极客时间自我提升第二天数据结构与算法之美应该掌握 / 趣谈网络原理 / 深入浅出计算机组成原理思维导图

菜鸟今天又来完成所说的诺言，也希望大家督促，在今天的学习中，菜鸟有了新的认知，我会将上一篇中理解不完善的一些地方进行补充，学习本就是不断打破自己的认知，如果思考都不做，何来的知识的积累

文章目录

数据结构与算法之美
趣谈网络原理
深入浅出计算机组成原理
- 导图解析（按顺序学习）
- - 1、计算机的基本组成
  - 2、计算机的指令和计算
  - 3、处理器设计（CPU设计）
  - 4、存储器的原理

数据结构与算法之美

入门二知识点：
1、数据结构服务于算法；算法也是作用在特定的数据结构
2、算法学习核心：复杂度分析
3、20个最基础最常用的数据结构和算法
10个数据结构：数组，队列，栈，堆，链表，散列表，二叉树，跳表，图，树；
10个算法：递归，排序，二分查找，搜索，哈希算法，贪心算法，分治算法，动态规划，回溯算法，字符串匹配算法
（知识是一点一点积累，我也很想快点知道这些具体的东西，但是先确定好框架，知道要学什么，再来学习也只不过是：磨刀不误砍柴工）

趣谈网络原理

第一板块二知识点：
1、网络上跑的包都是完整的，可以有下层没上层，但不可能有上层没下层
2、二层、三层设备：这些设备处理的也是完整的包，只是程序不同，二层设备解析MAC层，看看是转发、丢弃还是自己留着，三层设备就是处理二层设备处理之后的包，然后解析IP层，看看是留下，丢弃还是转发
3、不能比喻为层层封装的比喻都是不恰当的，自己想一个贴切的例子：MAC（IP（TCP（HTTP（正文））））像俄罗斯套娃一样，越高层越在里面
4、评论精华+自己总结：
包在到达目的地址（国家）时，是不知道目标的MAC地址的，而是大吼谁的IP是XXXX，然后目标IP返回一个MAC地址（ARP协议），所以包在传递过程中MAC会变，但目的IP不会；如果是本地通信，则可以自己在自己的网络范围大吼目标IP（ARP协议），或者甚至可以直接靠MAC直接通信

最后配上极客时间的图文解析（大家有理解得不一样的，欢迎评论）：

讲解：
当一个网络包从一个网口经过的时候，你看到了，首先先看看要不要请进来，处理一把。的网口配置了混杂模式，凡是经过的，全部拿进来。

拿进来以后，就要交给一段程序来处理。于是，你调用process_layer2(buffer)。当然，这是一个假的函数。但是你明白其中的意思，知道肯定是有这么个函数的。那这个函数是干什么的呢？从 Buffer 中，摘掉二层的头，看一看，应该根据头里面的内容做什么操作。

假设你发现这个包的 MAC 地址和你的相符，那说明就是发给你的，于是需要调用process_layer3(buffer)。这个时候，Buffer 里面往往就没有二层的头了，因为已经在上一个函数的处理过程中拿掉了，或者将开始的偏移量移动了一下。在这个函数里面，摘掉三层的头，看看到底是发送给自己的，还是希望自己转发出去的。

如何判断呢？如果 IP 地址不是自己的，那就应该转发出去；如果 IP 地址是自己的，那就是发给自己的。根据 IP 头里面的标示，拿掉三层的头，进行下一层的处理，到底是调用process_tcp(buffer) 呢，还是调用 process_udp(buffer) 呢？

假设这个地址是 TCP 的，则会调用process_tcp(buffer)。这时候，Buffer 里面没有三层的头，就需要查看四层的头，看这是一个发起，还是一个应答，又或者是一个正常的数据包，然后分别由不同的逻辑进行处理。如果是发起或者应答，接下来可能要发送一个回复
包；如果是一个正常的数据包，就需要交给上层了。交给谁呢？是不是有process_http(buffer) 函数呢？

