Upozornění pro čtenáře a uživatele této knihy

Všechna práva vyhrazena. Žádná část této tištěné či elektronické knihy nesmí být reprodukována ani šířena v papírové, elektronické či jiné podobě bez předchozího písemného souhlasu nakladatele. Neoprávněné užití této knihy bude trestně stíháno.

Ing. Pavel Burian, CSc.

Internet inteligentních aktivit

TIRÁŽ TIŠTĚNÉ PUBLIKACE:

Vydala Grada Publishing, a.s.

U Průhonu 22, 170 00  Praha 7

tel.: +420 234 264 401, fax: +420 234 264 400

www.grada.cz

jako svou 5435. publikaci

Odpovědný redaktor Štěpán Böhm

Sazba Tomáš Brejcha

Počet stran 336

První vydání, Praha 2014

© Grada Publishing, a.s., 2014

V knize použité názvy programových produktů, firem apod. mohou být ochrannými známkami nebo registrovanými ochrannými známkami příslušných vlastníků.

Vytisklo centrum digitálního tisku – powerprint s.r.o.

ISBN 978-80-247-5137-5

ELEKTRONICKÉ PUBLIKACE:

E-knihu ve formátu EPUB vytvořil Petr Somogyi

ISBN 978-80-247-9076-3 (ve formátu PDF)

ISBN 978-80-247-9077-0 (ve formátu EPUB)

Děkuji své přítelkyni Ing. Alexandře Trnkové za pomoc při překreslování obrázků.

Děkuji pracovníkům jihočeské společnosti MADETA a.s. za poskytnutí technických

i programových podkladů pro popis chování výrobní linky zakysaných výrobků.

Tato práce byla vypracovaná za podpory programu č. MSM 6046137306 MŠMT ČR, za což děkuji.

Úvod

Internet inteligentních aktivit se zaměřuje zejména na problematiku webových služeb, cloud computing (počítání typu cloud), výroby typu cloud, architektury SOA (Service Oriented Architecture), agentových technologií, portálu Oracle APEX, internetu „věcí“ (Internet of Things), distanční internetové výuky typu e-learning, ale i systému MATLAB, neuronových sítí, základních technických a programových prostředků sítě internet, např. mobilních sítí, tabletů, big data aj.

Cloud computing je dalším přirozeným krokem ve vývoji, v evoluci služeb a produktů týkajících se informačních technologií a systémů na vyžádání (on-demand). Jedná se o jistý „počítačový styl“, ve kterém jsou odpovídající kapacity informačních technologií poskytovány jako služby umožňující uživatelům přístup k těmto službám a technologiím prostřednictvím sítě internet, bez nutnosti expertních znalostí a řízení technologické infrastruktury, která podporuje tyto služby.

Cloud computing je paradigma, které se soustřeďuje na sdílení dat a počítání nad odstupňovanou, měřitelnou sítí uzlů. Příklady takových uzlů zahrnují počítače koncových uživatelů, datová centra a webové služby. Hlavní myšlenka užití takovéto existující infrastruktury je přinést všechny vykonavatelné služby do „mraku“ (Cloud), označující výše uvedené a vytvářející schopnost přístupu těchto služeb bez ohledu na čas a lokalitu umístění.

Výroba typu cloud je nová multidisciplinární oblast zahrnující „síťovou“ (network) výrobu, virtuální výrobu, agilní výrobu, internet věcí a počítání typu cloud (Cloud Computing). Uživatel může v rámci systému cloud požadovat služby od návrhu výroby, testování, ovládání a všechny další stupně výrobního cyklu. Jako nástroj virtualizace výrobního zařízení a výrobních zdrojů se používá agentová technologie.

SOA architektura je přístup pro volně vázané, na protokolu nezávislé a na standardech založené distribuované počítání (Computing), kde jsou použitelné zdroje k dispozici na síti (internet) ve formě služeb (webových). SOA se stává příslibem pro řešení podnikové technologie umožňující zvýšení agility a flexibility z hlediska uživatelů.

Servisně orientované počítání (SOC – Service Oriented Computing) odpovídá množině koncepčních přístupů, principů a metod, které reprezentují výpočetní proces, počítání (Computing) v servisně orientované architektuře SOA, ve které jsou programové aplikace konstruovány na základě systému služeb (Services) s nezávislými komponentami se standardními rozhraními (Interfaces).

Agent je aktivní, trvalá programová entita, mající své vlastní myšlenky o tom, jak provést úkoly vlastní agendy. Agenty mohou vnímat, chovat se „rozumně“ vůči svému okolí, působit na něj a mohou komunikovat s jinými agenty. Inteligentní agent má schopnosti: komunikovat každý s každým, pracovat společně s ostatními agenty, aby dosáhl společných cílů, působit na ostatní z vlastní iniciativy a používat lokálních informací a znalostí, aby ovládal lokální zdroje a vykonával požadavky od jiných agentů.

Internet věcí je nedílnou součástí internetu budoucnosti, zahrnující stávající a rozvíjející se síť internet a může být koncepčně definována jako dynamická globální síťová infrastruktura s vlastními možnostmi konfigurace, založená na standardních komunikačních protokolech a interoperabilitě, kde fyzické a virtuální věci mají vlastní identitu, fyzické atributy a virtuální personalizované používané inteligentní rozhraní (agenty) a jsou integrovány do informační sítě.

V rámci internetu věcí se očekává, že „chytré“ věci, objekty a výrobky se stanou aktivními účastníky v oblasti obchodních, průmyslových, informačních a sociálních procesů, kde mohou vzájemně mezi sebou a též s prostředím interagovat, komunikovat a vyměňovat si data a informace citlivé na prostředí, zatímco reagují na skutečné události reálného světa a mají vliv na běžící procesy, které spouštějí události a vytváření služeb s nebo bez přímé účasti lidského činitele.

Co je internet věcí též vystihuje rovnice: internet + internet věcí = moudrost Země.

Distanční internetová výuka, systémy typu e-learning, Oracle iLearning jsou uvedeny pro výuku na univerzitě i v podniku.

Aplikace podobných výukových strategií pro všechny studenty ve třídě může být neefektivní. Inteligentní výukové systémy musí být adaptibilní, schopné se on-line přizpůsobit odlišnostem týkajících se jednotlivých studentů. Výukový objektový agent (Learning Object Agent) je odpovědný za vkládání schémat výukového stylu, výukových objektů. Virtuální třída poskytuje virtuální výukové prostředí pro distanční internetovou výuku a on-line spolupráci.

1.Cíle knihy

Jaké jsou cíle následujících kapitol? Čím se publikace zabývá?

Cíle následujících kapitol jsou zejména:

■Podat soubor informací tak, aby byly vhodné pro univerzitu, podnik i běžného uživatele.

■Popsat základní technické a programové prostředky pro práci se sítí internet.

■Naučit se pracovat se sítí internet na univerzitě, v podniku i u samostatného podnikatele.

■Popsat inteligentní aplikace v sítí internet.

■Pochopit nové příležitosti a výzvy, které síť internet přináší a bude přinášet.

■Stručně popsat jazyk Java a SQL.

■Popsat operační systémy pro mobilní zařízení jako operační systém Android a operační systém typu Windows Phone 7, 8 – WP 7, WP 8.

■Definovat pojem Big data, např. „open source“ platforma, a popsat nové přístupy a technologie k analýze a zpracování Big data v souvislosti s informačními systémy a sítí internet.

■Pochopit práci, použití a programování systému MATLAB jako integrované prostředí pro vědecko-technické výpočty, modelování, návrhy algoritmů, simulaci, analýzu a predikci dat, zpracování měřených signálů, návrhy řídicích a komunikačních systémů pro využití na univerzitě i v podniku.

■Popsat podporu pro řešení řady technických úloh s využitím umělých neuronových sítí, pomocí Neural Network Toolbox (NN-Toolbox) systému MATLAB.

■Popsat architekturu SOA (Service Oriented Architecture) jako přístup pro volně vázané, na protokolu nezávislé a na standardech založené distribuované aplikace, kde jsou použitelné zdroje k dispozici na síti (internet) ve formě služeb (webových).

■Popsat problematiku sítě internet a agentové technologie, komunikace, kooperace, vyjednávání (protokoly a metody), koordinace agentů, multiagentních systémů a servisně orientované architektury – SOA.

■Popsat systém cloud computing a služby jako nové příležitosti a výzvy pro informační systémy a technologie.

■Naučit se pracovat s veřejně přístupným portálem Oracle Application Express (Oracle APEX) přístupným na adrese http://apex.oracle.com.

■Popsat internet věcí (Internet of Things), objektů, inteligentních výrobků a určit jejich perspektivu v rozvoji sítě internet.

■Porozumět distanční internetové výuce a naučit se pracovat s výukovými systémy typu E-learning na univerzitě i v podniku.

■Pochopit, jak můžeme využít a „konstruovat“ virtuální výukovou třídu.

1.1Druhá kapitola

Druhá kapitola uvádí a popisuje internetové základní technické a programové prostředky pro informační systémy (IS) a technologie (IT). Jsou popisovány zejména prostředky počítačových sítí pro distribuované a globální informační systémy pracující na pevných a především mobilních komunikačních sítích. Je popisován internetový protokol TCP/IP a vybrané aplikační protokoly sítí TCP/IP a webové služby. Mobilní datová komunikace a mobilní internet jsou probírány z pohledu mobilních sítí GSM, 3G, 4G, LTE a dalších perspektiv vývoje. Operační systémy pro mobilní zařízení jako „chytrý“ telefon (SmartPhone) a tablet, zejména operační systém Android a Windows Phone 7, 8 – WP 7, WP8, jsou popisovány z pohledu uživatele, zvláště u systému Windows Phone 8 z pohledu nového uživatelského rozhraní a ovládání ne pomocí ikon, ale „dlaždic“, vše v rámci internetového prohlížeče. I na těchto mobilních zařízeních je k dispozici Microsoft Office Mobile poskytující interoperabilitu mezi Windows Phone a stolní verzí Microsoft Office. Dále je popisován operační systém Red Hat Enterprise Linux, který je navržen tak, aby podnikům usnadnil bezproblémový přechod k rozvíjejícím se modelům datových center, zahrnujícím virtualizaci a cloud computing. Tato distribuce podporuje hlavní hardwarové architektury, hypervizory a poskytovatele cloud computing technologie, díky čemuž je nasazení systému ve fyzických i různých virtuálních prostředích snadné a bezpečné. Jsou popisovány virtuální desktopy a datová centra. V rámci sítě internet mohou uživatelé využívat mnoho služeb, které jsou uváděny. Kapitola stručně popisuje podstatné rysy jazyka Java, dále jazyk SQL pro práci s databázovými systémy a jazyk XML (eXtensible Mark-up Language). Též se věnuje problematice sítě internet a sociálních sítí.

1.2Třetí kapitola

Základní a odvozené pojmy, které jsou v této kapitole definovány, jsou používány v ostatních kapitolách. V následujících kapitolách jsou podrobněji probírány vybrané trendy a strategické technologie v rámci sítě internet. Induktivní a deduktivní způsoby myšlení pro internetové informační systémy a technologie a jejich vhodnost užití je dále diskutována.

Kapitola uvádí deset strategických technologií pro současné období, které vytipovali analytici společnosti Gartner Group, a které budou mít v příštím roce pro společnosti a firmy strategický význam. Jedná se o tablety, aplikace a rozhraní pro mobilní zařízení, práce s kontextem (i sociálním), internet věcí, on-line obchody s aplikacemi, řešení pro analýzy nové generace (řešení pro analýzy dat se budou posouvat do systému typu cloud computing a přitom budou schopny nabídnout analýzu i těch nejaktuálnějších dat), Big Data, in-Memory Computing, extrémně energeticky úsporné servery, cloud computing.

Kapitola se věnuje problematice výuky z hlediska předmětů a deduktivního způsobu myšlení, předmětů a induktivního způsobu myšlení na technických vysokých školách.

Induktivní a procesní způsob výuky IS/IT, ŘS TP (řídicí systémy technologických procesů) a jejich vzájemná provázanost je předpokladem plnění požadavků „sil tří C“ (Customer – zákazník, Competition – konkurence, Change – změna), které jsou součástí systému typu reengineering podnikových procesů s vlivem zejména na výuku předmětů z oblasti IS/IT a ŘS/TP.

Kapitola uvádí možnosti získávání dat pomocí induktivních přístupů tj. dolování dat, induktivních expertních systémů, neuronových sítí a příklady aplikací.

1.3Čtvrtá kapitola

Kapitola popisuje systém MATLAB, jeho základní charakteristiku a podrobnější vlastnosti, toolboxy – knihovny systému MATLAB, propojení systému MATLAB s databázemi pracujícími v intra/internetovém prostředí, program Simulink se systémem MATLAB pro simulaci dynamických systémů, souhrnné vlastnosti systému MATLAB, cloud computing a systém MATLAB, oblasti využití systému MATLAB, umělé neuronové sítě, Neural Network Toolbox systému MATLAB, simulaci průmyslových zařízení pomocí webových služeb, simulaci chování tanku T406 v intra/internetové síti pomocí webových služeb aj.

MATLAB je integrované prostředí pro vědecko-technické výpočty modelování, návrhy algoritmů, simulaci, analýzu a predikci dat, zpracování měřených signálů, návrhy řídicích a komunikačních systémů pro využití na univerzitě i v podniku.

MATLAB je nástroj jak pro pohodlnou interaktivní práci, tak pro vývoj širokého spektra aplikací.

Důležitou částí instalace systému MATLAB jsou knihovny funkcí (adresáře s .m a .mex typy souborů), které jsou nazývány toolboxy: Neural Network Toolbox, Statistics Toolbox, Optimization Toolbox, Financial Toolbox, Symbolic Math Toolbox, Database Toolbox pro práci s nejpoužívanějšími databázemi, jako je Oracle 10g, 11g; MySQL; Sybase; Microsoft SQL Server; Informix.

Jsou uvedeny oblasti využití systému MATLAB; problematika cloud computing a systém MATLAB; umělé neuronové sítě – základní popis a vlastnosti a využití Neural Network Toolbox systému MATLAB; simulace průmyslových zařízení pomocí webových služeb; simulace chování jogurtového zracího tanku T406 společnosti MADETA a.s. v intra/internetové síti pomocí webových služeb.

Simulink je interaktivní nástroj pro simulaci a modelování dynamických systémů, který využívá algoritmy systému MATLAB pro numerické řešení diferenciálních rovnic. Poskytuje uživateli možnost rychle a snadno vytvářet modely dynamických soustav ve formě blokových schémat a rovnic. Tyto výhody dělají program Simulink ideálním pro návrh řídicích systémů, návrh komunikačních systémů a dalších aplikací v oblasti dynamických systémů.

Simulink poskytuje kompletní sadu modelovacích nástrojů, které můžeme použít k vytváření detailních blokových schémat našeho systému. Vlastnosti jako např. knihovny bloků, hierarchické modelování, označování signálů a úprava vlastních subsystémů poskytují mocnou sadu možností pro vytváření, úpravy a opravy blokových schémat. Tyto modelovací vlastnosti společně se sadou předem definovaných modelovacích bloků usnadňují tvorbu našeho systému.

1.4Pátá kapitola

Kapitola popisuje SOA (Service Oriented Architecture) architekturu jako přístup pro volně vázané, na protokolu nezávislé a na standardech založené distribuované aplikace, kde jsou použitelné zdroje k dispozici na síti (internet) ve formě služeb (webových).

