednosti a úspornosti (můžeme napsat nějakou věc jednou a volat ji vícekrát na různých
místech skriptu). Když se rozhodneme funkci změnit, provedeme změnu jen na jednom
místě a tato změna se projeví všude, což značně snižuje riziko chyb.
Uložení funkce do proměnné
JavaScript se liší od jiných jazyků tím, jak pracuje s funkcemi. Funkce zde umí ještě
více, funkci můžeme totiž uložit do běžné proměnné a z této proměnné ji později volat.
Všechny funkce v JavaScriptu jsou vnitřně proměnné. Funkci můžeme definovat přímo v
přiřazení do proměnné, hovoříme potom o tzv. anonymní funkci
Zabudované funkce JavaScriptu
JavaScript obsahuje předdefinované funkce. Tyto funkce se dají chápat také jako metody
objektu window, které se dědí na všechny rodičovské elementy.
eval - vychází slova vyhodnotit (evaluate). Funkce vezme svoje argumenty a vyhodnotí
je jako by to byl kus programu. Používá se zejména pro dynamickou změnu kódu. Tuto
funkci mají v oblibě všichni programátoři JavaScriptu, protože umožňuje zápis konstrukcí
běžných z vyšších jazyků, které by JavaScript jinak nevzal.
escape a unescape - funkce escape() umí zakódovat řetězce pro přenos. Rozkódování
se provede funkcí unescape(). Používá se zejména v souvislosti s cookies a předávání parametrů
z formulářů. Jde o to, aby při přenosu nenastaly problémy např. s diakritikou a
speciálními znaky.
isFinite - funkce vrátí false, pokud je číslo v argumentu nekonečné. To se může stát
třeba při dělení nulou nebo při počítání logaritmu z nuly:
isNaN - vrací true (pravdu), pokud argument není číslo, false pokud je číslo.
parseFloat a parseInt - převodní a zaokrouhlovací funkce. Argumentem je řetězec,
který je převeden na číslo. parseInt z něj vrátí jenom celou část, parseFloat i s desetinou
částí. Funkce parseInt má parametry dva, první je co se parsuje, druhý je zaklad (2 až 36).
6.7.10 OPERÁTORY
Operátory vycházejí z jazyka Java resp. C. Kromě níže uvedených existují ještě bitové
operátory, které se prakticky nepoužívají.
Základní technologie pro tvorbu WWW
166
Operátory přiřazení
Slouží k nastavení hodnot proměnných. Standardním operátorem je =, ale používají
se i jiné operátory.
= přiřazení; += přičtení, ale také připojení řetězce ; *= , -=, /= přinásobení, odečtení,
přidělení; ++ přičtení 1; -- odečtení 1.
Obdobný význam mají i méně využívané operátory, <<=, >>= , >>>=, &=, ^= a |=,
Početní operátory
+ sčítání, spojování řetězců; - odčítání, unární negace; * násobení; / dělení.
Logické operátory
== rovnost (dvě rovnítka); != nerovnost; <,<=,>=,> aritmetické srovnání; && logické
AND (a zároveň); || logické OR (nebo); ! logické NOT (negace); ? : podmínkový
výběr (ternární operátor), logické spojení (třeba v zápisu parametrů funkcí).
Logické operátory se používají zejména při větvení programů na stanovení podmínek.
Podmínky nabývají hodnot true (pravda) a false (nepravda). Je potřebné si uvědomit, že
rovnost je realizována dvěma rovnítky (jedno rovnítko znamená přiřazení).
6.7.11 VĚTVENÍ
Základem každého programového kódu je využívání opakujících se sekvencí. JS, stejně
jako jiné programy, umožňuje větvení programu a definování cyklů. Základní způsoby větvení
a cyklů v JavaScriptu jsou příkazy if, while a for.
if(podmínka) {program} - jestliže je splněna podmínka, vykonává se program
while(podmínka) {program} - program se opakuje, dokud trvá podmínka
for(iniciace; podmínka; navýšení){program} cyklus (vykonávaný většinou přesně
několikrát)
Jako podmínka se musí uvést výraz, jehož logická hodnota je true nebo false (pravda
nebo nepravda).
