kapitola 1
Jak funguje placení kartou v mobilu?
Čím dál více lidí platí chytrými zařízeními. Už jste to u někoho viděli? Nebo platíte chytrým zařízením právě vy?
My se tady podíváme na to, jak takové placení, například chytrým telefonem, funguje. Nahraji kartu do mobilu, v obchodě mi přistaví terminál, na kterém svítí nějaká částka, mobil odemknu, přiložím, píp a je zaplaceno. A to ani nemusím být připojený k internetu. Super. Ale jak to?
Než budeme moci porozumět tomu, jak funguje takováto transakce, podíváme se nejdříve na to, jak funguje klasická platba kartou.
Celý postup si trochu zjednodušíme. Naše klasické karty mají něco, z čeho terminál umí číst informace, viz kapitola o NFC bezdrátovém přenosu. Terminál zjistí potřebné údaje skrz NFC, jako například číslo karty a datum expirace. Tyto informace předá svému zpracovateli plateb, což může být společnost, od které má obchodník terminál.
Poté se na pozadí odehrává celá věda, než požadavek na platbu dorazí do banky, která kartu vydala. Ta platbu buď schválí nebo zamítne. Poté dojde k vypořádání a terminál je informován o výsledku transakce.
Tuto část fungování plateb nebudeme blíže rozebírat. Budeme jednoduše předpokládat, že po předání informací zpracovateli plateb naše banka obdrží požadavek platby z našeho účtu na účet obchodníka.
Teď, když víme, jak funguje platba klasickou kartou, pojďme se podívat, jak funguje platba mobilem.
Když budeme chtít platit mobilem, budeme potřebovat mobilní platební aplikaci, kam kartu nahrajeme. Příkladem budiž aplikace Google Pay, Apple Pay nebo Samsung Pay. Aplikaci si stáhneme a klikáme na přidat kartu.
Přepisujeme údaje z karty jako číslo karty nebo datum expirace. Naše banka musí podporovat tyto mobilní platby, aby bylo možné přidání naší karty do mobilní aplikace dokončit. V dnešní době však téměř všechny bankovní společnosti tuto funkci podporují.
Když dokončíme zadávání údajů a potvrdíme přidání karty, naše mobilní platební aplikace z těchto údajů vygeneruje unikátní token. Tento token vypadá jako nečitelná změť znaků a nelze z ní zpět dostat námi zadané platební údaje. Poté aplikace komunikuje s bankou a tento token pojí s naší kartou. Proto je nezbytné, aby banka tyto mobilní platby podporovala, jinak by to nebylo možné. Nyní máme v bance s naší kartou spjatý i tento token.
S jednou kartou je možné mít spjatých více takovýchto tokenů, například pokud používáme stejnou kartu ve více aplikacích.
Později přicházíme do obchodu a obchodník nám přistavuje terminál s částkou, kterou máme zaplatit. My však místo karty vytahujeme telefon a odemykáme ho. Telefon musí mít zapnuté takzvané NFC (Near field communication). NFC se na telefonu obvykle zapíná tam, kde se na telefonu zapíná Wi-Fi nebo mobilní data.
NFC je bezdrátová technologie, která umožňuje rychlou a bezpečnou výměnu dat do vzdálenosti asi čtyř centimetrů. Proto musíme telefon přiložit blízko k terminálu. A my telefon k terminálu přikládáme.
Náš telefon navazuje spojení s terminálem přes NFC a terminál telefonu předává požadavek k platbě. Naše mobilní platební aplikace požadavku porozumí a vybírá platební metodu. Tedy například zvolenou kartu, kterou chceme zaplatit. My máme v aplikaci právě jednu kartu a ta bude tedy použita k platbě. Aplikace zasílá terminálu token, který dříve vytvořila a je spojen s naší kartou v bance.
Kromě toho, že je komunikace mezi telefonem a terminálem zabezpečená, všimněte si, že aplikace neposílá citlivé údaje naší karty. Neposílá ani údaje, ze kterých by citlivé údaje šly odvodit. Může však obsahovat například informaci (specifickou část tokenu) o bance.
Terminál získává tento token a spolu s údaji o transakci předává tento požadavek svému zpracovateli z plateb. Ten se poté postará o to, že požadavek na platbu dorazí na správné místo - do naší banky. V bance tento unikátní token zjednodušeně zafunguje jako naše karta a transakce je z našeho účtu provedena.
Informace o výsledku platby je doručena zpět až do terminálu prodejce. Ozve se pípnutí a máme zaplaceno.
kapitola 2
Jak přenášíme data přes Bluetooth?