V rámci architektury SOA lze též využít vybrané služby společnosti Google.

SOA (Service Oriented Architecture) architektura je přístup pro volně vázané, na protokolu nezávislé a na standardech založené distribuované počítání (Computing), kde jsou použitelné zdroje k dispozici na síti (internet) ve formě služeb (webových). SOA se stává příslibem pro řešení podnikové technologie umožňující zvýšení agility a flexibility z hlediska uživatelů. Programové komponenty jsou služby založené na standardních protokolech. Agent je aktivní trvalá programová entita, mající své vlastní myšlenky o tom, jak provést úkoly vlastní agendy. Agenty mohou vnímat, chovat se „rozumně“ vůči svému okolí, působit na něj a mohou komunikovat s jinými agenty.

Jedna z webových internetových služeb společnosti Google na adrese http://docs.google.com nabízí textový procesor, editor, tabulkový editor, prezentaci a formulářovou aplikaci obdobné nástrojům Word, Excel a PowerPoint společnosti Microsoft. S nástroji společnosti Google lze pracovat on-line v reálném čase s možností sdílení jednoho dokumentu více uživateli.

1.5Šestá kapitola

Kapitola se týká problematiky sítě internet a agentové technologie, definice a stručného popisu, komunikace, kooperace, vyjednávání (protokoly a metody), koordinace agentů, multiagentních systémů a servisně orientované architektury – SOA, agentové metodologie orientované na služby – servisně orientované metodologie, skládání služeb v souvislosti s architekturou podniků a společností orientovaných na služby.

Jedna z definic agentů říká, že agent je aktivní trvalá počítačová entita, která může vnímat, chovat se „rozumně“ vůči svému okolí, působit na něj a může komunikovat s jinými agenty.

Schopnost komunikovat je často uváděna jako jedna z klíčových technologií agentových systémů.

Agenty a služby (Services) jsou dvě koncepce, které jsou více a více integrovány a vzájemně využívají výhody jedné a druhé.

Agentová technologie stále více uvažována jako jedna z nejzajímavějších technologií pro úspěšnou podporu SOA (Service Oriented Architecture) a SOC (Service Oriented Computing).

Typické agentové architektury mají mnoho společných rysů s webovými službami.

Srovnáme-li agentové technologie s nějakým ideálním mechanismem pro implementaci komplexních systémů, agentová technologie se ukazuje jako velmi vhodná pro aplikace vyžadující komunikaci, aplikace založené na distribuovaném počítání a informačních systémech a vyžadující autonomní komponenty adaptibilní vůči změnám.

1.6Sedmá kapitola

Cloud computing a služby jako nové příležitosti a výzvy pro podnikové informační technologie a systémy i pro univerzitní oblast jsou představeny v této kapitole.

Cloud computing je dalším přirozeným krokem ve vývoji, v evoluci služeb a produktů týkajících se informačních technologií, systémů na vyžádání (on-demand). Jedná se o jistý „počítačový styl“, ve kterém jsou odpovídající kapacity informačních technologií poskytovány jako služby umožňující uživatelům přístup k těmto službám, technologiím prostřednictvím sítě internet, bez nutnosti expertních znalostí a řízení technologické infrastruktury, která podporuje tyto služby.

Pošta typu e-mail je pravděpodobně první službou typu cloud. Existuje jistý posun v oblasti počítačového průmyslu týkajícího se poskytování platformy jako služby (Platform as a Service – PaaS) a programového vybavení jako služby (Software as a Service – SaaS) pro uživatele, podniky a společnosti v přístupu na vyžádání (on-demand) bez ohledu na čas (nezávisle v čase) a lokalitu.

Hostování (hosting) služeb a počítání typu cloud – cloud computing je stále populárnější a je mu předpovídána světlá budoucnost. Proč tomu tak je? Mezi hlavní důvody patří fakt, že služby typu cloud jsou schopny uspokojit potřeby jednotlivců, malých společností, firem i nadnárodních korporací za rozumnou cenu. Chce-li zákazník hostovat webovou aplikaci nebo případně hledá vhodné úložiště obrázků pro svou webovou galerii, pak služby typu cloud jsou velice dobrým řešením z pohledu výkonu i ceny. Zákazník totiž platí pouze za to, co skutečně spotřebuje.

Princip poskytování služeb na vyžádání – on-demand, je uplatňovaný také při poskytování programového vybavení. Tomuto modelu se také říká Software as a Service (SaaS). U podnikového programového vybavení je již několik let úspěšným průkopníkem SaaS společnost Salesforce.

Jsou uvedeni významní světoví i čeští poskytovatelé služeb typu cloud computing.

SOA (Service Oriented Architecture) architektura je přístup pro volně vázané, na protokolu nezávislé a na standardech založené distribuované počítání (Computing), kde použitelné zdroje jsou k dispozici na síti (internet) ve formě služeb (webových). SOA se stává příslibem pro řešení podnikové technologie umožňující zvýšení agility a flexibility z hlediska uživatelů. Programové komponenty jsou služby založené na standardních protokolech.

Je popisována problematika cloud computing v podnikové i univerzitní oblasti a příklady aplikací.

Je popisována průmyslová výroba v souvislosti s multiagentními systémy (MAS) a cloud computing, je popisována výroba typu cloud computing.

Jsou uvedeny příklady cloud computing a MAS aplikací ve vývojové i průmyslové oblasti v potravinářských a chemických procesech.

Touto kompletní problematikou cloud computing se zabývá kapitola 7.

1.7Osmá kapitola

Systémy typu Oracle Application Express neboli Oracle APEX jsou jedním z nástrojů pro vývoj webových aplikací, který usnadňuje tvorbu aplikací pro uživatele nepříliš znalých programovacích jazyků. Jeho popis, využití, tvorba návodu a ukázková aplikace (obsahující tabulky, editační formuláře, grafy a jiné komponenty) v prostředí tohoto portálu jsou tématem této kapitoly.

Jedním z cílů kapitoly je popsat prostředí a základní možnosti veřejně přístupného portálu Oracle APEX (http://apex.oracle.com), na příkladu předvést tvorbu jednoduché aplikace, a ukázat hotové řešení pro praktické využití.

Portál Oracle APEX lze instalovat do všech verzí databází Oracle od verze 9.2, v novějších edicích je tento program již jejich součástí. Doporučuje se však provést aktualizaci na aktuální vydání nástroje, portálu Oracle APEX. K vývoji aplikace či editaci hotových aplikací potom stačí jen webový prohlížeč.

Společnost Oracle, v souladu s jejími licenčními podmínkami, nabízí seznámení a práci s nástrojem, portálem Oracle APEX, bezúplatně na veřejně přístupné adrese http://apex.oracle.com. K tomuto účelu lze využít buď webový server apex.oracle.com, anebo instalaci nástroje Oracle Application Express na lokální disk. Obě možnosti umožňují vytvářet vlastní funkční aplikace, nebo využít hotové aplikační balíčky pro vlastní účely.

Kapitola naučí uživatele pracovat s portálem, nástrojem Oracle APEX, od přihlášení do administrace systému, popisu vývojového prostředí, popisu vývojových nástrojů, např. Application Builder – nástroj pro vytváření aplikací, tvorby databázové tabulky (Table), tvorby grafu (Chart), tvorby domovské webové stránky, tvorby dalších stránek – formuláře, grafy, reporty aj. části nástroje, portálu Oracle APEX, až po tvorbu kompletní webové portálové aplikace.

1.8Devátá kapitola

Přes mnoho technických a provozních otázek, které vyplývají ze stránek problematiky a koncepce internetu věcí (Internet of Things) a různých výkladů toho, co internet věcí je a co slibuje, že přinese, se zdá, že panuje všeobecná shoda, že internet věcí umožní uživatelům a sdíleným objektům sdílení informací hladkým, automatizovaným způsobem. V této souvislosti slibuje internet věcí vytvoření nové generace na síti internet, ve které se pohybujeme směrem k celosvětové propojenosti předmětů a věcí objektů s výrazným rozšířením oblastí působnosti internetových aplikací. Tato problematika, relativně omezené možnosti řízení na síti internet, stupňující se počet připojených zařízení, spolu s pohybem k jejich zvýšeným možnostem autonomnosti, představuje řadu problémů, které dosud nebyly prozkoumány. Tato kapitola se bude zabývat celou řadou technik, zaměřených na řešení výzvy vyplývající ze zvyšujícího se počtu připojených objektů, omezených možností výpočetní kapacity, omezených energetických možností, nespolehlivosti bezdrátových kanálů a nemožnosti všudypřítomného přístupu k síti a reálných interakcí uživatelů s ohledem na složitost architektury internetové sítě. V tomto rozsahu jsou v kapitole zkoumána tři hlavní vzájemně propojená témata:

1.Seskupování objektů do skupin s cílem překonat otázky škálovatelnosti, energetické účinnosti a robustnosti na druhé straně.

2.Použití programových (software) agentů k zastupování a správě objektů i uživatelů, pohyblivé části složitosti architektury a poskytování mostu mezi uživateli a věcmi.

3.Použití technik pro obousměrnou synchronizaci poznání vlastností objektů za účelem podpory operací a poskytnutí odolnosti v situacích, kdy má objekt pouze přerušované nebo nespolehlivé připojení k síti.

Jsou uvedeny role internetu věcí pro zvýšení autonomie a agility ve spolupracujícím výrobním prostředí. Autonomie a agilita jsou pro internet věcí nutností. Výzvy pro rozvoj internetu věcí jsou též součástí kapitoly.

Požadavky na celý internet můžeme chápat jako požadavky na obrovskou distribuovanou databázi.

Perspektiva, budoucnost sítě internet, založená na standardních komunikačních protokolech, předpokládá sloučení, integraci zvlášť označovaných skupin s infrastrukturou jako internet věcí (IoT), internet osob (IoP), internet energetiky (IoE), internet médií (IoM) a internet služeb (IoS) pro globální, společnou informačně-technologickou (IT) platformu aplikačně propojených sítí spojujících propojené „chytré“ věci, objekty, produkty, výrobky, zařízení aj. IoE je definována jako dynamická síťová infrastruktura, která propojuje energetickou síť se sítí internet a umožňuje odesílat informace o energetických jednotkách, blocích a jimi generovaných energetických tocích.

Dále kapitola uvádí nové možnosti v komunikaci věcí, objektů a „chytrých“ výrobků v rámci sítě internet (IoT – Internet of Things) a jejich vliv na podnikové ERP systémy, dodavatelsko-odběratelské řetězce, průmyslové, informační, sociální procesy, výrobní linky aj. Využití možností počítání typu cloud (Cloud Computing), internetu věcí (Things) a multiagentních systémů, např. systému JADE/ JADEX, pro zvolené navrhované řešení. Internet věcí je součástí sítě internet a může být koncepčně definován jako dynamická globální síťová infrastruktura s vlastními možnostmi konfigurace, založená na standardních komunikačních protokolech a interoperabilitě, kde fyzické a virtuální „věci“ mají vlastní identitu, fyzické atributy a virtuální inteligentní programové agenty, které jsou integrovány do informační sítě. Výroba typu cloud je nová multidisciplinární oblast zahrnující „síťovou“ (network) výrobu, virtuální výrobu, agilní výrobu, internet „věcí“ a počítání typu cloud. Uživatel v rámci systému „cloud“ může požadovat služby od návrhu výroby, testování, ovládání a všechny další stupně výrobního cyklu. Jako nástroj virtualizace výrobního zařízení a výrobních zdrojů se používá agentová technologie. Inteligentní produkt reprezentovaný programovým agentem je uveden ve výrobním logistickém scénáři a je schopen jednat autonomně v rámci montážního a dopravního procesu. Automobilová koncová světla se stala inteligentním výrobkem v rámci scénáře, který využívá bezdrátové integrované komunikace typu RFID (Radio-frequency identification) pro napojení na odpovídající programové agenty.

1.9Desátá kapitola

Desátá kapitola představuje především tato témata: internet a výuku na univerzitě i v podniku; E-learning jako výukovou metodu a její definici; systém Oracle Portal a jeho podrobný popis; internetový výukový systém Oracle iLearning; výukový kurz systému Oracle AS Portal 10g pomocí systému Oracle iLearning; učební texty, učební kurzy distanční internetové výuky z oblasti informačních systémů a technologie pro univerzitu i podnik; učební texty, kurzy základních příkazů jazyka SQL, PL/SQL, XML a příklady kurzů společnosti GOPAS a.s.; výukové texty a kurzy v rámci portálu Oracle AS Portal 10g a internetového portálu Oracle APEX; distanční internetovou výuku a její flexibilitu s webovými službami a multiagentními systémy; příklad distanční výuky integrovaných databázových systémů pomocí služby Docs společnosti Google.

Desátá kapitola je výzvou pro distanční internetovou výuku. E-learning je popisován jako výuková metoda včetně systému řízení výuky. Je představena a podrobněji popsána stavba a struktura Portálu Oracle, je popsán a charakterizován výukový systém Oracle iLearning a využití těchto systémů pro distanční internetovou výuku a pedagogické účely. Je uveden popis výukového kurzu a tvorbu tohoto kurzu, týkajícího se práce se systémem Oracle AS Portal 10g pomocí systému Oracle iLearning včetně vytváření banky testovacích otázek a testovacích položek.

Jsou uvedeny on-line učební texty základních příkazů jazyků SQL, PL/SQL, XML a jejich příkladů pro práci s databázovými systémy vytvořené pomocí systému Oracle iLearning. Výukové kurzy v rámci portálu Oracle AS Portal 10g a internetového portálu Oracle APEX (Application Express): databáze pojmů servisně orientované architektury (SOA) jako pedagogický výukový kurz. Modelová případová studie (Case Study): Oracle AS Portal 10g pro vybrané moduly podnikového ERP systému v síti internet. Pro pedagogické účely byl vytvořen internetový portál Oracle APEX: „Porovnání základních vlastností databázových serverů: Oracle, Microsoft SQL Server, IBM DB2, Sybase aj. a internetový portál Oracle APEX týkající se objektově orientovaných technologií.

Dále se uvádí distanční internetová výuka a její výhody a nevýhody. Aplikace podobných výukových strategií pro všechny studenty ve třídě může být neefektivní. Inteligentní výukové systémy musí být adaptibilní, schopné se on-line přizpůsobit odlišnostem jednotlivých studentů. Výukový objektový agent (Learning Object Agent) je odpovědný za vkládání schématu výukového stylu a výukových objektů. Uložiště (Repository), ve kterém jsou shromážděny výukové objekty, je pod dohledem „Úrovně ovládající výukové objekty“ (Learning Object Management Layer) v rámci výukového objektového agenta. Virtuální třída je jednou z nejdůležitějších komponent systému LMS. Poskytuje virtuální výukové prostředí pro distanční výuku a on-line spolupráci. Virtuální třída se skládá ze tří modelů. Model prostředí reprezentuje použitelné zdroje ve směru k agentům. Model rolí obsahuje role agentů v termínech úkolů, interakcí a použitelných zdrojů. Organizační model reprezentuje strukturu mezi agenty.

1.10Jedenáctá kapitola

Kapitola uvádí přínosy internetu inteligentních aktivit a závěrečné úvahy a doporučení.

2.Internet azákladní programové atechnické prostředky pro realizaci informačních systémů (IS)

Jsou uvedeny apopsány internetové základní technické aprogramové prostředky pro informační systémy (IS) atechnologie (IT).