Je-li v těle podmínky If jeden příkaz, nemusí se uzavírat do složených závorek. Také lze
vynechat else, není-li potřeba. Časté chyby, se kterými se u if můžeme setkat, jsou: špatný
zápis podmínky (pro rovnost se musejí používat dvě rovnítka), chybějící středníky nebo
složené závorky, nadbytečné středníky, mezery většinou nehrají v zápisu roli.
Rozhodovací operátor ?
Tzv. ternální operátor, umožňuje rychlejší zápis rozhodování, pokud chci pouze přiřadit
hodnotu proměnné. Syntaxe příkazu je proměnná = podmínka ? hodnota1 : hodnota2;
Pokud je podmínka pravdivá, má proměnná hodnotu hodnota1, pokud je podmínka nepravdivá,
má proměnná hodnotu hodnota2.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
167
Přepínač
switch case – slouží pro větvení do více alternativ. Syntaxe příkazu je:
switch(proměnná) {
case hodnota : příkaz; break;
case hodnota2 : příkaz2; break;
...
default : příkazx;
}
While – lze použít ve dvou tvarech, jako cyklus s podmínkou na začátku, nebo s podmínkou
na konci. Cyklus s podmínkou na začátku provádí sekvenci příkazů (uzavřených
ve složených závorkách, následujících za while) tak dlouho, dokud platí podmínka. Jakmile
podmínka neplatí, vnitřek příkazu while se už nevykoná a program bude pokračovat pod
koncem sekvence while. Podmínka na konci má tvar do{sekvence příkazů}while (pod-
mínka)
V souvislosti s cykly je ještě nutné zmínit příkaz break, který předčasně ukončí cyklus
while nebo for a příkaz continue, který skočí na začátek cyklu.
Uváděný přehled příkazů je redukovaná množina, sloužící k nástinu vlastností a možností
JavaScriptu. Doporučuji pro pochopení odzkoušet příklady vztahující se k textu na
stránkách jakpsatweb.cz. Z těchto stránek byly většinou převzaty i texty vztahující se k Css
a JavaScriptům.
SHRNUTÍ KAPITOLY
V této kapitole jste se seznámili s principy hypertextu a jeho použití pro publikování
WWW stránek. Dozvěděli jste se jak stránky formátovat a jak vložit dynamiku do stránek.
WEBDESIGN, WEBMARKETING, OPTIMALIZACE
168
7 WEBDESIGN, WEBMARKETING, OPTIMALIZACE
RYCHLÝ NÁHLED KAPITOLY
Následující kapitola stručně nastíní principy tvorby webových stránek. Tvůrci www si
většinou neuvědomují, že zveřejněním www stránek se stávají autory zodpovědnými za
formu i obsah www. Současně se v této kapitole seznámíte s pravidly a zásadami doporučenými
pro vytváření www stránek.
CÍLE KAPITOLY
Cílem kapitoly je naučit studenty vytvářet stránky designově i obsahově kvalitní, dobře
zobrazitelné a podle požadavků uživatelů.
ČAS POTŘEBNÝ KE STUDIU
Tato část je převážně doporučená, nikoli závazná, student se s obsahem seznámí během
1 hodiny.
KLÍČOVÁ SLOVA KAPITOLY
webdesign
Vytvořením webové aplikace nebo jen webových stránek proces často nekončí. Je
důležité mít webovou aplikaci správně navrženou, s využitím zpětné vazby od uživatelů.
Dále je samozřejmě velmi důležité v dnešním velkém světě na nově vytvořenou webovou
aplikaci uživatele nebo potenciální zákazníky vhodně upozornit. S tímto pak také souvisí
problematika optimalizace webu jak pro vyhledávače, tak pro různé typy zařízení.
