notions_of_computer

指导思想

计算机是人发明的。由计算机组成的世界，其设计思想很明显要借鉴现实中的东西。正如一位伟人的著作开篇提出 “谁是我们的敌人？谁是我们的朋友？这个问题是革命的首要问题。中国过去一切革命斗争成效甚少，其基本原因就是因为不能团结真正的朋友，以攻击真正的敌人。”那么应对计算机，什么才是计算机组织背后的指导思想呢？个人认为有三个：1. hierarchy(层级)、2：group(分组)、3：order(有序)

hierarchy(层级)

hierarchy 在这里也可以理解成等级。层级结构最重要的一点就是最顶层在哪？用 tree 理解就是，root 在哪？这个信息整个层级都要知道。哈哈，是不是挺像皇帝。😄

面对数量庞大的相同事物，怎样管理呢？用什么组织方式呢？

这里的数量庞大要是成千上万的。比如中国有十几亿人口、中国有 960 万平方公里的土地，等等。首先简述一下历史上的经验，比如西周，采用分封制。天子、诸侯、卿、士、平民等所有人组成一个金字塔形状。每一个层级的人权力大小不同、承担的责任和义务也不同。对于土地则是封邦建国。分封制可以对人口、土地等进行有效的统治。更直观的理解就是形成稳定的阶级。到这是不是立刻就能想到由于每种存储的价格、速度、容量不同，应用在哪个地方也不同。也是组织成一个层级结构来构成整个计算机的存储系统。

从数学的角度分析就是：用对数的方式搞定数量庞大的事物的管理。不管数量多庞大，用对数搞一下，数量立刻就降下来。比如 log₂4294967296 = 32。对数的发明、解析几何的创立和微积分的建立是17世纪数学的三大成就。

域名组织方式

In 2017, 330.6 million domain names had been registered. 2017 年已经有 33 多亿的注册域名了。

如果让你组织数量如此庞大的域名，你该怎样组织呢？没错，也是组织成层级结构，来管理数量如此庞大的域名。一开始的解决方法是直接把域名信息放在 /etc/hosts 文件，随着域名增多，单独的一个文件没法满足要求，数量太多了嘛，放在一个文件，且不论能不能全部存储，查找都是一个大问题。

domain-name-hierarchy

IP 分配管理方式

IP Addresses are unique identifiers used to determine who is who on the Internet. IP 地址是一个 32bit 的无符号整数。范围是 [0,2^32-1], 一共有 4294967296 个整数。将近 43 亿个 ip 地址(这里不考虑公网、私网)该怎样分配使用呢？由 Internet Assigned Numbers Authority (IANA) 负责协调管理所有 IP，同时负责分配自治系统号(Autonomous System number)。

Both IPv4 and IPv6 addresses are generally assigned in a hierarchical manner. Users are assigned IP addresses by Internet service providers (ISPs). ISPs obtain allocations of IP addresses from a local Internet registry (LIR) or National Internet Registry (NIR), or from their appropriate Regional Internet Registry (RIR):

数量庞大的 IP 地址怎样分配管理呢？组成层级结构。通过一级一级委托，管理数量庞大的 IP 地址。

地址分配管理

文件组织方式

file system hierarchy

不同性质的事物，怎样组织呢？

memory hierarchy

ComputerMemoryHierarchy

Typical memory hierarchy

typical-memory-hierarchy

OSI 参考模型

网络每一层，功能不同。

OSI VS TCP/IP

group(分组)

体量庞大的东西的基层组织。

可视为层级结构的最底层。block、page、packet、fragment、set
也可以视为不同的模块。module、segment、section
也可以理解成分类。sort

域名

对域名来说一个分组可以理解成一个一级域名下的所有域名。如 org下的域名。当然也可以理解成一个 二级域名下的所有域名。如 google.com 下 Google 家所有的域名。依次类推。可以看出，同种事物进行层级组织，本身就是在进行分组。

IP 地址

An autonomous system (AS) is a very large network or group of networks with a single routing policy. Each AS is assigned a unique ASN, which is a number that identifies the AS.

没错。IP 地址也是通过一个一个的实体来管理使用的，一个实体就是一个自治系统。(autonomous system)。比如中国移动这个运营商的 AS Number 是 56041，管理一系列 IP 地址。再比如 Apple 的 AS Number 是 714。

Internet Protocol

Data traversing the Internet is divided into smaller pieces, called packets. IP information is attached to each packet, and this information helps routers to send packets to the right place.

通过网络发送大量的信息，也是拆分成一个个 packet。这里也可以理解成分组。

文件系统

文件系统管理磁盘空间。磁盘空间划分为一个个相同大小的 Block。一个扇区是 512Bytes，这可以视为一个分组。

网络流量

Ports are virtual places within an operating system where network connections start and end. They help computers sort the network traffic they receive.

计算机从网络上接收的 packet 怎样判定哪一个是接收者呢？对网络流量分类就行。怎样分类呢？用端口号，不同的接收者，接收不同端口的流量。

subnet

Think of the Internet as a network of networks: computers are connected to each other within networks, and these networks connect to other networks. This enables these computers to connect with other computers both near and far. A network is a group of two or more connected computing devices.

划分子网，也是在分组。

order(顺序)

顺序、分支、循环。顺序就是程序三大结构之一。没有秩序的世界是混乱的，啥事也做不成。 TCP 协议目的之一就是要保证计算机接收到的网络包的顺序。怎样保证顺序呢？非常简单，为每一个 Byte 编号就行。