Jsou popisovány zejména prostředky počítačových sítí pro distribuované aglobální informační systémy pracující na pevných azejména mobilních komunikačních sítích. Je popisován internetový protokol TCP/IP avybrané aplikační protokoly sítí TCP/IP awebové služby. Mobilní datová komunikace amobilní internet jsou probírány zpohledu mobilních sítí GSM, 3G, 4G, LTE adalších perspektiv vývoje. Operační systémy pro mobilní zařízení jako „chytrý“ telefon (SmartPhone atablet, zejména operační systém Android aWindows Phone 7, 8– WP 7, WP 8) jsou popisovány zpohledu uživatele, zvláště usystému Windows Phone 8 zpohledu nového uživatelského rozhraní aovládání ne pomocí ikon, ale „dlaždic“, vše vrámci internetového prohlížeče. Ina těchto mobilních zařízeních je kdispozici Microsoft Office Mobile poskytující interoperabilitu mezi Windows Phone astolní verzí Microsoft Office. Vrámci sítě internet mohou uživatelé využívat mnoho služeb, které jsou uváděny. Je popsán operační systém Red Hat Enterprise Linux vsouvislosti svirtuálními desktopy adatovými centry. Datová centra acloud computing technologie jsou též probírány. Kapitola stručně popisuje podstatné rysy jazyka Java, dále jazyk SQL pro práci sdatabázovými systémy ajazyk XML (eXtensible Mark-up Language).

2.1Internet azákladní technické aprogramové prostředky pro IS

2.1.1Obecný model architektury počítačové sítě

Vtomto odstavci definujeme pojem architektura počítačové sítě. Tento pojem zahrnuje celkové uspořádání sítě, tj. její topologii, formu komunikace, použité komunikační protokoly azákladní služby poskytované komunikačním uzlem.

2.1.1.1Architektura OSI-RM (Open System Interconnection– Reference Model)

Referenční model otevřených systémů RM-OSI jako mezinárodní standard azákladní koncept architektury počítačové sítě můžeme charakterizovat následovně:

■Uzly systému se rozdělují na koncové uzly komunikující po síti chápané jako koncové datové zařízení amezilehlé systémy zabezpečující vlastní komunikaci– tzv. propojovací prvky sítě.

■Komunikace ajejí vlastní řízení je rozčleněno do sedmi elementárních avzájemně spolupracujících vrstev (sedmi vrstvový model).

■Komunikace probíhá přesně definovaným způsobem mezi odpovídajícími asousedícími vrstvami modelu prostřednictvím tzv. služebních entit, vrstev.

■Při komunikaci se využívají specifikovaná služební primitiva architektury.

Vzájemně spolupracující vrstvy jdou hierarchicky od nejvyšší:

■aplikační vrstva,

■prezentační vrstva,

■relační vrstva,

■transportní vrstva,

■síťová vrstva,

■linková vrstva,

■fyzická vrstva.

2.1.1.2Architektura TCP/IP

Architektura TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) byla vytvořena vrámci výzkumných prací iniciovaných Ministerstvem obrany USA na pokusné akademické síti ARPANet. Protokoly TCP/IP byly vyvíjeny jako přímá náhrada za původní protokoly sítě ARPANet NCP (Network Control Protocol). Práce na protokolech TCP/IP byla ukončena vletech 1978–79, poté následovalo jejich experimentální ověřování vsíti ARPANet. Od roku 1982 jsou protokoly oficiálním komunikačním prostředím sítě ARPANet, která byla vlastně předchůdcem dnešního internetu. Vzhledem ktomu vznikla architektura TCP/IP ještě před specifikací modelu RM-OSI anení sním vnitřně kompatibilní. Model TCP/IP vychází zdefinice čtyř základních vrstev:

■Vrstva síťového rozhraní– zajišťuje fyzickou komunikaci uzlů sítě, přičemž mapuje funkce fyzické alinkové vrstvy. Je specifikována jen jako rozhraní sloužící pro přenos paketů protokolem IP různorodým přenosovým prostředím.

■Vrstva internet– zabezpečuje funkčnost na bázi 3. vrstvy vmodelu OSI. Zajišťuje adresování sítě anezabezpečenou výměnu paketů protokolem IP vsíti, které jsou přenášeny přes mezilehlé prvky sítě (IP směrovače). Jedná se oklasickou datagramovou službu.

■Transportní vrstva– poskytuje transportní službu se zabezpečením přenosu uspořádaného proudu oktetů mezi komunikujícími aplikacemi protokolem TCP, resp. přenos datagramů mezi komunikujícími aplikacemi protokolem UDP. Je mapována na 4. úrovni vrstvy modelu OSI.

■Aplikační vrstva– nahrazuje 5. až 7. vrstvu podle modelu OSI avlastní aplikační služby.

Architektura TCP/IP se stále více prosazuje zejména proto, že na světě se nejvíc rozšiřuje globální síť internet. Způsobem komunikace napodobuje TCP/IP dvojbodový kanál využívající tzv. aplikační port, který zabezpečuje potřebnou výměnu údajů. Všechny přenosy zhlediska aplikační vrstvy jsou vlastně chápány jako volání služeb TPC/IP. Proti sobě tak vždy komunikují konkrétní aplikace, které rozhodují nebo vědí otom, co jednotlivá data znamenají. Proto odpadají funkce jako například navazování relace atd.

2.1.2Počítačové sítě vinformačních systémech

Vsoučasnosti můžeme konstatovat, že až 80% počítačových sítí je doménou informačních systémů (IS). Proto je vhodné formulovat úlohu počítačových sítí voblasti informačních systémů (PSIS).

2.1.2.1Základní služby auplatnění PS vIS

Informační systémy vycházely prakticky už od svých počátků zuplatňování výpočetní techniky, která je základním nástrojem zpracování informací. Zfunkčního hlediska plní informační systémy funkce speciálně zaměřené na práci sinformacemi. Patří sem zejména:

■sběr apředzpracování dat,

■přenos dat mezi prvky systému,

■uložení dat, případně jejich archivace,

■zpracování dat podle aplikačních požadavků,

■prezentace informací avýsledků zpracování,

■multimediální služby.

Multimediální služby vrámci PSIS

Od poloviny 90.let dochází kvýraznému nárůstu požadavků na multimediální služby ze strany koncových systémů anových aplikací pro PSIS. Multimediální služby mají na rozdíl od předcházejících služeb podstatně vyšší nároky na přenos dat, neboť předpokládají přenos hlasové aobrazové formy informace, přenos informace pro zobrazení typu 3D aj. smnohem přísnějšími požadavky na komunikační systém. Ten se pak musí vyrovnat nejen spožadavkem konstantního zpoždění přenosu ašířky pásma sítě, ale též citlivějšího vyhodnocování přenosu na straně koncových systémů.

Uplatnění PS vIS

Počítačové sítě jsou dnes neodmyslitelnou součástí informačních systémů atvoří jejich základní komunikační subsystém. Do jejich působnosti spadá zejména zabezpečení přenosu dat mezi jednotlivými prvky informačního systému. Postupem času byly do počítačových sítí implantovány některé aplikační služby, které jsou vpočítačových sítích realizovány na úrovni aplikační vrstvy síťových operačních systémů (NOS). Nejpoužívanější jsou:

■zabezpečení rovnocenné komunikace apřenos dat mezi uzly IS,

■zabezpečení přístupu vzdálených uzlů askupin uzlů do IS,

■přístup asouběžné využívání periferních zařízení IS (terminály, tiskárny aj.),

■přístup asouběžné využívání údajových souborů,

■přístup ke globálním informačním službám,

■centrální správa prostředí avzdálených prvků,

■řízení bezpečnosti apřístupu kprostředkům IS.

2.1.2.2Používané typy uzlů PSIS

Počítačová síť vytváří prostředí pro vzájemné propojování jednotlivých počítačů. Uzly počítačové sítě můžeme rozlišovat podle funkce, kterou vykonávají, podle jejich využití vrámci sítě apodle vzájemné závislosti. Každý počítač zapojený do sítě může být ve funkci:

■Server.

■Stanice typu klient.

Server je zařízení poskytující služby jiným objektům vsíti. Od stanic typu klient se nejčastěji liší programovým vybavením. Technickým vybavením se nemusí odlišovat od běžných počítačů, poněvadž však slouží více počítačům vsíti, volí se pro server vyšší kvalita arychlost počítače.

Stanice typu klient je koncový uzel IS využívaný uživatelem. Zde běží procesy klientů zpřístupňující služby vybraných serverů. Využívá se zejména pro vysílání, příjem aprezentaci údajů alokální zpracování úloh IS. Ve funkci stanice typu klient může vystupovat jednoduchý terminál, grafický terminál, osobní počítač typu PC, notebook, tablet, chytrý telefon (SmartPhone), virtuální desktop jako tenký klient aj.

Funkci stanice typu klient nebo serveru určuje speciální programové vybavení označované jako síťový operační systém NOS (Network Operating System). NOS zabezpečuje vlastní implementaci služeb serverů, komunikaci pracovních stanic se servery akontrolu ařízení přístupu klientů kpříslušným službám serverů.

Servery jsou členěny podle funkcí, pro něž jsou vrámci IS specializované:

■nosné servery (zabezpečující vlastní funkce IS),

■souborové,

■databázové,

■prezentační,

■aplikační.

Pomocné servery podporující funkce IS jsou zejména:

■komunikační,

■tiskové,

■aj.

Souborové servery

Souborový server FS (File-Server) zabezpečuje přístup kúdajům prostřednictvím systému souborů aadresářů. Soubor je chápán jen jako prostá množina oktetů přiřazených ke konkrétnímu souborovému objektu. Souborový server nerozlišuje logický obsah avnitřní strukturu souborů, proto je na rozdíl od používaných aplikací transparentní. Jeho funkcí je zabezpečit zápis ačtení souborů na disku serveru podle přidělených přístupových práv jednotlivých uživatelů.

Databázové servery

Databázové servery jsou specializované uzly sítě zaměřené na databázové operace afunkce systémů řízení báze dat. Posláním těchto serverů je poskytovat základní operace sbází dat pro libovolné aplikační procesy. Jedná se ooperace zadávání, modifikace údajů, vyhledávání informací vdatabázi podle zvolených kritérií či třídění nebo indexování informací. Knosným funkcím databázových serverů patří:

■možnosti přístupu kúdajům databáze pro libovolné aplikační procesy,

■podpora souběžného přístupu klientů ke společné databázi,

■podpora variantních metod vyhledávání informací,

■centrální správa, archivace aochrana přístupu kinformacím vdatabázi,

■podpora distribuovaného atransakčního režimu zpracování.

Klienti databázových serverů formulují požadavky na operace sdatabází aodesílají je prostřednictvím smluvených standardních rozhraní na databázové servery. Server vykoná požadovanou operaci azašle na stranu klienta odpověď svýsledkem operace. Požadavky aodpovědi se odevzdávají mezi serverem aklienty prostřednictvím standardizovaných rozhraní. Knejpoužívanějším patří relační jazyk SQL (Structured Query Language) vyvinutý firmou IBM určený pro individuální výběr informací zrelačních databází. Používá se nejen pro specifikaci požadavků na databázi (Select), ale ipro vkládání aaktualizaci dat (Insert, Update, Delete).

Aplikační servery

Aplikační servery představují třídu serverů, specializovaných na distribuované zpracování apodporu aplikačních služeb. Pracují obdobným způsobem jako databázové, jen stím rozdílem, že nejsou omezeny jen na zpracování dat vdatabázi. Aplikační úlohy mohou probíhat buď přímo na aplikačních serverech komunikujících suživateli prostřednictvím prezentačních serverů, nebo mohou pracovat distribuovaným způsobem. Vpřípadě distribuovaného zpracování je aplikace obvykle rozdělena na část zpracovávanou aplikačním serverem aklientskou část.

Prezentační servery

Prezentační servery se používají jako doplněk kjiným typům serverů, obvykle aplikačním adatabázovým, poněvadž jim odlehčují od bezprostřední interakce suživatelem. Prezentační servery formátují výstupy pro aplikace, zabezpečují obsluhu apříjem vstupů, řídí způsob zobrazování vzávislosti na konkrétním grafickém uživatelském prostředí GUI (Graphical User Interface).

Pomocné servery IS

Kromě nosných serverů se používají vrámci informačních systémů idalší tzv. pomocné servery, zaměřené na podpůrné služby IS. Obvykle jsou určeny pro souběžné využívání periferních zařízení sítě apro podporu komunikačních abezpečnostních funkcí. Příkladem těchto serverů jsou:

■Tiskové servery (PS) poskytují uživatelům sítě tiskové služby ve formě společných síťových tiskáren.

■Komunikační servery (KS) jsou zejména modemové servery (MS), servery pro komunikaci smobilními zařízeními typu chytrý telefon (SmartPhone), tablet, přístupové servery, multiprotokolové směrovače arůznorodé komunikační brány.

2.1.2.3Architektura klient/server– dvojvrstvá atřívrstvá

Uarchitektury klient/server zabezpečují aplikace, údajové databáze, zpracování aprezentaci údajů zcela nezávislé ale vzájemně spolupracující servery. Zuvedeného vyplývá rozdělení úloh mezi databázový, aplikační aprezentační server. Databázový server zabezpečí vlastní práci sdatabází, prohledávání údajů, vstup avýstupy zdatabáze podle požadavků (dle jazyka SQL) aplikačního serveru, zabezpečujícího logiku dané aplikace avlastní zpracování údajů. Úloha prezentačního serveru vIS spočívá ve zprostředkování prezentace údajů, interakci suživateli, obsluze oken amenu. Jedná se oarchitekturu distribuovanou. Výkon IS se vsíti rozkládá mezi jednotlivé servery aklienta, což umožňuje pružnější dělení celkového zatížení IS, celkovou modifikovatelnost systému avariantní volbu komponentů od jednotlivých výrobců. Podle rozložení jednotlivých funkcí IS mezi klienta aservery rozlišujeme architekturu klient/server dvojvrstvou atřívrstvou, či obecně vícevrstvou, jak je znázorněno na obr. 2.1. Ve třívrstvé architektuře musí klient obsahovat pouze prohlížeč.

Obrázek2.1: Příklad dvojvrstvé atřívrstvé architektury klient/server

Existuje též pojem „virtuální klient“, se kterým uživatel komunikuje prostřednictvím internetového prohlížeče akterý je umístěn na serveru. Např. služba O2 Virtuální Desktop společnosti O2 Telefonica představuje moderní aperspektivní cestu, jak doručit funkcionalitu kancelářského počítače kamkoli, kdykoli ana libovolné zařízení včetně tabletu nebo ichytrého telefonu. O2 Virtuální Desktop umožňuje využívat podnikové IT ve stejném prostředí, kvalitě astejně bezpečně bez ohledu na místo, rychlost připojení ipoužité zařízení. Svou „kancelář“ si každý může nosit sebou.

Vodst.2.1.13 a2.1.14 je podrobněji popsán virtuální klient typu virtuální desktop adatová centra jako komplikovaný asložitý komplex velkého počtu zařízení, zejména serverů, které spolu vzájemně spolupracují, doplňují se avytvářejí pro uživatele takové prostředí, jaké si objednal.