V této kapitole se tedy dozvíte více o principech používaných při návrhu profesionálních
webových aplikací, v další části pak budou rozebrány možnosti a nástroje marketingu
na internetu, a v neposlední řadě budou zmíněny základní aspekty optimalizace webu
pro vyhledávače.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
169
7.1 Trendy současného webdesignu
Webdesign je v podstatě proces tvorby webových stránek od vstupní analýzy, přes návrh
až po realizaci projektu. Můžeme jej rozdělit na dvě základní oblasti [1]:
7. Programování back-endu, které zahrnuje proces programování podpůrných funkcí
webu, funkčnost webu jako takového a veškeré technické aspekty
8. Návrh front-endu, který se týká především návrhu vzhledu, jehož pomocí se identifikuje
společnost nebo jednotlivec, grafický vzhled a celkový finální dojem z webu
samotného.
Při návrhu webových stránek je třeba mít na paměti několik oblastí, jako jeho funkcionalita,
konzistentnost zobrazení v různých prohlížečích, dostupnost vysokorychlostního
připojení k internetu, kompatibilita s vyhledávači nebo estetika stránek. Všechny tyto oblasti
lze řešit různými způsoby. Všechny jsou však odvozeny od dvou základních přístupů.
První z nich je nakloněn používání nových technologií, využívání multimediálních funkcí
apod., zatímco druhý přístup preferuje zcela funkční web, bez jakýchkoliv novinek. Oběma
přístupům budou věnovány následující řádky této kapitoly. Webdesign jako takový je v
praxi především o hledání kompromisu mezi těmito dvěma základními přístupy.
7.1.1 VÝVOJ WEBDESIGNU
Chceme-li se podívat na počátky webdesignu, musíme začít od vzniku webu jako takového.
V 90. létech minulého století se na vzniku webu podílel Tim Berners-Lee, vědec ze
švýcarského výzkumného střediska CERN (Berners-Lee, 2000). Ve svých počátcích se
web skládal z textových stránek propojených pomocí hypertextových odkazů. Web byl tvořen
především jazykem HTML, důraz byl kladen především na důležitost informací, pojem
webdesign nebyl v té době ještě na světě. To vyplývalo v té době také z technických možností,
které byly k dispozici. Rychlost připojení k internetu byla minimální, počítače nebyly
schopny zpracovávat objemnější data, a především počítačové sítě nebyly schopny přenášet
grafické informace a multimédia. S postupem času se však z textových prohlížečů vyvinuly
prohlížeče grafické (první grafický prohlížeč vzniknul v roce 1993). Kolem roku 1995 byl
používán tzv. Statický web, zaměřený především na obsah. Funkčnost webu byla pevně
zakódována, stránky byly tvořeny jazykem HTML, pouze jako zpestření byla používána
grafika. S postupem času a s vývojem technologií však bylo možno vytvářet také složitější,
a především graficky bohatší, webové prezentace. Začal se rozšiřovat tzv. Dynamický web,
pro nějž je charakteristická integrace webu samotného s databází. Ve velké míře je již využívána
grafika, formátování pomocí stylů a další technologie. V současné době se projevuje
trend vytvářet web jako takový v podobě aplikace, velmi populární je vytváření aplikačních
uživatelských rozhraní v prostředí webu.
WEBDESIGN, WEBMARKETING, OPTIMALIZACE
170
7.2 Základní pravidla webdesignu
Vezmeme-li v potaz vše, co bylo zmíněno výše, můžeme nabyté vědomosti shrnout do
několika základních pravidel webdesignu (Eccher, 2010):
Použití nových technologií
Použití nových technologií by mělo být vždy zvažováno s rozmyslem. Důležité pro takové
rozhodnutí je, zda vůbec nové technologie opravdu přinesou přidanou hodnotu danému
webu. Použití nových technologií totiž může snížit výkon webu, může také odradit
uživatele (ne vždy jsou nové technologie ve svých počátcích podporovány všemi zařízeními
pro prohlížení webu, o prohlížečích nemluvě).