没有的，如果你是一个网络包处理程序，你不需要有process_http(buffer)，而是应该交给应用去处理。交给哪个应用呢？在四层的头里面有端口号，不同的应用监听不同的端口号。如果发现浏览器应用在监听这个端口，那你发给浏览器就行了。至于浏览器怎么处理，和你没有关系。

浏览器自然是解析 HTML，显示出页面来。电脑的主人看到页面很开心，就点了鼠标。点击鼠标的动作被浏览器捕获。浏览器知道，又要发起另一个 HTTP 请求了，于是使用端口号，将请求发给了你。

你应该调用send_tcp(buffer)。不用说，Buffer 里面就是 HTTP 请求的内容。这个函数里面加一个 TCP 的头，记录下源端口号。浏览器会给你目的端口号，一般为 80 端口。

然后调send_layer3(buffer)。Buffer 里面已经有了 HTTP 的头和内容，以及 TCP 的头。在这个函数里面加一个 IP 的头，记录下源 IP 的地址和目标 IP 的地址。

然后调用send_layer2(buffer)。Buffer 里面已经有了 HTTP 的头和内容、TCP 的头，以及 IP 的头。这个函数里面要加一下 MAC 的头，记录下源 MAC 地址，得到的就是本机器的 MAC 地址和目标的 MAC 地址。不过，这个还要看当前知道不知道，知道就直接加上；不知道的话，就要通过一定的协议处理过程，找到 MAC 地址。反正要填一个，不能空着。

万事俱备，只要 Buffer 里面的内容完整，就可以从网口发出去了，你作为一个程序的任务就算告一段落了。

深入浅出计算机组成原理

入门三知识点：
首先附上一张极客时间老师的思维导图

导图解析（按顺序学习）

1、计算机的基本组成

学习计算机的硬件组成，是如何应用在冯.诺依曼体系结构上的，也就是：运算器，控制器，存储器，输入设备和输出设备，还需要了解计算机的两大核心指标：性能和功耗。

2、计算机的指令和计算

指令部分：搞明白我们每天撰写的代码是如何在计算机上运行起来的，而这一条条指令执行的控制过程，就是由控制器完成的。
计算部分：从二进制和编码入手，理解数据在计算机里面的表示，以及怎么从数字电路层面，实现加法、乘法，实现运算功能的ALU其实就是运算器。

3、处理器设计（CPU设计）

CPU时钟可以构造寄存器和内存的锁存器和触发器，搞明白为什么需要CPU时钟，以及寄存器和内存是由什么硬件组成，之后就可以看看数据通路——连接了整个运算器和控制器，并最终组成了CPU

4、存储器的原理

通过存储器的层次结构作为基础的框架引导，你需要掌握从上到下的 CPU 高速缓存、内存、SSD 硬盘和机械硬盘的工作原理，它们之间的性能差异，以及实际应用中利用这些设备会遇到的挑战。存储器其实很多时候又扮演了输入输出设备的角色，所以你需要进一步了解，CPU 和这些存储器之间是如何进行通信的，以及我们最重视的性能问题是怎么一回事；理解什么是IO_WAIT，如何通过 DMA 来提升程序性能。对于存储器，我们不仅需要它们能够正常工作，还要确保里面的数据不能丢失。于是你要掌握我们是如何通过 RAID、Erasure Code、ECC 以及分布式 HDFS，这些不同的技术，来确保数据的完整性和访问性能。

这只是一份单纯的导图，菜鸟看完也是一脸懵逼，很多名词完全不认识，但是我相信在后面一步一步的学习中，这个导图会越来越清晰的出现在各位以及菜鸟的脑海之中。（知识是一点一点积累，我也很想快点知道这些具体的东西，但是先确定好框架，知道要学什么，再来学习也只不过是：磨刀不误砍柴工）