2.1.3Normalizované počítačové sítě podle IEEE 802 aANSI

Tento odstavec popisuje konkrétní typy sítí aprotokoly používané voblasti PSIS, ato na používané varianty počítačových sítí LAN/MAN tak, jak byly specifikovány na úrovni fyzické alinkové vrstvy RM-OSI normalizační organizacemi IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) aANSI (American National Standardization Institute). Standardy organizace IEEE pokrývají fyzickou vrstvu alinkovou vrstvu rozdělenou na samostatné podvrstvy: MAC aLLC. Organizace IEEE pro tyto vrstvy vypracovala množinu norem IEEE 802.xx, které převzala imezinárodní normalizační organizace ISO (Industrial Standard Organization) pod označením ISO 8802.

Síť Ethernet

Pod sítí Ethernet rozumíme lokální počítačovou síť, která spojuje jednotlivé počítače prostřednictvím společně využívaného komunikačního média.

Každý počítač vsíti pracuje samostatně, nezávisle na ostatních, takže neexistuje centrální prvek (arbiter). Signály od vysílajícího počítače jsou přenášeny kostatním uzlům, přičemž vdaném okamžiku médium využívá jen jediný vysílající počítač amůže začít svysíláním až po uvolnění média. Přístupová metoda zabezpečující přístup na médium se nazývá kolizní, protože předpokládá možnost současného vysílání stanic na médium. Vtomto případě následuje přerušení vysílání auvolnění média.

Gigabitový Ethernet

Gigabitový Ethernet, dle doporučení IEEE 502.3z, byl ratifikován vroce 1998. Vlastní název sítě vychází znavrhované přenosové rychlosti 1 Gb/spopř. vyšší. Síť je určena pro tvorbu páteřních sítí (Back bone) založených na technologii Ethernet, které by umožnily propojení přepínačů Ethernetu aFast Ethernetu.

Sítě Token Ring IEEE 802.5– základní charakteristika

Pro síť tohoto typu je charakteristická tzv. kruhová topologie (vliteratuře se též označuje jako topologie „hvězda-kruh“) spřístupovou metodou Token Passing. Kruhová topologie se vyznačuje tím, že jednotlivé počítače sítě jsou spojeny přenosovým médiem fyzicky do kruhu, takže signál prochází postupně přes všechny počítače sítě. Nevýhodou je podstatně horší instalace sítí askutečnost, že porucha libovolného počítače, ale iporucha některé větve sítě, může způsobit její neprůchodnost. Výhodami jsou vyšší rychlost avíce uzlů vsíti.

Síť FDDI podle ANSI X3T12

Sítě FDDI (Fiber Distributed Data Interface) jsou charakteristické zdvojenou kruhovou topologií, vníž jsou jednotlivé uzly propojeny oběma kruhy protisměrně. Propojení stanic do kruhu je realizováno obvykle prostřednictvím optických vláken, zčehož plyne ivlastní název sítě. Později si tlak uživatelů vynutil ispecifikaci sítě svyužitím metalických médií pod názvem CDDI (Copper Distributed Data Interface).

Lokální počítačové sítě

Lokální počítačové sítě, zvané též lokální sítě, místní sítě nebo LAN (původem vanglickém Local Area Network), jsou sítě propojující koncové uzly typu počítač, tiskárna aserver. LAN je vždy vsoukromé správě apůsobí na malém území. Připojená zařízení pracují vrežimu bez navazování spojení, sdílí jeden přenosový prostředek (drát– vodič, radiové vlny), ke kterému je umožněn mnohonásobný přístup.

Přenosové rychlosti sítí LAN začínají na desítkách megabitů za sekundu, od roku 2004 umožňují přenos srychlostí až několik gigabitů za sekundu.

Mezi lokální sítě patří:

■IEEE 802.3 (Ethernet, Fast Ethernet aGigabit Ethernet),

■ARCNET (již nepoužívaná technologie),

■Token Bus (IEEE 802.4),

■Token Ring (IEEE 802.5),

■IsoEthernet (IEEE 802.9),

■bezdrátové sítě Wi-Fi aIEEE 802.11,

■100BaseVG (IEEE 802.12),

■FDDI, jako např. ISO/IEC 9314 aANSI X3.x,

■Fibre Channel (SCSI).

2.1.4Komunikační protokoly

2.1.4.1Protokolová sada TCP/IP

Protokolovou sadu TCP/IP (Transport Control Protocol / Internet Protocol) vyvinuli vsedmdesátých letech vlaboratoři Ministerstva obrany USA. Hlavním posláním protokolů bylo zabezpečení vzájemného propojení různorodých počítačových systémů vrozlehlých heterogenních sítích. Nejdříve TCP/IP jako protokoly 3.a4. vrstvy našly uplatnění vprostředí rozlehlých sítí WAN. Od roku 1983 byly vybrány jako základní komunikační protokoly vakademické síti ARPANet, předchůdci dnešního internetu. Postupem času, zejména díky integrování protokolů do operačního systému BSD Unix, pronikly ikběžným zákazníkům. Dnes se sprotokoly TCP/IP běžně setkávají zejména uživatelé globální počítačové sítě internet. Protokoly TCP/IP jsou podporovány ivsíťových operačních systémech takových výrobců, jako jsou Microsoft (Windows NT, Windows 7), Novell (NetWare), SUN nyní Oracle (Linux, Solaris) ato nejen pro komunikaci sprostředím Unix ainternetu, ale jsou používány jako transportní asíťový protokol ipřímo vrámci daného síťového operačního systému.

Protokol IP (Internet Protocol) pracuje podle modelu OSI na úrovni síťové vrstvy. Nosnou funkcí protokolu IP je směrování paketů súdaji protokolů vyšší vrstvy (TCP, UDP) od zdrojového kcílovému uzlu na složitější síti, která se skládá zvíce vzájemně propojených počítačových sítí (IP-Internet). Zpohledu poskytovaných služeb zajišťuje protokol IP jen nezabezpečenou datagramovou službu bez režimu vytváření spojení apotvrzování příjmu IP paketů.

Pro protokoly TCP/IP je protokol IP základním přenosovým prostředkem, protože pakety protokolů vyšších vrstev zabalené vdatové části IP paketů se přenášejí vrámci celé IP intersítě. IP paket je tedy základní jednotkou pro přenos po síti. Jednotlivými propojenými sítěmi se pakety IP přenášejí rámci příslušné linkové vrstvy konkrétní sítě (IEEE 802.x, PPP, HDLC).

Adresace uzlů asítí vIP intersíti

Na základě požadavku efektivního směrování dat vrozsáhlejších sítích využívá protokol IP hierarchické adresování uzlů asítí. Systém adresace umožňuje vytváření strukturované IP intersítě, logicky rozdělené na jednotlivé hierarchicky členěné podsítě. Vzáhlaví paketu IP je pro adresu zdrojového acílového uzlu vyhrazeno pole ovelikosti 32 bitů (4B). Číslo vadresovém poli jednoznačně lokalizuje síť ajejí koncový uzel. Adresu symbolicky vyjadřuje dekadickými čísly, která odpovídají jednotlivým slabikám adresy. Princip symbolického zápisu IP adresy je ilustrován na příkladu binárně-dekadického převodu (2.1).

0…………………………………………………31

10000000.00001010.00000000.00000001 = D(128.10.0.1)(2.1)

Vytváření IP paketů zpaketů vyšší vrstvy

Vyšší vrstva (TCP, UDP) odevzdá vrstvě IP potřebná řídicí data, jako například: adresu zdrojového uzlu, cílového uzlu apaket transportní vrstvy spřenášenými daty. Zároveň se ztransportní vrstvy odevzdávají informace otypu služby využívané při přenosu, délce života datagramu vsíti, možnosti fragmentace na více datagramů aidentifikace protokolu vyšší vrstvy cílového uzlu. Zuvedených informací sestaví protokol tzv. IPdatagram aodpočítá kontrolní součet zvytvořeného IP záhlaví.

IP (Internet Protocol)

Internet Protocol je základní protokol síťové vrstvy acelého internetu. Provádí vysílání datagramů na základě síťových IP adres obsažených vjejich záhlaví. Poskytuje vyšším vrstvám síťovou službu bez spojení. Každý datagram je samostatná datová jednotka, která obsahuje všechny potřebné údaje oadresátovi iodesilateli apořadovém čísle datagramu ve zprávě. Datagramy putují sítí nezávisle na sobě apořadí jejich doručení nemusí odpovídat pořadí ve zprávě. Doručení datagramu není zaručeno, spolehlivost musí zajistit vyšší vrstvy (TCP, aplikace).

Tento protokol se dále stará osegmentaci aznovu sestavení datagramů do azrámců podle protokolu nižší vrstvy (např. Ethernet).

Vsoučasné době je převážně používán protokol IP verze 4. Je připravena nová verze 6, která řeší nedostatek adres vIPv4, bezpečnostní problémy avylepšuje další vlastnosti protokolu IP.

IPv4 (Internet protokol verze 4) obsahuje:

■32 bitové adresy,

■cca 4 miliardy různých IP adres, dnes nedostačující.

IPv6 (Internet protokol verze 6) obsahuje:

■128bitové adresy,

■podporu bezpečnosti,

■podporu pro mobilní zařízení,

■funkce pro zajištění úrovně služeb (QoS– Quality of Service),

■fragmentaci paketů– rozdělování,

■není zpětně kompatibilní sIPv4,

■snadnější automatickou konfiguraci (NDP– Neighbor discovery protocol).

Směrování apřenos datagramu přes intersíť

Na směrování apřenos paketů mezi zdrojovým acílovým uzlem IP intersítě využívá protokol IP hierarchický systém adresace apevně přidělené adresy sítí. Na směrování IP paketů se podílí jak koncové uzly sítě, tak ivlastní IP směrovače sítě. Rozdíl je jen vtom, že směrovače jsou specializovány výhradně pro směrování amají implementovány komplexnější směrovací schopnosti.

2.1.4.2Protokoly IPX/SPX

Protokoly IPX/SPX patří vprostředí LAN knejpoužívanějším. Vyvinula je firma Novell jako vylepšenou variantu protokolů firmy Xerox (XNS). Na rozdíl od protokolů TCP/IP nepoužívají tak robustní strukturu azabezpečení, které jsou nutné pro přenos dat po rozlehlých sítích WAN. Redukcí množství potřebných řídicích informací aoperací vykonávaných protokolem se však značně zvyšuje jejich přenosový výkon usítí LAN.

2.1.4.3Vybrané aplikační protokoly sítí TCP/IP

Počítačové sítě využívající protokoly TCP/IP poskytují jednotlivé aplikační služby vpodobě speciálních protokolů aplikační vrstvy. Tyto protokoly využívají technologii klient/server akomunikují prostřednictvím vyhrazených aplikačních portů TCP/UDP.

Protokol DHCP

Protokol DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) je pomocný protokol vprotokolové frontě TCP/IP. Je určen zejména na centralizované zprávy apředávání konfiguračních parametrů jednotlivým uzlům sítě TCP/IP.

Protokol DNS

Pro přístup ksíťovým zdrojům (serverům, službám) se vsíťovém prostředí TCP/IP využívá systém odkazů prostřednictvím přiřazených logických jmen. Klienti používají při přístupu kvybraným službám odpovídající logická jména namísto jen nesnadno zapamatovatelných IP adres. Systém logických jmen je zdůvodu jednoznačnosti alepší přehlednosti koncipován hierarchicky formou stromové struktury. Každé jméno je složeno ze skupin řetězců spojených oddělovačem „.“, který identifikuje koncový objekt sítě. Tento systém umožňuje vytváření vzájemně oddělených logických oblastí jmen, tzv. domén, zčehož je odvozen ivlastní název systému DNS (Domain Name System). Například COM, EDU, SK apod.

Protokol Telnet

Protokol Telnet je jedním znejstarších protokolů sítí TCP/IP. Zabezpečuje standardní metodu spojování vzdálených terminálových zařízení aterminálových procesů přes síť prostřednictvím obousměrného slabikově orientovaného přenosu. Nespornou výhodou protokolu je jeho schopnost připojit fyzický terminál jednoho počítače kjinému počítači sítě tak, jako by byl jeho fyzickým terminálem (tzv. virtuální terminál).

Protokol FTP

Protokol FTP (File Transfer Protocol) poskytuje vprostředí TCP/IP koncovým uživatelům aaplikacím široký výběr prostředků určených pro operace se soubory aadresáři počítačů sítě TCP/IP. Protokol FTP umožňuje:

■kopírování souborů mezi hostitelskými počítači,

■výpisy souborů specifikovaného adresáře,

■výmaz apřejmenování vzdálených souborů,

■přepínání adresářů, vytváření arušení adresářů,

■identifikaci obsahu přenášeného souboru ASCII, EBCDIC, BIN,

■definování struktury souboru azpůsobu přenosu souboru.

Přenos souborů avýsledků operací se soubory (např. výpis obsahu adresáře) se uskutečňuje samostatným transportním spojením, pod řízením protokolu DTP (Data Transfer Protocol). Datová spojení jsou zřízena jen na dobu přenosu nebo vykonávání operace. Odpovědi aodezva serveru FTPD na příkazy klienta se přenášejí řídicím spojením vpodobě kódů odpovědí. Před přenosem souboru je definován:

■obsah souboru– určuje, zda se jedná otextový soubor (ASCII, EBCDIC) sřídicími znaky LF CR, nebo obinární soubor;

■struktura souboru– definuje, zda soubor chápeme jako sekvenci slabik, záznamů nebo stránek;

■přenosový režim– určuje, jak budou formátována data před přenosem.

Protokol FTP nejčastěji využívá přenos ve formě proudu slabik se standardními službami TCP. Je možná ivolba tzv. blokového přenosu, kdy soubor přenášíme po blocích sdoplněným trojslabičným záhlavím FTP smožností obnovy po „přerušení“ přenosu. Je možné zvolit ikomprimovaný způsob přenosu.

Protokol SMTP

Protokol SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) slouží pro přenos elektronické pošty vprotokolovém prostředí TCP/IP. SMTP definuje jen způsob komunikace koncových uzlů apoštovních serverů MTA při přenosu zpráv anezabývá se jejich formátem či vlastní implementací elektronické pošty.

Protokol HTTP

Protokol HTTP (Hypertext Transfer Protocol) je aplikační protokol určený kpřístupu avýměně informací vprostředí distribuovaných hypermediálních informačních systémů. Je používán od roku 1990 vrámci globální informační iniciativy WWW (World Wide Web), vníž je použit pro přenos hypertextových WWW stránek ve formátu HTML (Hypertext Markup Language) mezi WWW (Web) klienty aservery. Dnes je protokol využíván jako základní generický protokol sítě internet avnitropodnikových sítí intranet apoužívá se ike zpřístupňování služeb jiných aplikačních protokolů (FTP, SMTP, Gopher aj.). Původní verze, využívaná vprvních WWW prohlížečích aserverech, byla označena jako HTTP/0.9, dnes je však rozšířenější všeobecnější verze HTTP/4.0 avyšší.

Protokol HTTP je koncipován jako jednoduchý bezestavový objektově orientovaný protokol (stateless), pracující vrežimu otázka/odpověď (request/response). HTTP vyžaduje pro přenos zpráv (request/reply) použití spolehlivé transportní služby. Umožňuje proto použití libovolného transportního protokolu. Zatím je však upřednostňován protokol TCP svyhrazeným aplikačním portem TCP na straně HTTP serveru. Protokol umožňuje přenášet informace vrůznorodém formátu. HTTP používá kadresování požadovaných informačních zdrojů adresové schéma označované URL (Uniform Resource Locator), které adresuje nejen příslušný server, ale ipožadovaný dokument, přístupový protokol, případně data pro autorizaci přístupu. Naznačme formát URL (2.2):

URL = http://host [:port ][ abs_path](2.2)

Příklad: http://bull.utc.sk:8080/html/index.htm

Protokol SNMP

Protokol SNMP (Simple Network Management Protocol) je spolu sprotokolem CMOT (podle OSI) nejpoužívanějším řídicím protokolem sítí LAN aWAN. Protokol slouží kmonitorování aktivních prvků sítě, dálkovému řízení ake změnám konfigurace prvků sítě. Architektura protokolu je založena na komunikaci typu klient//server. Tvoří ji prvky:

■SNMP agent (termín agent viz kap. 6.),

■MIB (Management Information Base),

■SNMP manager.