Každý web je jedinečný
Co platí pro jeden web, nemusí platit pro druhý. Toto konstatování se týká nejen použitých
technologií. Vždy by se rozhodování o webdesignu mělo opírat o analýzu uživatelské
skupiny, která bude k webu přistupovat.
Největší váhu má názor uživatele
Vždy budou existovat různé názory na vzhled webu. Jinak se bude dívat na design
webdesigner samotný, jiný názor bude mít jeho nadřízený a zcela jiný názor může mít zadavatel.
V neposlední řadě je zde spousta uživatelů, kteří k webu přistupují, a kteří budou
mít také každý svůj názor na web. Ne vždy je jednoduché vyhovět všem, často se jedná o
kompromis mezi názory jednotlivých skupin. Pokud to však jde, měl by mít větší váhu
názor uživatele, protože pro ně je většinou web primárně vytvářen.
Webdesignér by měl mít znalosti z více oborů
Webdesigner by měl mít minimálně znalosti z oblasti grafiky či výtvarného oboru, měl
by však také znát technické aspekty webdesignu tak, aby byl schopen posoudit, zda jsou
jeho návrhy vůbec technicky realizovatelné.
Učit se od ostatních
Internet je prostředí neustále se vyvíjející, což platí samozřejmě také pro technologie
používané pro tvorbu webu. Internet je zároveň tím nejlepším zdrojem učení. Vždy tedy
budou existovat atraktivnější weby nebo weby s novějšími technologiemi, což se dá samozřejmě
využít k inspiraci.
Není možné se zalíbit všem
Tento bod úzce souvisí s bodem 3. Každý uživatel může mít jiný názor na design webu.
Chceme-li dosáhnout spokojenosti většiny, je velmi důležité provést analýzu uživatelů
(analýzu cílové skupiny). Na základě zjištěných výsledků pak můžeme efektivněji přizpůsobit
funkční a estetické aspekty návrhu webu.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
171
Dodržování specifikací a standardů
Chceme-li, aby byl web přístupný pokud možno co největší skupině uživatelů, a aby byl
uživatelsky pokud možno co nejpřívětivější (nejen pro uživatele, ale také pro zařízení, která
jej zobrazují), je vhodné se zajímat o specifikace a standardy vyvíjené v této oblasti. Je
dobré mít přehled o nových technologiích, případně se zajímat o současné dění.
Další metody
Mezi další metody můžeme zařadit například blogování, přispívání do diskusí se vkládáním
odkazu na web, internetová videa, podcasty, inzeráty, tvorbu internetových aplikací
apod.
7.2.1 NÁSTROJE PRO OPTIMALIZACI
Optimalizace pro vyhledávače vyžaduje zapojení člověka, a to především do tvorby analýz
a úprav webů. Existuje však několik užitečných nástrojů, které dokáží pomoci. Např.
Seo Administrator39
je aplikace obsahující soubor nástrojů vhodných k optimalizaci. Nabízí
zjištění ranků, popularity zpětných odkazů, kontrolu indexování, návrh klíčových slov a
mnohé další funkce. Jedná se o proprietární software. Pro práci v týmu je vhodný např.
Collabim40
. Usnadňuje spolupráci a kontrolu výměny zpětných odkazů, vyhledává a srovnává
zpětné odkazy dle tematické podobnosti a navrhuje nová klíčová slova. Dále existuje
mnoho online i offline nástrojů pro analýzu kódu a on-page faktorů (http://seo.webber.cz,
Adobe Web Premium41
). Nástroje zjistí, zda jsou na stránkách titulky, meta tagy, mapa
stránek, popisky u obrázků a odkazů, zda jsou stránky validní, apod. Také pro analýzu klíčových
slov existuje mnoho nástrojů, např. na Seznam.cz, či na specializovaných webech42
.
Jako poslední zde zmíníme ještě nástroje, které umí zjistit, co vadí robotům a vypíše tyto
nedostatky43
či nástroje, které vytvoří po zadání URL adresy do formuláře mapu webu44
.