Ačkoliv technologie Bluetooth je nejaktivněji využívána posledních 10 let, vynalezena byla již před 30 lety. Díky Bluetooth se zjednodušuje sdílení dat a přenos souborů mezi různými zařízeními.
Co vlastně Bluetooth je?
Bluetooth je bezdrátová komunikační technologie, která umožňuje přenos dat mezi elektronickými zařízeními pomocí rádiových vln, tím že vytváří malou osobní síť. Technologie je navržena na přenos dat na krátké vzdálenosti do pár desítek metrů. Byla vyvinuta pro jednoduché propojení počítačů a tiskáren, později mobilních telefonů, sluchátek a chytrých hodinek.
Jak Bluetooth funguje?
Jelikož je princip Bluetooth založen na vytváření malé sítě, vysvětlíme si nejprve dva typy sítí Bluetooth. Síť Bluetooth vytváří malé sítě Point to Point (bod na bod) nebo Point to Multipoint (bod na více bodů).
Na obrázku níže je znázorněna Bluetooth síť Point to Point, která spočívá v komunikaci mezi dvěma zařízeními. Uvnitř sítě je jedno zařízení řídící (Master) a druhé naslouchací (Slave). Řídící zařízení vytváří a řídí spojení se zařízením naslouchajícím. To znamená, že koordinuje přenos dat mezi oběma zařízeními v síti. Naslouchající zařízení bývá pasivní a čeká na instrukce od řídícího zařízení.
Jaké zařízení konkrétně může být řídící a jaké naslouchající?
Pro představu řídící zařízení může být mobilní telefon a naslouchající zařízení jsou bezdrátová sluchátka připojená k telefonu skrz Bluetooth síť. Pozice Master a Slave se může měnit, nicméně musí to obě zařízení umožňovat. Například i mobilní telefon se může stát zařízením naslouchajícím pokud očekává instrukce od jiného zařízení v síti.
Druhým typem sítě, kterou Bluetooth může vytvářet je Point to Multipoint. V této síti je sice pouze jedno zařízení řídící, ale má na sobě připojeno více naslouchajících zařízení. Více naslouchající zařízení nemohou komunikovat mezi sebou, mohou komunikovat vždy jen se zařízením řídícím.
Spojením dvou předešlých sítí, je možné vytvořit takzvanou rozptýlenou síť. V této síti je více řídících zařízení, které mají pod sebou více naslouchajících zařízení. Hlavní řídící zařízení komunikuje se svými naslouchajícími zařízeními a zároveň komunikuje s druhým řídícím zařízením. Druhé řídící zařízení je v pozici naslouchající vůči prvnímu zařízení řídícímu. V tu chvíli, kdy potřebuje hlavní řídící zařízení předat datovou zprávu naslouchajícímu zařízení, které spadá do jiné (vedlejší) sítě Bluetooth, se hlavní řídící zařízení spojí s druhým řídícím z vedlejší sítě a předá datovou zprávu druhému řídícímu zařízení. Druhé řídící zařízení poté předá datovou zprávu ve své síti svému naslouchajícímu zařízení.
Síť rozhraní Bluetooth pracuje na frekvenčním pásmu v Evropě na 2,402 GHz až 2,4835 GHz. V tomto frekvenčním pásmu je obsaženo 79 kanálů v případě Bluetooth Classic. Každý ze 79 kanálů zabírá 1 MHz ve frekvenčním spektru. V případě Bluetooth Low Energy obsahuje zmíněné frekvenční pásmo 40 kanálů a každý kanál zabírá místo 2 MHz.
Proč má Bluetooth tolik kanálů, když většinou párujeme pouze 2 zařízení mezi sebou?
Je to navrženo proto, aby bylo minimalizováno rušení od jiných sítí na stejné frekvenci. Proto Bluetooth při připojení nezůstává připojeno trvale na jednom kanálu, ale neustále kanály střídá a přeskakuje. Tento proces se nazývá Frequency Hopping (frekvenční přeskakování). Bluetooth umí přeskočit na jiný kanál až 1600krát za sekundu.