Na aktivních prvcích sítě, SNMP-agentech (rozbočovače, přepínače, směrovače, UPS, LAN karty aj.), se provozuje programové vybavení, které monitoruje stav zařízení aaktualizuje předem definovanou informační databázi MIB (Management Information Base). Databáze MIB je definována jako množina objektů spřiřazenými jmény, syntaxí (tj. typ astruktura), přístupem (read-only/read-write) astavem. Ty jsou definovány prezentačním protokolem ASN.1. Sagenty komunikují prostřednictvím předem definovaných zpráv klienti (tzv. SNMP Manager) monitorující stav zařízení.

Stejně jako TCP aUDP rozlišuje aplikační protokoly pomocí portů.

Stručný přehled aplikačních protokolů (služeb):

■DNS– systém doménových jmen,

■DHCP– dynamické přidělování IP adres,

■FTP– přenos souborů po síti,

■TFTP– jednoduchý protokol pro přenos souborů,

■HTTP– přenos hypertextových dokumentů (WWW),

■WebDAV– rozšíření HTTP opráci se soubory,

■IMAP (Internet Message Access Protocol)– umožňuje manipulovat sjednotlivými e-mailovými zprávami na poštovním serveru,

■IRC (Internet Relay Chat)– jednoduchý „chat“ po internetu,

■NNTP (Network News Transfer Protocol) umožňuje číst aumísťovat do sítě zprávy typu news,

■NFS (Network File System)– síťový systém souborů, který umožňuje transparentní sdílení vzdálených souborů, jako by byly lokální,

■NTLM– autentizační protokol Windows,

■NTP– synchronizace času (šíření přesného času),

■POP3 (Post Office Protocol)– protokol pro získání pošty zpoštovního serveru,

■SMB (Server Message Block)– sdílení souborů atiskáren vsítích Windows,

■SMTP– zasílání elektronické pošty,

■SNMP (Simple Network Management Protokol)– je určen pro správu síťových uzlů,

■Telnet– protokol virtuálního terminálu,

■SSH– bezpečný shell,

■X11– zobrazování oken grafických programů vUnixových systémech,

■XMPP– rozšiřitelný protokol pro zasílání zpráv asledování přítomnosti (protokol Jabber).

Internetové protokoly vrámci jednotlivých vrstev

Aplikační vrstva TCP/IP obsahuje protokoly: BitTorrent, DNS, BOOTP, DHCP, FTP, HTTP, HTTPS, IMAP, IRC, Ident, NNTP, NFS, NTP, POP3, RTP, SIP, SMB, SMTP, SNMP, SSH, STUN, Telnet, Websphere MQ, XMPP.

Transportní vrstva pro spolupráci sTCP/IP obsahuje protokoly: DCCP, IL, RUDP, SCTP, TCP, UDP.

Síťová vrstva pro spolupráci sTCP/IP obsahuje protokoly: IPv4, IPv6, ICMP, IGMP, ARP, Proxy ARP, RARP.

Linková vrstva pro spolupráci sTCP/IP obsahuje protokoly: Ethernet, FDDI, PPP, Token ring, Wi-Fi.

Fyzická vrstva pro spolupráci sTCP/IP obsahuje protokoly: 10Base2, 10Base-T, EIA-422, EIA-485, RS-232, RS-449.

2.1.5Počítačové sítě vrozlehlých informačních systémech

Rozlehlé počítačové sítě, vanglické literatuře označované též jako sítě WAN (Wide Area Network), představují základní komunikační subsystém globálních arozlehlých informačních systémů.

Sítě WAN se začaly objevovat už koncem 60.let jako základní komunikační prostředí pro propojování sálových počítačů, přenosy souborů, terminálový přístup aelektronickou poštu. Vtomto období se většinou využívaly jednoduché terminálové sítě shvězdicovou topologií využívající pronajaté telefonní okruhy aměniče signálu, tzv. modemy (modulátor/demodulátor). Snaha olepší využití kapacity linek amožnosti spojení on-line vedla ke vzniku paketových sítí, na jejichž základě dnes pracuje většina rozlehlých sítí. První byla dnes už neexistující síť ARPANET, prazáklad sítě internet.

Sítě WAN

Základní vlastnosti:

■geograficky mají prakticky neomezený dosah,

■přenosový výkon je vrozsahu od kb/sdo Mb/s,

■přenosová média nejsou ve vlastnictví koncových uživatelů,

■koncovými uzly sítí WAN jsou centrální počítače, terminály asítě LAN.

Sítě WAN jsou budovány především scílem:

■propojení centrálních počítačů avzdálených terminálů,

■propojení vzdálených lokálních sítí LAN (pobočky/centra),

■budování celofiremních aglobálních informačních systémů,

■poskytování služeb veřejné datové sítě VDS (např. X.25).

MAN (Metropolitan Area Network)

Metropolitní sítě, zvané též MAN (zanglického Metropolitan Area Network), jsou sítě umožňující rozšíření působnosti lokálních sítí jejich prodloužením, zvýšením počtu připojených stanic azvýšením rychlosti. Rychlost MAN sítí bývá vysoká asvým charakterem by se dala zařadit ksítím LAN. Sítě mohou být jak privátní, tak veřejné, které provozovatel pronajímá různým uživatelům.

Normalizovaná metropolitní síť existuje jen jedna, atou je protokol DQDB (zanglického Distributed Queue Dual Bus). DQDB je založen na koncepci ATM, kdy je obdobně kapacita rozdělena na malé kousky (buňky) spevnou délkou (53 bytů; 48 bytů dat a5 bytů záhlaví) amezi účastníky komunikace musí být vytvořeno virtuální spojení.

WAN

Rozlehlé sítě, zvané též WAN (zanglického Wide Area Network), jsou sítě umožňující komunikaci na velké vzdálenosti. Bývají obvykle veřejné, ale existují iprivátní WAN sítě. Jsou to sítě typicky pracující prostřednictvím komunikace se spojením, které nepoužívají sdílený prostředek.

Přenosové rychlosti se velmi liší podle typu sítě. Začínají na desítkách kilobitů za sekundu, ale dosahují irychlostí řádu několik gigabitů za sekundu. Příkladem takové sítě může být internet.

Mezi rozlehlé sítě patří: ISDN, X.25, Frame Relay, SMDS, ATM, WiMAX.

2.1.5.1Dělení sítí podle vlastnictví

Veřejná datová síť

Veřejná datová síť (PDN, zanglického Public data network) je druh veřejné telekomunikační sítě, která slouží kpřenosu dat. Provozovateli jsou spojové organizace (správy spojů) nebo jiné subjekty splňující legislativní požadavky, které nabízejí své služby veřejnosti. Sítě se vytváří za účelem komunikace sjinými subjekty (také připojenými kveřejné datové síti), aby prostřednictvím veřejné datové sítě mezi sebou propojovaly své dílčí lokální sítě apod.

Privátní síť

Privátní síť využívá speciální privátní IP adresy podle standardů daných RFC 1918 aRFC 4193. Privátní adresy jsou běžně používány pro domácí, kancelářské apodnikové lokální sítě (LAN), kde veřejné adresy (tj. globálně směrovatelné vinternetu) nejsou žádoucí nebo nejsou dostupné. Privátní rozsahy IP adres byly definovány jako nástroj pro zpomalení vyčerpání IPv4 adres. Nyní jsou též součástí nastupující generace pro Internet Protocol verze 6 (IPv6).

Virtuální privátní síť

Virtuální privátní síť (VPN, zanglického Virtual private network) umožňuje propojení několika počítačů prostřednictvím (veřejné) „nedůvěryhodné“ počítačové sítě. Lze tak snadno dosáhnout stavu, kdy spojené počítače budou mezi sebou moci komunikovat, jako kdyby byly propojeny vrámci jediné uzavřené privátní (atedy důvěryhodné) sítě. Při navazování spojení je totožnost obou stran ověřována pomocí digitálních certifikátů, dojde kautentizaci, veškerá komunikace je šifrována, aproto můžeme takové propojení považovat za bezpečné.

2.1.5.2Rozlehlé sítě WAN typu LAN-to-LAN

Sítě LAN jsou omezeny na vzdálenosti obvykle nepřesahující 10 km. Při požadavku na propojení sítí LAN na větší geografickou vzdálenost nebo při požadavku na rozdělení zátěže vsíti LAN (např. zdůvodu filtrace provozu) se používají speciální propojovací prvky. Propojovací prvky členíme podle způsobu propojení avrstvy referenčního modelu OSI, ve které dochází kpropojení sítí LAN, na:

■mosty (Bridge)– propojují sítě LAN na úrovni linkové vrstvy,

■směrovače (Router)– propojují sítě LAN prostřednictvím síťové vrstvy,

■brány (Gateway)– propojují sítě LAN na transportní až aplikační vrstvě.

Mosty

Podle statistik jsou mosty nejpoužívanějšími propojovacími prvky menších sítí LAN zvláště zdůvodu výkonu, jednoduchosti anízké ceny. Nasazují se hlavně scílem zvýšení geografického dosahu sítě LAN, strukturování sítě do fyzicky oddělených podsítí afiltrace zátěže vsíti.

Most pracuje na úrovni linkové vrstvy modelu OSI akpropojení sítí LAN využívá informace přenášené vzáhlaví MAC rámců. Na základě linkové MAC adresy cílového uzlu most rozhoduje odalší cestě rámce sítí.

Směrovače

Možnosti mostů při propojování sítí LAN jsou značně omezené. Směrovače našly uplatnění zvláště ve složitějších polygonálních intersítích, ve kterých se uplatňují jejich schopnosti směrování paketů, výběru optimálních přenosových cest, fragmentace apropojení heterogenních sítí LAN. Směrovače umožňují logické členění sítě na dílčí podsítě podle přidělené logické adresy afiltraci univerzálních (broadcast) zpráv zjednotlivých sítí. Kjejich nevýhodám však patří protokolová závislost, neprostupnost nesměrovatelných protokolů anižší přenosový výkon.

Aktivní síťové prvky dle [Wikipedia, 2013]

Aktivní síťové prvky jsou všechna zařízení, která slouží ke vzájemnému propojení vpočítačových sítích. Aktivní síťový prvek je všechno to, co nějakým způsobem aktivně působí na přenášené signály– tedy je zesiluje arůzně modifikuje. Mezi aktivní prvky se řadí především opakovač, hub, switch, bridge nebo router. Patří sem však idalší zařízení, jako například síťová karta, tiskový server nebo host adapter.

Opakovač

Repeater nebo též opakovač či zesilovač je elektronický aktivní síťový prvek, který přijímá zkreslený, zašuměný nebo jinak poškozený signál aopravený, zesílený asprávně časovaný ho vysílá dále. Tak je možné snadno zvýšit dosah média bez ztráty kvality aobsahu signálu. Opakovače patří do první (fyzické) vrstvy referenčního modelu OSI, protože pracují přímo selektrickým signálem.

Hub

Hub nebo též rozbočovač je prvek sítě, který umožňuje její větvení aje základem sítí shvězdicovou topologií. Chová se jako opakovač. To znamená, že veškerá data, která přijdou na jeden zportů (zásuvek), zkopíruje na všechny ostatní porty, bez ohledu na to, kterému portu (počítači aIP adrese) data náleží. To má za následek, že všechny počítače vsíti „vidí“ všechna síťová data auvětších sítí to znamená zbytečné přetěžování těch segmentů, kterým data ve skutečnosti nejsou určena. Hub je velmi jednoduché aktivní síťové zařízení. Nijak neřídí provoz, který skrz něj prochází. Signál, který do něj vstoupí, je obnoven avyslán všemi ostatními porty.

Switch

Switch nebo též přepínač je prvek propojující jednotlivé segmenty sítě. Switch obsahuje větší či menší množství portů (až několik stovek), na něž se připojují síťová zařízení nebo části sítě. Pojem switch se používá pro různá zařízení vcelé řadě síťových technologií. Pracuje na druhé (linkové) vrstvě OSI modelu. Vedle vyššího výkonu (stanice připojené krůzným rozhraním switche navzájem nesoutěží odatové médium) znamená přínos ipro bezpečnost sítě, protože médium již není sdíleno adata se vysílají jen do rozhraní, jímž je připojen jejich adresát.

2.1.6Síť internet pro globální informační systémy

Internet [Wikipedia, 2013] je celosvětový systém navzájem propojených počítačových sítí („síť sítí“), ve kterých mezi sebou počítače komunikují pomocí rodiny protokolů TCP/IP. Společným cílem všech lidí využívajících internet je bezproblémová komunikace (výměna dat).

Nejznámější službou poskytovanou vrámci internetu je WWW (kombinace textu, grafiky amultimédií propojených hypertextovými odkazy) ae-mail (elektronická pošta), avšak nalezneme vněm idesítky dalších. Laici někdy spojují pojmy WWW ainternet, ikdyž WWW je jen jednou zmnoha služeb, které je na internetu možné nalézt.

Charakteristika

Internet jsou volně propojené počítačové sítě, které spojují jejich jednotlivé síťové uzly. Uzlem může být počítač, ale ispecializované zařízení (například router). Každý počítač připojený kinternetu má vrámci rodiny protokolů TCP/IP svoji IP adresu. Pro snadnější zapamatování se místo IP adres používají doménová jména, například: www.wikipedia.org.

Slovo internet pochází zmezinárodní (původně latinské) předpony inter (česky mezi) aanglického slova net (network, česky síť). Původně šlo ooznačení jedné ze sítí připojených kinternetu, avšak došlo kzobecnění pojmu, který dnes označuje celou síť.

Orientace na síti internet

Většina zajímavých informací je na internetu soustředěna do WWW stránek (webových stránek). Pro usnadnění orientace ve stránkách vznikly specializované služby. Abychom se dostali kinformacím, které hledáme, používáme tzv. odkazy. Nejznámějšími službami, které systematicky sodkazy pracují, jsou:

■Internetový katalog– seznam logicky roztříděných odkazů, udržovaný obvykle ručně. Například: Centrum.cz, Yahoo!– katalog (obsahující ivyhledávač).

■Internetový vyhledávač– automatizovaný systém pro hledání podle výskytu zadaných slov. Například: Google, Seznam.cz, Bing, Jyxo aj.

Základní služby sítě internet

Vrámci sítě internet mohou uživatelé využívat mnoho služeb. Služby jsou zajišťovány počítačovými programy atyto programy navzájem komunikují pomocí protokolů. Protokoly jsou obvykle definovány vdokumentech RFC, které nejsou normami, ale spíše doporučeními, která se všichni snaží dodržovat, aby dosáhli bezproblémové komunikace. Dobrovolnost dodržování těchto dokumentů asnaha ojejich naplňování odpovídá podstatě svobodného fungování samotného internetu.