SHRNUTÍ KAPITOLY
.Tato kapitola stručně seznámila studenty s pravidly designu tvorby www stránek.
39
Seo Administrator http://www.seoadministrator.com/
40
Collabim nástroj http://www.collabim.cz/
41
http://www.adobe.com/mena_en/products/creativesuite/design-web-premium.html
42
Zjištění hustoty klíčových slov http://www.webjectives.com/keyword.htm
43
na http://www.feedthebot.com/tools/spider/index.php
44
Sitemap generátor http://www.seoutility.com/it/tools/google/sitemap_generator.aspx
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
172
LITERATURA
BEDNÁŘ, V. Internetová publicistika. 1. vyd. Praha: Grada Publishing a.s., 2011, 216 s.
ISBN 978-80-247-3452-1
BERNERS-LEE, T. Weaving the Web : The Original Design and Ultimate Destiny of the
World Wide Web by its Inventor. New York: HarperCollins Publishers Inc., 2000. 241 s.
ISBN 0-06-251587-X.
Dostálek, L., Velký průvodce protokoly TCP/IP, 2. aktualizované vydání, Computer Press,
a.s., 2010, 592 s.,
ECCHER, C. Profesionální webdesign: Techniky a vzorová řešení v CSS a XHTML. Brno:
Computer Press, a.s., 2010. 672 s. ISBN 978-80-251-2677-6.
KABELOVÁ, A., DOSTÁLEK, L. Velký průvodce protokoly TCP/IP a systémem DNS 5.
aktualizované vydání, Computer Press, Brno, 2012
KOSEK, J. XML pro každého, Grada, 2000
KRUG, Steve. Webdesig : Nenuťte uživatele přemýšlet!. 2. aktualiz.vyd. Brno: Computer
Press, a.s., 2006. 168 s. ISBN 80-251-1291-8.
MILLER, Michael. Cloud Computing: Web-Based Applications That Change the Way You
Work and Collaborate Online. Indianapolis: QUE, 2008, str. 8. 292 s.ISBN 978-0-7897-
3803-5.
NIELSEN, Jakob, TAHIR, Marie. Použitelnost domovských stránek. 1. vyd. Brno : Zoner
Press, 2005. 323 s. ISBN 80-86815-18-8.
ŘÍHA P. Tvorba webových aplikací s využitím WYSIWYG editorů, dostupné na
http://www.petrpexa.cz/diplomky/riha.pdf, online, 30.1.2013
STUCHLÍK, Petr; DVOŘÁČEK, Martin. Marketing na Internetu. Praha : Grada Publishing,
2000. 248 s. ISBN 80-7169-957-8
VELTE, Anthony T. Cloud Computing: Praktický průvodce. Brno: Computer press, a.s.,
2011, str. 28. 344 s. ISBN 978-80-251-3333-0
Další zdroje, které byly použité nebo citované části v textu nebo jsou vhodné jako další
zdroje informací:
Internet pro všechny, Internet, připojení k němu a možný rozvoj, 2006, http://www.internetprovsechny.cz/internet-pripojeni-k-nemu-a-mozny-rozvoj-cast-5-internet-v-cr/,
online,
30.1.2013
Stránky firmy NIX, http://www.nix.cz/cs/services#peering, online, 30.1.2014
TCP/IP, http://www.gvp.cz/local/new/ucebnice/vyptech/internet/tcpip.htm, online,
30.1.2014
Počítačové sítě, http://site.the.cz/?id=2, online, 30.1.2014
Peterka, J., eArchiv.cz, Aplikační protokoly TCP/IP, http://www.earchiv.cz/l223/, online,
30.1.2014
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
173
Přenos souborů v Internetu, http://4iz110.vse.cz:41004/4iz110/cv4/cv4.html, online,
30.1.2014
Studentům je dále doporučeno nastudování problematiky v alternytivních odborných textech,
zejména v:
LUBBERS, P. HTML5: programujeme moderní webové aplikace. Brno: Computer Press,
2011. ISBN 978-80-251-3539-6.
ECCHER, C. Profesionální webdesign: Techniky a vzorová řešení v CSS a XHTML. Brno:
Computer Press, a.s., 2010. ISBN 978-80-251-2677-6.