Pro komunikaci je nutné, aby jak Master, tak Slave byli vždy umístěni na stejné frekvenci. Proto, aby celý systém fungoval, je potřeba, aby se dohodly obě zařízení mezi sebou již při připojení. Bluetooth zařízení si při komunikaci vymění informace o tom, jak budou frekvence přeskakovat. Sekvence přeskakování frekvencí je pseudonáhodná. To znamená, že je použitý algoritmus, který vytváří sekvenci frekvencí, které se zdají být náhodné. Tím je zajištěno, že obě párovaná zařízení nebudou dlouho ve stejném kanálu ve stejný čas. Každý frekvenční skok
trvá pouze 625 mikrosekund. Celý proces je vždy řízen Master zařízením, zatímco Slave zařízení se přizpůsobuje časování a sekvenci. A to je další výhoda frekvenčního skákání. Výhodou této komunikace je bezpečnost. Cizí objekt se nedokáže připojit vzhledem k tomu, že sekvence frekvenčních skoků je pseudonáhodná, proto cizí objekt nemůže tušit na jakém kanálu se má připojit k odposlouchávání.
V tabulce níže je porovnání výkonů Bluetooth podle třídy.
Třída Výkon [mW] Dosah [m] Příklad používaných zařízení
1 100 100 Přístupové body
1.5 10 30 Nositelná elektronika
2 2.5 10 Mobilní telefony 3 1 1 Adaptéry
kapitola 3
Jak funguje posílání smajlíků?
Smajlíci, nebo také emojis, se staly běžnou součástí online konverzací. Pomáhají nám vyjádřit pocity, které bychom jinak zdlouhavě popisovali textem. Jak ale smajlíci fungují? ��
Slovo emoji pochází z japonského 絵 [e] – obrázek + 文字 [modži] – znak, tedy volně přeloženo obrázkový znak.
Řekněme si dopředu, že z pohledu našich zařízení se smajlík nijak systematicky neliší od jiných znaků, jakými je třeba mezera nebo běžné písmeno. Nejdříve se pojďme podívat na následujícím příkladě na běžné znaky, jakými jsou třeba písmena.
Na klávesnici zmáčkneme písmeno „a”, to se zobrazí na naší obrazovce, odešleme ho našemu známému. Poté známému přijde zpráva, jejíž obsahem je písmeno „a”. Posílá snad počítač informaci o tom, jakou klávesu jsme stiskli na našem zařízení? Ne.
Důležité je uvědomit si, že všechna data na zařízeních, jako telefony nebo počítače, je potřeba v nějakou chvíli rozložit na jedničky a nuly a poté z nul a jedniček dostat zpět danou informaci. I takový znak je třeba rozložit na jedničky a nuly a následně složit zpět do daného znaku.
Klíč je v tom, aby si zařízení navzájem rozuměla. Pokud se například rozhodneme, že písmeno „a”, které jsme stiskli, se v paměti našeho zařízení uloží jako 01100001 a takto se odešle našemu známému, musí náš známý hodnotu 01100001 zpátky přeložit na písmeno „a”. Obvykle se tak stane. Jak to?
Zařízení dnes totiž používají takzvané kódovací tabulky, ve kterých určité kombinace jedniček a nul odpovídají určitým znakům. Podívejme se na výňatek z takové tabulky.
U+0061 a 01100001 LATIN SMALL LETTER A
U+0062 b 01100010 LATIN SMALL LETTER B
U+0063 c 01100011 LATIN SMALL LETTER C
Tomuto systému se říká kódování znaků. Daný kód odpovídá danému znaku. Těchto tabulek však existuje více a je nutné, abychom s protistranou používali stejnou kódovací tabulku. Pokud by tomu tak nebylo, náš znak „a” by se mohl známému přeložit například jako „b”. Dobrá zpráva je, že v dnešní době drtivě převažuje takzvané Unicode kódování znaků, jehož příklad jsme viděli výše. Díky této tabulce si rozumíme.
Unicode znaky se pro lepší čitelnost a kompaktnost zapisují v hexadecimální, tedy šestnáctkové soustavě. U+0061 v prvním sloupci v podstatě říká „Tohle je Unicode (UTF8) kódování s hodnotou 6 * 16^1 + 1 * 16^0 = 97, což je stejné číslo, které je schované v 01100001, jen zapsáno v jiné (dvojkové) soustavě. Nám je nejznámější desítková soustava, tedy číslo 97, ale co do významu, jsou si tyto tři hodnoty rovnocenné.
61 (šestnáctková soustava) = 01100001 (dvojková soustava) = 97 (desítková soustava)
Uvedeme si příklad, jak vypadá poslání zprávy „ahoj”. Příklad je zjednodušený, avšak obsahuje pro nás to podstatné.
„ahoj” by se podle kódovací tabulky přeložilo jako 01100001 (a) 01101000 (h) 01101111 (o) 01101010 (j),
tedy 01100001-01101000-01101111-01101010. Tato data se pošlou do zařízení našeho známého a ten, jelikož používá stejnou kódovací tabulku, vidí na displeji „ahoj”.