Mezi základní služby internetu patří:

■WWW– systém webových stránek zobrazovaných pomocí webového prohlížeče:

■běžně používá protokol HTTP,

■pro zabezpečený přenos používá protokol HTTPS.

■E-mail– elektronická pošta:

■pro přenos zpráv používá protokol SMTP,

■pro komunikaci spoštovními programy používá protokoly POP3, IMAP.

■Instant messaging– on-line (přímá, živá) komunikace mezi uživateli:

■využívá nejrůznější protokoly,

■aplikace se někdy jmenují stejně, jako protokol (ICQ, Jabber, …).

■VoIP– telefonování pomocí internetu:

■SIP,

■Skype– proprietární protokol.

■FTP– přenos souborů:

■služba se jmenuje stejně jako protokol.

■DNS– domény (systém jmen počítačů pro snadnější zapamatování):

■využívá stejnojmenný protokol.

■Sdílení souborů:

■NFS, GFS, AFS, …,

■protokol SMB– sdílení vsítích sMicrosoft Windows.

■Připojení ke vzdálenému počítači:

■Telnet– klasický textový terminálový přístup,

■SSH– zabezpečená náhrada protokolu Telnet,

■VNC– připojení ke grafickému uživatelskému prostředí,

■RDP– připojení ke grafickému uživatelskému prostředí vMicrosoft Windows (proprietární protokol).

■Služební protokoly:

■DHCP– automatická konfigurace stanic pro komunikaci vsítích sTCP/IP,

■SNMP– správa amonitorování síťových prvků.

■adalší služby aprotokoly (online hry, …).

2.1.7Webové služby– komunikace mezi aplikacemi vsíti

2.1.7.1Webové služby

Jak název napovídá, webové služby mají své základy na internetu. Aplikace, která poskytuje nějaké služby prostřednictvím sítě internet, je označována jako webová služba. Takovou aplikaci je možno spustit na různých hardwarových asoftwarových platformách aposkytuje různé objektové aaplikační modely. Jako interakční protokol, který umožňuje přístup dalším aplikacím kwebové službě, se používá tzv. SOAP (Simple Object Access Protocol), který propojuje jazyk XML sprotokolem HTTP. Jazyk XML je používán kpopisu funkcí ajejich parametrů. HTTP se pak používá jako transportní protokol kpřenosu XML dokumentů. Funkčnost webové služby, která může být použita programem, je popsána pomocí souboru vjazyce WSDL (Web Service Description Language). Vlastnosti důležité pro zabezpečení aplikací na internetu by měly být zváženy adefinovány jako část OPC XML-DA aplikace [Softing_AG, 2010], [W3C, 2013].

2.1.7.2WSDL

Kpopisu webových služeb jako množiny koncových bodů zpracovávajících zprávy se používá jazyk WSDL (Web Services Description Language), což je jazyk typu XML. Operace azprávy jsou popsány na abstraktní úrovni aaž poté jsou svázány skonkrétním síťovým protokolem adatovým formátem. Ztěchto vlastností vyplývá, že WSDL umožňuje snadné vytvoření rozhraní, které nabízí jednu konkrétní službu několika způsoby. Nejčastěji jsou popisovány služby, které si posílají zprávy pomocí formátu SOAP prostřednictvím protokolu HTTP [CHRISTENSEN E., 2012].

Jazyk WSDL vznikl díky společné iniciativě společností firem Ariba, Microsoft aIBM. Ty si uvědomily, že je potřeba sjednotit nástroje pro popis rozhraní webových služeb. Navazuje na předchozí aktivity, zejména na jazyky NASSL (Network Accessible Service Specification Language), SDL (Service Description Language) ana SCL (SOAP Contract Language).

Základní části popisu služeb pomocí dokumentu WSDL

Služby popsané dokumentem WSDL jsou definovány těmito základními elementy:

■Types– obsahuje definici datových typů používaných ve zprávách. Nejčastěji jsou využívány XML schémata, přestože kdefinici lze použít teoreticky libovolný typový systém. Nástroje pro webové služby se starají omapování datových typů podle XML schémat na přirozené (nativní) datové typy použitého jazyka.

■Message– reprezentuje abstraktní definici formátu předávaných zpráv podle dříve definovaných datových typů. Zprávy fungují jako vstupní nebo výstupní struktury pro operace. Každá zpráva se může skládat zněkolika logických částí svlastním datovým typem.

■Operation– abstraktní definice operací, které služba podporuje. Ukaždé operace je definováno, jaké jsou její vstupy avýstupy, které jsou popsány již existující zprávou (message).

■PortType– sada abstraktních operací.

■Binding– slouží pro navázání určitého typu portu (PortType) na konkrétní protokol aformát přenosu zpráv.

■Port– specifikuje síťovou adresu dříve vytvořené vazby (Binding), definuje tedy jeden koncový bod služby.

■Service– slouží kseskupení koncových bodů (portů) do jedné služby.

Kompletní popis webové služby XML DA ve formátu WSDL je kdispozici na webových stránkách OPC Foundation na adrese: http://opcfoundation.org/webservices/XMLDA/1.0/. Vtomto WSDL dokumentu je popsána adefinována veškerá funkcionalita specifikace OPC XML DA.

2.1.7.3SOAP protokol

Pomocí protokolu SOAP je definován mechanismus výměny strukturovaných atypových informací pomocí XML mezi počítači umístěnými vdecentralizovaném distribuovaném prostředí. SOAP definuje jednoduchá pravidla pro zabalování (wrap) dat do modulů, ale nedefinuje programový model aplikací ani implementaci.

Protokol SOAP vznikl díky společné iniciativě společností DevelopMentor, Microsoft aUserLand, jejichž cílem bylo vytvořit protokol pro vzdálené volání procedur (RPC– Remote Procedure Call), který by byl založený na XML. První verze protokolu SOAP (SOAP 1.0) vznikla koncem roku 1999 anavazovala na starší, jednodušší améně flexibilní protokol XML-RPC. Vroce 2000 se kvývoji přidala ispolečnost IBM avznikla nová verze SOAP 1.1, která byla zaslána konsorciu W3C [KOSEK J., 2002], [W3C, 2013]. Vsoučasné době je kdispozici SOAP 1.2 [MITRA N., 2012].

Volání vzdálených objektů pomocí SOAP atransportní mechanismy

SOAP se nejčastěji používá jako náhrada vzdáleného volání procedur RPC (Remote Procedure Call), které probíhá podle modelu požadavek/odpověď. Volání vzdálených objektů probíhá podle následujícího schématu:

1.Klient SOAP vytvoří dokument XML, který obsahuje údaje potřebné pro vzdálené volání metody objektu, azabalí jej do obálky SOAP.

2.Vytvořený balík odešle prostřednictvím HTTP protokolu.

3.Server naslouchá, přijme balík (package) asdošlými parametry zavolá příslušný vzdálený objekt.

4.Objekt provede požadovanou operaci avýsledek vrátí serveru.

5.Obálka sdokumentem SOAP je odeslána zpět na počítač, ze kterého byl požadavek odeslán.

6.Klient přijme odpověď avyjme výsledný XML dokument zobálky.

Obrázek2.2: Schéma volání vzdálených objektů svyužitím SOAP [BALDA P., 2012]

Pro přenos SOAP požadavku/odpovědi se nejčastěji používá HTTP protokolu. Mezi výhody použití HTTP patří iskutečnost, že stávající síťová struktura dovoluje vpodstatě neomezenou komunikaci prostřednictvím portu vyhrazeného pro HTTP (jedná se oTCP port 80). Webové služby potom můžeme používat bez nutnosti složité konfigurace aktivních síťových prvků (např. firewall).

SOAP požadavek se posílá vtěle HTTP požadavku metodou POST (metoda se používá pro posílání většího objemu dat vtěle dotazu, na rozdíl od metody GET, kdy jsou data přenášena jako součást adresy URL). Tento požadavek musí obsahovat HTTP hlavičku SOAPAction, pomocí níž je SOAP požadavek identifikován. Tuto hlavičku mohou používat prvky typu firewall kfiltrování požadavků nebo může obsahovat URI sidentifikací služby, která se má vyvolat. Je-li vhlavičce SOAPAction prázdný řetězec, je služba identifikována přímo adresou, na kterou směřuje požadavek.

Struktura zprávy SOAP

Dokument SOAP je jakousi „obálkou“ (Envelope), ve které je umístěna datová část. Obálka se skládá ze dvou částí (viz obr. 2.3):

Obrázek2.3: Struktura zprávy SOAP [BALDA P., 2012]

■Hlavička (Header)– je nepovinná aobsahuje doplňkové informace ozprávě, např. otransakci, ověřování apod.

■Tělo (Body)– tato část obsahuje povinné informace pro konečného příjemce zprávy, vpožadavku obsahuje tagy definované metodou, která je volána, vpřípadě odpovědi obsahuje vytvořená data.

Kódování vSOAP

Kódování je založeno na jednoduchém systému typů, které zobecňují rysy vyskytující se vtypových systémech programovacích jazyků adatabází. Dané typy mohou být:

■Jednoduché typy (Simple Types)– též nazývané skalární; jedná se otypy většinou převzaté ze specifikace XML Schema Part 2: Datatypes.

■Složené typy (Compound Types)– typy odpovídající typům zprogramovacích jazyků (struktura apole) [BALDA P., 2012].

2.1.8Mobilní datová komunikace, mobilní internet

Síť GSM

GSM (Globální systém pro mobilní komunikaci, původem zfrancouzského Groupe Spécial Mobile) je nejrozšířenější standard pro mobilní telefony na světě. Vsoučasnosti jej používá více než 5 miliard účastníků ve více než 200 zemích světa. Protože někteří lidé mají více SIM karet, lze odhadovat, že mobilní telefon GSM vlastní asi polovina obyvatel planety Země.

Vedle datových přenosů CSD (Circuit Switched Data), které se platí stejně jako telefonní hovory, zavádí vroce 1997 GSM standard levnější datové přenosy pomocí paketových dat pod zkratkou GPRS. Digitální technologie umožňuje izvyšování rychlosti přenosu dat– EDGE.

Vroce 1998 byl zformován Projekt Partnerství 3. Generace (3GPP). Původně měl pouze vytvořit specifikaci pro příští (třetí, 3G) generaci mobilních sítí. Avšak 3GPP převzal také údržbu avývoj GSM specifikace. ETSI je partnerem 3GPP. Vrámci tohoto projektu byla vroce 1999 publikována specifikace Universal Mobile Telecommunications System (UMTS), která, přestože vychází zkódového multiplexu používaného vsystému CDMA2000, je pokračování projektu GSM. Mnoho uživatelů „mobilních dat“ vsíti GSM si ani neuvědomuje, že ve skutečnosti používají síť UMTS.

Všudypřítomnost GSM standardu a„roamingové smlouvy“ mezi mobilními operátory dělají zmezinárodního telefonování běžnou záležitost. Ipřes svůj vývoj zachovává GSM zpětnou kompatibilitu spůvodními GSM telefony. GSM je vsoučasnosti vyvíjeno skupinou 3GPP převážně jako otevřený standard.

Telefony podle standardů zrodiny GSM (GSM, EDGE, UMTS W-CDMA aLTE) používá celosvětově téměř 90% mobilních účastníků. Na konci roku 2011 používalo mobilní telefony (všech standardů) přibližně 5,9 miliardy účastníků. Největším soupeřem GSM je systém CDMA2000, který na konci roku 2011 používalo přibližně 626 miliónů účastníků, převážně vSeverní Americe aAsii. Téměř 1 miliarda zGSM/UMTS účastníků používá datové služby 3G technologie W-CDMA, která vychází zCDMA.

Jednou zklíčových vlastností GSM je Subscriber Identity Module, známá jako SIM karta. SIM karta je vyjímatelná čipová karta, obsahující informace potřebné kpřihlášení uživatele do sítě aje na ní uložen telefonní seznam aSMS. Uživatel může kartu vytáhnout ze svého mobilního telefonu ajednoduše ji použít vjiném telefonu. Nebo naopak může vjednom mobilním telefonu střídat více operátorů. Někteří operátoři však prodávají tzv. SIM lock telefony, které dovolují používat pouze jednu nebo skupinu SIM karet. Toto blokování je vněkterých zemích zakázáno.

Síť GSM (Global System for Mobile communication) [GSM, 2013] je založena na tzv. celulární struktuře. Obsluhované území je rozděleno na buňky (cely). Několik navzájem sousedících buněk vytváří svazek, kde jsou každé znich přiděleny kmitočtové kanály, které se nesmí opakovat uostatních buněk téhož svazku.

Systém GSM je veřejný radiotelefonní systém, což znamená, že je dostupný jednotlivým účastníkům, kteří mohou pomocí mobilních zařízení, telefonů nebo radiových stanic navazovat spojení súčastníky mobilních radiotelefonních sítí jak svého, tak idalších operátorů, asamozřejmě isuživateli pevné veřejné telefonní sítě, resp. datové sítě. Celý systém se skládá ze tří základních prvků: systému základnových stanic, síťového aspínacího systému azoperačního apodpůrného systému. Spojení mezi mobilním zařízením, telefonem azákladnovou stanicí probíhá prostřednictvím radiových vln šířících se vzduchem.

Specifikace pro panevropský digitální celulární radiotelefonní systém GSM na frekvenci 900 MHz byla vytvořena již vroce 1982. Později byla rozšířena na kmitočtovou oblast 1800 MHz. Systém GSM je rozšířen po celé Evropě alze využívat sítě jednotlivých operátorů.

Základní datová komunikační rychlost je 9,6 Kbit/s, resp. 14,4 Kbit/s. Technologie „přepínání okruhů“ HSCSP (High Speed Circuit Switched Data) umožňuje datový přenos teoreticky až 115,2 Kbit/svrámci sítě GSM. Technologie GPRS (General Packed Radio Service) umožňuje tzv. „paketový přenos“, kdy jsou data vsíti GSM přenášena podobným způsobem jako vsíti internet. Teoretické maximum technologie GPRS je až 171,2 Kbit/s. Kpřenosu po nejnižší (fyzické) vrstvě dochází pouze tehdy, pokud je co přenášet. Způsob práce pro uživatele je podobný práci spřipojením vběžné lokální počítačové síti.

Datové přenosy vsítích GSM

Doposud jsme věnovali pozornost především přenosu hlasu aSMS zpráv vsítích GSM. Ktěmto účelům je také primárně síť GSM určena. Vprůběhu času rostly požadavky na rozšíření služeb sítí GSM odatové přenosy, hlavně pak přístup kinternetu. Jedním ze směrů řešení tohoto problému je implementovat nové mechanismy do stávající sítě GSM bez výraznějších zásahů do ní svyužitím nových poznatků. Příkladem realizace tohoto směru jsou HSCSD aGPRS.

2.1.8.1Možnosti předávání dat mezi koncovými uzly

Síť založená na principu spojování okruhů

Síť fungující na principu spojování okruhů vytváří pro každé spojení přenosový kanál. Nejprve proběhne fáze navázání spojení, je vytvořen atrvale udržován spoj aprobíhá přenos dat anakonec je spoj zrušen. To plně vyhovuje primárním účelům sítě GSM, tedy navazování hlasových spojení.