DOSTÁLEK, L. Velký průvodce protokoly TCP/IP. Praha: Computer Press, 2001. ISBN
80-7226-513-X.
GOLDSTEIN, A. HTML5 a CSS3 pro webové designéry. Brno: Zoner Press, 2011. ISBN
978-80-7413-166-0.
HOGAN, B. HTML5 a CSS3: výukový kurz webového vývojáře. Brno: Computer Press,
2011. ISBN 978-80-251-3576.
BRÁZDA, J., KABELOVÁ, A. Internet, tvorba a propagování WWW. Praha:Grada, 2003.
ISBN 80-247-0699-7.
RAHMEL, D. Joomla: podrobný průvodce tvorbou a správou webů. Brno: Computer Press,
2010. ISBN 978-80-251-2714-8.
NARAMORE, E. a kol. PHP5, MySQL, Apache - Vytváříme webové aplikace. Brno: Computer
Press, 2009. ISBN 978-80-251-2767-4.
.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
174
SHRNUTÍ STUDIJNÍ OPORY
Studijní opora slouží jako podpůrný text pro předmět Informační a internetové
technologie.
. Poskytuje seznámení s hardwarem a softwarem počítačů, s vývojovými trendy a počítačovými
architekturami, dále seznamuje se základními službami internetu a zájemcům o
webové technologie a webové aplikace poskytuje základní přehled principů používaných
na internetu, včetně praktických návodů.
Struktura textu je zvolena tak, aby se studenti seznámili s principy komunikace na internetu
tak, aby mohli v maximální míře využívat služeb, které Internet poskytuje. V jednotlivých
kapitolách jsou popsány základy fungování vybraných aplikačních protokolů včetně
vybraných aplikací. Dále byla pozornost věnována internetovým systémům a zásadám
webhostingu a hostingů internetových portálů. V neposlední řadě pak byla rozebrána problematika
webdesignu, webmarketingu a optimalizace webových aplikací. Text uzavírají
další vybrané služby, jako např. trendy webdesignu.
Studijní opora je doplněna celou řadou demonstrativních ukázek a obrázků, které mají
studentům usnadnit orientaci v problematice. Vzhledem k šíři probírané látky doporučuji
praktické odzkoušení a prostudování příkladů uvedených na citovaných www zdrojích
vztahujících se k probírané látce
.
Josef Botlík - Informační a internetové technologie
175
PŘEHLED DOSTUPNÝCH IKON
Čas potřebný ke studiu Cíle kapitoly
Klíčová slova Nezapomeňte na odpočinek
Průvodce studiem Průvodce textem
Rychlý náhled Shrnutí
Tutoriály Definice
K zapamatování Případová studie
Řešená úloha Věta
Kontrolní otázka Korespondenční úkol
Odpovědi Otázky
Samostatný úkol Další zdroje
Pro zájemce Úkol k zamyšlení
Pozn. Tuto část dokumentu nedoporučujeme upravovat, aby byla zachována správná
funkčnost vložených maker. Tento poslední oddíl může být zamknut v MS Word 2010
prostřednictvím menu Revize/Omezit úpravy.
Takto je rovněž omezena možnost měnit například styly v dokumentu. Pro jejich úpravu
nebo přidávání či odebírání je opět nutné omezení úprav zrušit. Zámek není chráněn hes-
lem.
Název: Informační a internetové technologie
Autor: Ing. Josef Botlík
Vydavatel: Slezská univerzita v Opavě
Obchodně podnikatelská fakulta v Karviné
Určeno: studentům SU OPF Karviná
Počet stran: 17675
Tato publikace neprošla jazykovou úpravou.