Dříve se hojně používalo kódování ASCII, ale jak se počet znaků zvětšoval, bylo potřeba kódování, které je schopné pojmout více znaků. Z podstaty fungování lze v ASCII zakódovat pouhých 128 různých znaků, zatímco Unicode dokáže pojmout až 1 112 064 různých znaků.
Znaků existuje mnoho, uvědomme si, že počítače musí být schopny rozumět znakům různých světových jazyků, jako čínština, perština a nakonec i smajlíkům.
A jak je to tedy se smajlíky? ��
Když jsme na začátku říkali, že se smajlíci nijak systematicky neliší od jiných znaků, mysleli jsme tím, že používají stejnou kódovací tabulku, jen hodnota jejich znaku se bude lišit. Výše zmíněná tabulka Unicode totiž obsahuje i smajlíky.
Takový smajlík ��, oficiálně pojmenovaný „obličej se slzami
štěstí”, má v Unicode kód U+1F602 (128 513 v desítkové soustavě), což počítač přeloží na 00011111011000000001 a pošle po síti vašemu známému. Ten si tento kód podle kódovací tabulky přeloží na ��.
kapitola 4
Jak funguje mikrovlnná trouba?
Mikrovlnnou troubu používá většina lidí téměř každý den k ohřívání jídla. Jak moc jste se, ale zamysleli nad tím, jakým způsobem je jídlo ohřáté?
Mikrovlnná trouba je elektrický spotřebič navržený k rychlému ohřevu potravin prostřednictvím mikrovlnného záření. Mikrovlnné záření je typ elektromagnetického záření. Toto záření se jmenuje mikrovlnné podle délky svých vysílaných vln, které se pohybují od 1 milimetru až po 1 metr. Mikrovlny pronikají do potraviny tím, že vnikají do molekul vody, tuku a dalších látek obsažených v potravině. Molekuly v těchto látkách mají různé elektrické náboje a polaritu, což způsobuje, že se snaží orientovat podle směru elektrického pole mikrovlnného záření. Tyto molekuly začnou vibrovat a generovat teplotu. Pokud molekuly kmitají více více se jídlo ohřeje. Výsledkem je ohřev potraviny. Celý proces ohřátí samozřejmě závisí na době, jak dlouho je potravina ozařována.
Jakým způsobem je zajištěno, že budou molekuly v jídle kmitat?
K tomuto procesu je zapotřebí speciální součástka. Součástka, která zajišťuje vytvoření elektromagnetických vln vysoké frekvence, se nazývá generátor vln (typicky magnetron).
Na obrázku vlevo magnetron generuje elektromagnetické vlny o vysoké frekvenci a výkonu. Vlny jsou dopraveny skrz vlnovod do rozptylovače, tam dojde k rozptýlení vln do prostoru v mikrovlnné troubě, kde je umístěná potravina k ohřátí. Vlnovod si můžeme představit jako trubku, která je vytvořena z kovového
materiálu a v ní jsou dopravovány elektromagnetické vlny. Potravina se umísťuje na otočný talíř z důvodu rovnoměrného ohřátí potraviny uvnitř trouby.
ZAJÍMAVOSTI:
1. Všechny mikrovlnné trouby se vyrábí s pevnou frekvencí 2,45 GHz. Tato frekvence je volena z několika důvodů. Z praktického důvodu je volena hlavně kvůli snižovaní interferencí mezi jinými elektrickými přístroji. Frekvence kolem 2,4 GHz považována za volnou frekvenci, jelikož na této frekvenci je používáno mnoho domácích zařízení.
2. V souvislosti s předchozím bodem, využívají podobnou frekvenci i Wi-Fi systémy. Pokud se zrovna mikrovlnná trouba používá může se v okolí snížit dosah signálu Wi-Fi v důsledku rušení troubou.
3. Vlnovod je v mikrovlnce schován za speciálním papírem umístěným uvnitř prostoru pro ohřívání. Proto není vstup do vlnovodu vidět. Je to dáno tím, aby se nečistoty z jídla dostaly do magnetronu, který by mohl být poškozen.
4. Při zapnutí je magnetron velmi nebezpečná součástka právě díky vyzařovaným vlnám, proto musí být zařízení velmi dobře stíněno a je vždy obal mikrovlnky vyroben z kovu. Zařízení proto nesmí rozebírat osoba bez elektro kvalifikace.
5. Ve skle, když pozorujete ohřívané jídlo, je vidět mřížka. Ta je opět umístěna proto, aby byl člověk chráněn před zářením vln. Tato mřížka je také z kovu.