Síť založená na principu spojováním datových jednotek

Při spojování datových jednotek není vytvářeno spojení. Přenášená uživatelská data jsou vložena do přístupového bodu sítě ata zodpovídá za jejich doručení. Data mohou být dle druhu sítě zaslána naráz či segmentována do menších datových jednotek, což je častější případ. Při přenosu naráz jsou data označována jako zpráva. Přenos celé zprávy najednou je ale prakticky nepoužitelný, neboť lze jen velmi těžce realizovat síť schopnou efektivně přenášet krátké idlouhé zprávy současně. Nejprve tedy zprávu segmentujeme. Každý takový segment je opatřen hlavičkou oadresátovi adalšími doplňujícími informacemi.

Datové jednotky mohou být těchto typů auveďme ipříklady použití:

■Paket je přepojován na síťové vrstvě modelu ISO/OSI, užit vsítích internet.

■Rámec je přepojován na spojové vrstvě modelu OSI, užit vsítích Ethernet aFrame Relay.

■Buňka je přepojována na spojové vrstvě modelu OSI, užita vsítích ATM.

Paket arámec mají vurčitém rozmezí proměnlivou délku, buňky ji mají pevnou.

Vsítích založených na spojování datových jednotek existují dva typy přepojování:

■Datagramová služba je obdoba klasické pošty, tedy datová jednotka je vložena do přístupového bodu sítě amá kompletní informace pro cestu kadresátovi.

■Virtuální okruhy jsou obdobou spojování okruhů. Nejprve je pomocí řídicích datových jednotek sestaven virtuální spoj, jakýsi kanál, ale ne přímo pevný okruh. Kanál má své identifikační číslo apřenášené datové jednotky jsou do tohoto kanálu vloženy sjeho identifikačním číslem vzáhlaví. Projdou pak pomyslným virtuálním kanálem až kadresátovi. Výhodou tohoto přenosu je to, že datové jednotky procházejí všechny stejnou cestu se stejným zpožděním ave stejném pořadí, což udatagramové služby zajistit nelze.

Síť GSM ve své základní podobě pracuje na principu spojování okruhů aspojování datových jednotek nepodporuje, ale vrámci vzniku služeb jako je GPRS vzniká nová překryvná síť založená právě na spojování datových jednotek.

2.1.8.2Základní přenosová rychlost dosažitelná vsítích GSM, CSD (Circuit Switched Data)

Jak již bylo řečeno výše, síť GSM je založena na principu spojování okruhů, takže izákladní princip přenosu dat je spojově orientovaný. Odtud také zkratka CSD. Pro stanovení přenosové rychlosti vyjdeme zprincipu fungování sítě GSM. Vrámci každého slotu je kdispozici 22,8 kbps. Zbylých 11 kbps je režie nutná pro funkci GSM sítě anelze sní nic dělat, ani ji nijak obejít či zmenšit bez zásadnějších změn této sítě. Pro přenos dat bohužel nelze využít ani celých 22,8 kbps, protože podobně jako upřenosu hlasových hovorů vdigitalizované podobě je izde nutná určitá režie na zajištění přenosů, opravy chyb, navazování spojení atd.

Prvotní představou bylo realizovat pro přenos dat absolutně spolehlivou abezztrátovou síť, která se sama postará ozabezpečení přenášených dat iza cenu nižší přenosové rychlosti. Bylo užito robustních technik amechanismů podobně jako uhlasových hovorů, které jsou na ztráty při přenosu velmi citlivé. Nejbližší nižší rychlost, vztažená kdatovému toku digitalizovaného hlasu (13 kbps), je 9,6 kbps ata byla zvolena. Zbývajících cca 13,2 kbps tak zůstává pro přenos dat nepoužitelných. Výše popsaný princip přenosu dat je označován jako CSD (Circuit Switched Data, přenos dat spojováním okruhů).

Praxe však ukázala, že není nutno realizovat pro datové přenosy absolutně spolehlivou síť, že dostatečné zabezpečení dat na požadované úrovni si zajistí uživatel (vpřípadě, že je požadováno) aúkolem sítě má být je co nejrychleji přenést. Původně robustní mechanismy ošetřující chyby tedy byly oslabeny apůvodních 9,6kbps se podařilo zvýšit na 14,4 kbps. Podmínkou pro tuto rychlost je kvalitnější asilnější signál než pro rychlost nižší.

Zvyšování přenosové rychlosti

Výše byla uvedena základní rychlost přenosu dat sítí GSM 9,6 kbps, resp. 14,4 kbps. Jedná se orychlosti dosažitelné vrámci jednoho slotu, který je přidělen pro jeden hlasový hovor. Vrámci tohoto jednoho slotu lze zvyšovat přenosovou rychlost (vmístech svelmi kvalitním příjmem) až na nepřekročitelnou hranici 22,8 kbps.

Další zvyšování rychlosti se již musí ubírat jinou cestou. Neuvažujeme možnost přebudování sítě GSM, což by vpraxi znamenalo např. odstranit rozdělení dostupných frekvenčních kanálů pomocí časového multiplexu avyužívat je jiným způsobem, efektivněji. Celková režie na fungování sítě by tak klesla.

Cílem je využití již existující koncepce sítě se schopností přenášet hlas aimplementace způsobu vhodného ipro přenos dat. Základní struktura slotů, rámců amultirámců zůstane zachována. Snaha je efektivněji využívat volné sloty, které síť momentálně nepoužívá pro přenos hlasu či pro jiný přenos dat. Jeden slot nabízí přenosovou rychlost 14,4 kbps ane více, ale užití více volných slotů najednou umožní přenášet data rychleji. Pro zvýšení přenosové rychlosti je tedy nutno rozkládat data na více částí apřenášet je samostatně volnými sloty.

Volné sloty lze využít následujícími přístupy:

■Pevným vyhrazením určitého počtu slotů zmomentálně volných. Tyto sloty zůstanou po celou dobu komunikace vyhrazeny pro přenosový kanál aaž po jeho zrušení jsou uvolněny. To je základní koncepce technologie HSCSD (High Speed Circuit Switched Data).

■Sloty nejsou trvale vyhrazeny. Až vpřípadě požadavku na přenos jsou užity přenosové schopnosti určitého počtu volných slotů. Tyto jsou použity apoté jsou uvolněny. Na tomto principu je založena technologie GPRS (General Packet Radio Service).

HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)

HSCSD je zdokonalenou technologií CSD azvyšuje její rychlost. Opět se jedná oprincip spojování okruhů, který přináší řadu výhod inevýhod. Výhodou je trvale vytvořený kanál sdefinovanou přenosovou rychlostí. Segmentovaná data dorazí kadresátovi ve stejném pořadí, jako byla odeslána. Zvýše napsaného vyplývá určení HSCSD pro pravidelné arovnoměrné přenosy dat apotřeby multimediálních přenosů.

Nevýhodou je neefektivní využití kapacity sítě GSM. Vyhrazené sloty jsou rezervovány ivdobě, kdy se samotná data nepřenáší, atyto sloty jsou pak nevyužité. Stím souvisí itarifikace, ta je stejná jako uhovorového kanálu, tedy účtována je doba existujícího spojení. HSCSD umožňuje pracovat symetricky (přenos od ikuživateli stejně rychlý) iasymetricky (přenos směrem kuživateli může být rychlejší než přenos opačným směrem).

Třídy HSCSD

HSCSD umožňuje použít dva avíce slotů současně. Maximum závisí na jejich momentální dostupnosti ana schopnostech koncového terminálu. Standard definující HSCSD rozděluje terminály do 18 tříd podle počtu slotů, snimiž dokáže pracovat.

Data přes GSM– rychlost až 1,2 Mb/s

Provozovatelé mobilních sítí stechnologií GSM se mohou radovat– nové technologie jim dovolí nabídnout svým uživatelům udatových přenosů výrazně vyšší přenosovou rychlost, než tomu bylo dosud. Přitom právě relativně omezená propustnost sítí GSM vedla ke zvýšenému zájmu osítě 3G a4G, které ale pro provozovatele představují mnohem vyšší investiční náklady, než je tomu vpřípadě transformace GSM.

První technologií, která umožnila zvýšit datovou rychlost zdosavadních běžně dostupných 236 kb/s(EDGE, Enhanced Data Rates for GSM Evolution) na více než dvojnásobek, tedy 592 kb/s, je Dual Carrier EDGE. Tu druhou pak představuje EGRPS II, kdy uživatel může stahovat data rychlostí až 1,2 Mb/s, případně je uploadovat rychlostí až 473 kb/s. Obě jsou součástí iniciativy označované jako Edge Evolution.

Pro operátory přechod na rychlost 592 kb/spředstavuje jen minimální zásah do infrastruktury sítě– jde vpodstatě jen oprogramový „upgrade“. Současnou podobu EDGE nasadilo podle sdružení více než 200 operátorů Global Mobile Suppliers Association. Vylepšená podoba EDGE může podle pozorovatelů sehrát významnou roli vzemích, kde nejsou 3G a4G sítě tak rozvinuty, ataké může mít vliv na zlevnění služeb těchto sítí.

2.1.8.3Sítě 3G ajejich možnosti

Sítě 3G

Pro jejich technické označení se užívá zkratka UMTS (Universal Mobile Telecommunications System). Standardizace probíhá na půdě ETSI astane se též specifikací IMT-2000 pro mezinárodní telekomunikační unii ITU (International Telecommunication Union). Prací okolo UMTS se zabývá sdružení UMTS-forum sdružující zástupce výrobců mobilní infrastruktury, operátorů, společností IT, konzultačních společností, vlád adalších subjektů.

UMTS je mobilní komunikační systém nabízející datové přenosy ovelké rychlosti, který má umožnit komerčně dostupné doposud nevídané služby: videopřenosy vtelevizní kvalitě, přístup kinternetu, zábavu, globální roaming atd.

Technické možnosti

Telefon se již nepoužívá pouze kpřenosu hlasu. Před pár lety jsme objevili užitečnost používání zpráv SMS. Ze služby původně zamýšlené pouze jako upozornění na vzkaz ve hlasové schránce se vyvinul nový způsobu komunikace, který již dnes bereme jako samozřejmost.

Proč bychom však měli zůstávat ustrohých SMS arelativně pomalých datových přenosů?

Požadavky na rychlý přístup kinformacím se stále zvyšují. Ztěchto potřeb plynou další požadavky na mobilní sítě, knimž patří zejména:

■vysokorychlostní komunikační služby adatové přenosy;

■technická podpora pro nespojité přenosy IP (Internet Protocol) apro spojité datové přenosy (videokonference);

■nové způsoby účtování za poskytnuté služby (objem dat, čas);

■vyšší kapacita sítě, nové technologie pro další rozšiřování sítě (každý uživatel bude potřebovat daleko více kapacity vporovnání sdnešní potřebou);

■současné datové ahlasové přenosy (uživatel bude moci například používat internet atelefonovat zároveň bez potřeby druhého přístroje).

Ztechnického hlediska parametry sítí 3G splňují následující kritéria:

■rychlost datových přenosů 2 Mb/spro stojící nebo pro pohybující se objekty do maximální rychlosti 10 km/h;

■datové přenosy srychlostí 384 kb/spro rychle se pohybující objekty (max. 120 km/h);

■integrace mobilní, pevné isatelitní komunikace;

■globální roaming sjedním přístrojem;

■použití frekvencí vpásmu 2000 MHz.

Aplikace vsítích 3G, popř. 4G

Sítě třetí generace jsou poněkud jiné konstrukce, než byla druhá generace mobilních sítí– nabízejí vyšší technické možnosti azvládnutelné zatížení.

Je však třeba říci, že spuštění sítě 3G neznamenalo automatické zrušení mobilních sítí analogových systémů NMT. Přechodné období koexistence sítí systémů druhé atřetí generace existovalo. Datové přenosy jsou však vlastností pouze digitálních sítí standardu GSM. Velmi podobné to bude ivobdobí nástupu sítí 3. generace. Kuživatelům sítí 3G a4G patří samozřejmě profesionální manažeři, obchodníci, banky apod. Jejich hlavními aplikacemi je rychlý apružný přístup kfiremní intra/internetové síti, e-mailům, provádění bankovních operací aj. Mladá generace rozšíří své komunikační možnosti zasíláním multimediálních zpráv voblasti zábavy ainteraktivních her ve 3D zobrazení, videopřenosů, nákupů přes mobilní telefony aj.

Na jedné straně budou kdispozici malé lehké telefony, velmi podobné těm dnešním, které budou sloužit stále hlavně ktelefonování. Na druhé straně to budou telefony (pokud je ještě tak budeme nazývat) svelkým displejem, kamerou adalšími možnostmi styku sreálným světem.

Datové přenosy

Sítě 3G a4G umožňují kromě jiného např. videopřenosy vtelevizní kvalitě smožností vidět volajícího, sledování televize arozhlasu, interaktivní hry on-line sdalšími spoluhráči, download nových verzí, fantasticky rychlý internet atd. Mobilní přístup kinternetu je naprosto plnohodnotným přístupem, protože dochází ke stírání rozdílu mezi přístupem zdesktopu azmobilního „chytrého“ telefonu.

Mobilní „chytré“ telefony jsou však vyžívány též pro hledání informací, provádění transakcí, práci sdaty. Vroce 2000 byly mobilní sítě téměř z90% využívány pro telefonní hlasové přenosy. Zbytek připadl na přenosy dat. Vroce 2003 překročil počet mobilních telefonů připojených ksíti internet počet připojených osobních počítačů ajiž vroce 2005 datové přenosy převažovaly nad hlasovými přenosy. Mobilní přístup ksíti intranetu zajišťuje bezpečný přístup kdatům společností afirem bez ohledu na čas nebo místo pobytu uživatele.

Nejpozději vroce 2014 budou mít operátoři kdispozici novou radiovou frekvenci pro 4G mobilní služby [4G, 2013].

Evropská komise oznámila plán na uvolnění nového radiového spektra kolem frekvence 2 GHz, které by mělo ulehčit vsoučasné době velmi vytíženým frekvencím využívaným pro mobilní datové přenosy. Za prudkým nárůstem využívání mobilních frekvencí stojí vedle datových přenosů prostřednictvím mobilních telefonů také vysílání rádií atelevizí. Současné mobilní frekvence navíc musí sloužit izáchranným avojenským složkám.

Studie společnosti Cisco předpovídá až 90% meziroční nárůst objemu mobilní datové komunikace vzemích Evropské unie po dobu následujících pěti let. Jiné odhady hovoří až o26% meziročním nárůstu objemu mobilních datových přenosů vcelosvětové komunikaci.

Rychlé mobilní sítě standardu 4G umožňují daleko širší využití mobilních zařízení, včetně například ivideokonferencí adalších služeb náročných na rychlost aobjem datových přenosů. Posílení mobilních frekvencí bude mít vliv ina konkurenceschopnost ve srovnání se Spojenými státy nebo Japonskem, kde patří mobilní sítě knejrychlejším na světě. Snovou frekvencí budou mít evropští operátoři kdispozici dvojnásobně širší radiové spektrum než poskytovatelé mobilních služeb vAmerice.

Vzhledem krychlému vyčerpávání současné kapacity radiových sítí tlačí Evropská komise také na telekomunikační firmy, aby sdílely frekvence, které mají přiděleny.

2.1.8.4Síť LTE

LTE (zanglického 3GPP Long Term Evolution, http://www.wikipedia.cz) je technologie určená pro vysokorychlostní internet vmobilních sítích. Formálně jde otechnologii spadající do standardu 3G, přičemž její následovník– LTE Advanced– je již plnohodnotné 4G řešení. Teoretická rychlost stahování (downlink) je 172,8Mbps aodesílání (uplink) 57,6 Mbps.

2.1.8.5WAP– internet zmobilního zařízení

WAP (Wireless Application Protocol) je sada protokolů vyvinutých organizací Wap Forum vroce 1998, jejímž cílem bylo umožnit jednodušším mobilním telefonům aobdobným zařízením přístup kinternetu. Vroce 2002 přešel vývoj WAP pod organizaci Open Mobile Alliance (OMA).

Nástupcem jazyka WML je jazyk XHTML Mobile Profile podle definice WAP 2.0.

2.1.8.6Bezdrátové napojení počítače typu notebook na internet

2.1.9Operační systémy pro mobilní zařízení

2.1.9.1Operační systém Android

Historie

Architektura

■LibWebCore– knihovna webového prohlížeče, který podporuje ivložené náhledy webových stránek.

Vývoj aplikací

Android Software Development Kit (SDK) (Nástroje pro vývoj aplikací pro platformu Android)

Základní konfigurace SDK:

Emulátor

Základní části aplikace systému Android

Activity (Aktivita)

Service (Služba)

Content provider (Poskytovatel obsahu)

Broadcast receiver (Naslouchání oznámení)

Vývojové výzvy pro systém Android– Android Developer Challenge

Google Play ainstalace aplikací obecně

Bezpečnost afiremní nasazení

Licence

Česká Android komunita

2.1.9.2Operační systém typu Windows Phone 7, 8– WP 7, WP 8

Kancelářské aplikace vrámci Windows Phone

Windows Phone 7

Windows Phone 7.8

Windows Phone 8 (Apollo)

2.1.10Operační systém Red Hat Enterprise Linux asouvisející nástroje

Red Hat Enterprise Linux

Servodata– distributor společnosti Red Hat na území ČR

RED HAT ENTERPRISE LINUX– Podnikový standard

Doplňky distribuce systému Red Hat Enterprise Linux

RED HAT ENTERPRISE VIRTUALIZACE pro servery adesktopy (RED HAT ENTERPRISE VIRTUALIZATION for servers and desktops)

RED HAT DIRECTORY SERVER (RHDS)

MESSAGING REALTIME GRID (MRG)

RED HAT NETWORK SATELLITE (RHNS)

RED HAT SYSTEM MANAGEMENT

RED HAT STORAGE

RED HAT CLOUD

RED HAT CLOUDFORMS

RED HAT OPENSHIFT

2.1.11Mobilní zařízení pro bezdrátovou komunikaci suživatelem

2.1.11.1Tablet

Jsou tablety ideální pro čtení elektronických knih?

Napojení tabletu na mobilní internet

2.1.11.2„Chytrý“ telefon (SmartPhone)

2.1.12Cloud computing jako technické aprogramové prostředky pro služby nové generace

Typické poskytované služby

Základní typy systému cloud

Důležité vlastnosti cloud computing

2.1.13Virtuální desktop

2.1.14Datová centra

Praktické otázky při budování aprovozu datového centra

2.1.14.1Na které oblasti se při výběru lokality pro datové centrum zaměřit?

Příkon elektrické energie

Dostupnost síťové infrastruktury

Vhodná poloha vybrané lokality datového centra

2.2Internet azákladní aplikační programové prostředky pro IS

2.2.1Intranet, internet adatabázové ainformační systémy

2.2.1.1Základní pojmy zintra/internetového prostředí

Základní služby sítě internet [Wikipedia, 2013]

Způsoby připojení ksíti internet

Česká republika

2.2.2Stručný popis apodstatné rysy jazyka Java

Základní informace ojazyce Java

Jazyk Java (vybrané příkazy)

}

Objekty

Dědění

Programování vjazyce Java

Události

Vícevláknové aplikace (multithreading)

Další možnosti programů vjazyce Java

2.2.3Integrace abezpečnost IS acloud computing technologie

2.2.3.1Nové přístupy kbezpečnosti cloud computing

1. Správa identit, role apráva

2. Infrastruktura podniku abezpečná komunikace vsystému typu cloud

3. IT systémy vdatových centrech

4. Bezpečná komunikace aspráva služeb

5. Ochrana IT systémů uposkytovatele služeb

6. Fyzické zabezpečení datového centra

DIN aTIA standardy

7. Organizace bezpečnosti abezpečná administrace

8. Správa služby adostupnost

9. Kontrakty, integrace procesů amigrace

10. Řízení bezpečnosti azranitelnosti

11. Vykazování bezpečnosti ařízení událostí

12. Řízení požadavků ajejich shoda

13. Závěrem

2.2.4Programové vybavení pro intra/internetovou síť

Shockwave

Acrobat aintranet

Java aintranet

Program vjazyce Java můžeme propojit sdatabázovým serverem

ActiveX aintranet

2.2.5Připojení intranetové sítě na internet

Proxy servery

Firewall

Firewally abezpečnostní politika

Zjišťování průniků aprevence

Firewally shloubkovou kontrolou

Příklad funkcí serveru WinProxy

2.2.6Jazyk SQL

2.2.6.1Dělení SQL příkazů

Příkazy pro manipulaci sdaty

Práce stransakcemi

2.2.6.2Podrobnější popis vybraných příkazů jazyka SQL

Příkazy pro definici dat

Práce stransakcemi

Příkazy pro řízení dat

Ostatní příkazy

Obecné vlastnosti jazyka

Vytvoření tabulky– CREATE TABLE

Odstranění tabulky– DROP TABLE

Pohled

Dotazy pomocí příkazu SELECT

Výpis všech informací vtabulce

Výběr sloupců vtabulce– projekce

Omezení počtu řádků– restrikce

Kombinace projekce arestrikce

Třídění řádků na výstupu

Získání souhrnných informací

Souhrnné informace za celou tabulku

Souhrnné informace za skupiny

Přidávání řádků– INSERT

Neznámá hodnota

Oprava hodnot vtabulce– UPDATE

Vymazaní řádků ztabulky– DELETE

Transakce

2.2.7Jazyk XML

Jaké základní vlastnosti má jazyk XML ?

2.2.7.1Jazyk BatchML, standard ANSI/ISA– S88, příklad definice

2.3Internet asociální sítě

Uživatelé sociálních sítí

Vznik sociálních sítí

2.4Závěr

2.5Literatura– kapitola 2

Table of Contents

Úvod

1. Cíle knihy

1.1 Druhá kapitola

1.2 Třetí kapitola

1.3 Čtvrtá kapitola

1.4 Pátá kapitola

1.5 Šestá kapitola

1.6 Sedmá kapitola

1.7 Osmá kapitola

1.8 Devátá kapitola

1.9 Desátá kapitola

1.10 Jedenáctá kapitola

2. Internet a základní programové a technické prostředky pro realizaci informačních systémů (IS)

2.1 Internet a základní technické a programové prostředky pro IS

2.1.1 Obecný model architektury počítačové sítě

2.1.1.1 Architektura OSI-RM (Open System Interconnection – Reference Model)

2.1.1.2 Architektura TCP/IP

2.1.2 Počítačové sítě v informačních systémech

2.1.2.1 Základní služby a uplatnění PS v IS

Multimediální služby v rámci PSIS

Uplatnění PS v IS

2.1.2.2 Používané typy uzlů PSIS

Souborové servery

Databázové servery

Aplikační servery

Prezentační servery

Pomocné servery IS

2.1.2.3 Architektura klient/server – dvojvrstvá a třívrstvá

2.1.3 Normalizované počítačové sítě podle IEEE 802 a ANSI

Síť Ethernet

Gigabitový Ethernet

Sítě Token Ring IEEE 802.5 – základní charakteristika

Síť FDDI podle ANSI X3T12

Lokální počítačové sítě

2.1.4 Komunikační protokoly

2.1.4.1 Protokolová sada TCP/IP

Adresace uzlů a sítí v IP intersíti

Vytváření IP paketů z paketů vyšší vrstvy

IP (Internet Protocol)

Směrování a přenos datagramu přes intersíť

2.1.4.2 Protokoly IPX/SPX

2.1.4.3 Vybrané aplikační protokoly sítí TCP/IP

Protokol DHCP

Protokol DNS

Protokol Telnet

Protokol FTP

Protokol SMTP

Protokol HTTP

Protokol SNMP

Internetové protokoly v rámci jednotlivých vrstev

2.1.5 Počítačové sítě v rozlehlých informačních systémech

Sítě WAN

MAN (Metropolitan Area Network)

WAN

2.1.5.1 Dělení sítí podle vlastnictví

Veřejná datová síť

Privátní síť

Virtuální privátní síť

2.1.5.2 Rozlehlé sítě WAN typu LAN-to-LAN

Mosty

Směrovače

Aktivní síťové prvky dle [Wikipedia, 2013]

Opakovač

Hub

Switch

2.1.6 Síť internet pro globální informační systémy

Charakteristika

Orientace na síti internet

Základní služby sítě internet

2.1.7 Webové služby – komunikace mezi aplikacemi v síti

2.1.7.1 Webové služby

2.1.7.2 WSDL

Základní části popisu služeb pomocí dokumentu WSDL

2.1.7.3 SOAP protokol

Volání vzdálených objektů pomocí SOAP a transportní mechanismy

Struktura zprávy SOAP

Kódování v SOAP

2.1.8 Mobilní datová komunikace, mobilní internet

Síť GSM

Datové přenosy v sítích GSM

2.1.8.1 Možnosti předávání dat mezi koncovými uzly

Síť založená na principu spojování okruhů

Síť založená na principu spojováním datových jednotek

2.1.8.2 Základní přenosová rychlost dosažitelná v sítích GSM, CSD (Circuit Switched Data)

Zvyšování přenosové rychlosti

HSCSD (High Speed Circuit Switched Data)

Třídy HSCSD

Data přes GSM – rychlost až 1,2 Mb/s

2.1.8.3 Sítě 3G a jejich možnosti

Sítě 3G

Technické možnosti

Aplikace v sítích 3G, popř. 4G

Datové přenosy

2.1.8.4 Síť LTE

2.1.8.5 WAP – internet z mobilního zařízení

2.1.8.6 Bezdrátové napojení počítače typu notebook na internet

2.1.9 Operační systémy pro mobilní zařízení

2.1.9.1 Operační systém Android

Historie

Architektura

Vývoj aplikací

Android Software Development Kit (SDK) (Nástroje pro vývoj aplikací pro platformu Android)

Emulátor

Základní části aplikace systému Android

Activity (Aktivita)

Service (Služba)

Content provider (Poskytovatel obsahu)

Broadcast receiver (Naslouchání oznámení)

Vývojové výzvy pro systém Android – Android Developer Challenge

Google Play a instalace aplikací obecně

Bezpečnost a firemní nasazení

Licence

Česká Android komunita

2.1.9.2 Operační systém typu Windows Phone 7, 8 – WP 7, WP 8

Kancelářské aplikace v rámci Windows Phone

Windows Phone 7

Windows Phone 7.8

Windows Phone 8 (Apollo)

2.1.10 Operační systém Red Hat Enterprise Linux a související nástroje

Red Hat Enterprise Linux

Servodata – distributor společnosti Red Hat na území ČR

RED HAT ENTERPRISE LINUX – Podnikový standard

Doplňky distribuce systému Red Hat Enterprise Linux

RED HAT ENTERPRISE VIRTUALIZACE pro servery a desktopy (RED HAT ENTERPRISE VIRTUALIZATION for servers and desktops)

RED HAT DIRECTORY SERVER (RHDS)

MESSAGING REALTIME GRID (MRG)

RED HAT NETWORK SATELLITE (RHNS)

RED HAT SYSTEM MANAGEMENT

RED HAT STORAGE

RED HAT CLOUD

RED HAT CLOUDFORMS

RED HAT OPENSHIFT

2.1.11 Mobilní zařízení pro bezdrátovou komunikaci s uživatelem

2.1.11.1 Tablet

Jsou tablety ideální pro čtení elektronických knih?

Napojení tabletu na mobilní internet

2.1.11.2 „Chytrý“ telefon (SmartPhone)

2.1.12 Cloud computing jako technické a programové prostředky pro služby nové generace

Typické poskytované služby

Základní typy systému cloud

Důležité vlastnosti cloud computing

2.1.13 Virtuální desktop

2.1.14 Datová centra

Praktické otázky při budování a provozu datového centra

2.1.14.1 Na které oblasti se při výběru lokality pro datové centrum zaměřit?

Příkon elektrické energie

Dostupnost síťové infrastruktury

Vhodná poloha vybrané lokality datového centra

2.2 Internet a základní aplikační programové prostředky pro IS

2.2.1 Intranet, internet a databázové a informační systémy

2.2.1.1 Základní pojmy z intra/internetového prostředí

Základní služby sítě internet [Wikipedia, 2013]

Způsoby připojení k síti internet

Česká republika

2.2.2 Stručný popis a podstatné rysy jazyka Java

Základní informace o jazyce Java

Jazyk Java (vybrané příkazy)

Objekty

Dědění

Programování v jazyce Java

Události

Vícevláknové aplikace (multithreading)

Další možnosti programů v jazyce Java

2.2.3 Integrace a bezpečnost IS a cloud computing technologie

2.2.3.1 Nové přístupy k bezpečnosti cloud computing

1. Správa identit, role a práva

2. Infrastruktura podniku a bezpečná komunikace v systému typu cloud

3. IT systémy v datových centrech

4. Bezpečná komunikace a správa služeb

5. Ochrana IT systémů u poskytovatele služeb

6. Fyzické zabezpečení datového centra

DIN a TIA standardy

7. Organizace bezpečnosti a bezpečná administrace

8. Správa služby a dostupnost

9. Kontrakty, integrace procesů a migrace

10. Řízení bezpečnosti a zranitelnosti

11. Vykazování bezpečnosti a řízení událostí

12. Řízení požadavků a jejich shoda

13. Závěrem

2.2.4 Programové vybavení pro intra/internetovou síť

Shockwave

Acrobat a intranet

Java a intranet

Program v jazyce Java můžeme propojit s databázovým serverem

ActiveX a intranet

2.2.5 Připojení intranetové sítě na internet

Proxy servery

Firewall

Firewally a bezpečnostní politika

Zjišťování průniků a prevence

Firewally s hloubkovou kontrolou

Příklad funkcí serveru WinProxy

2.2.6 Jazyk SQL

2.2.6.1 Dělení SQL příkazů

Příkazy pro manipulaci s daty

Práce s transakcemi

2.2.6.2 Podrobnější popis vybraných příkazů jazyka SQL

Příkazy pro definici dat

Práce s transakcemi

Příkazy pro řízení dat

Ostatní příkazy

Obecné vlastnosti jazyka

Vytvoření tabulky – CREATE TABLE

Odstranění tabulky – DROP TABLE

Pohled

Dotazy pomocí příkazu SELECT

Výpis všech informací v tabulce

Výběr sloupců v tabulce – projekce

Omezení počtu řádků – restrikce

Kombinace projekce a restrikce

Třídění řádků na výstupu

Získání souhrnných informací

Souhrnné informace za celou tabulku

Souhrnné informace za skupiny

Přidávání řádků – INSERT

Neznámá hodnota

Oprava hodnot v tabulce – UPDATE

Vymazaní řádků z tabulky – DELETE

Transakce

2.2.7 Jazyk XML

Jaké základní vlastnosti má jazyk XML ?

2.2.7.1 Jazyk BatchML, standard ANSI/ISA – S88, příklad definice

2.3 Internet a sociální sítě

Uživatelé sociálních sítí

Vznik sociálních sítí

2.4 Závěr

2.5 Literatura – kapitola 2