分析这个文件中的所有知识点，并详细解释说明举例。

### 文件《COMP9121 Assignment 2 solutions all questions.pdf》的知识点分析与详解

#### 1. 软件定义网络（SDN）
**知识点：**
- **传统非SDN路由器 vs SDN路由器**：传统非SDN路由器基于目的地转发数据包，无法实现负载均衡。而SDN路由器可以通过编程控制流量路径，实现灵活的负载均衡。
- **SDN交换表配置**：SDN交换表用于指定不同源和目的IP地址的数据包如何转发。

**示例：**
- **问题1.1**：传统非SDN路由器不能实现负载均衡，因为它们总是将相同目的地的流量发送到同一个下一跳。
- **问题1.2**：使用SDN时，交换表如下：

  Ingress Port | Source MAC | Dest MAC | Eth Type | VLAN ID | Source IP     | Dest IP       | IP Protocol | Source Port | Dest Port | Action
  ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------
  II1          | *          | *        | *        | *       | 11.11.11.0/24 | 11.11.44.0/24 | *           | *           | *         | Forward(II3)
  II1          | *          | *        | *        | *       | 11.11.22.0/24 | 11.11.44.0/24 | *           | *           | *         | Forward(II4)
  II2          | *          | *        | *        | *       | 11.11.33.0/24 | 11.11.44.0/24 | *           | *           | *         | Forward(II3)

#### 2. 传输控制协议（TCP）
**知识点：**
- **拥塞窗口大小变化**：TCP在检测到丢包后会调整拥塞窗口大小。如果是因为超时，则将拥塞窗口大小设置为1；如果是由于三次重复确认，则将拥塞窗口大小减半。
- **慢启动阈值（ssthresh）**：当拥塞窗口大小达到ssthresh时，从指数增长变为线性增长。

**示例：**
- **问题2.1**：第10轮次拥塞窗口大小减少到1，这是因为发生了超时。
- **问题2.2**：第1轮次的ssthresh是16段，因为在拥塞窗口大小为16时，从指数增长转为线性增长。
- **问题2.3**：假设第10轮次后没有丢包，从第12轮次到第25轮次的拥塞窗口大小分别为：4, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21。

#### 3. 估计往返时间（Estimated RTT）
**知识点：**
- **估计RTT计算**：通过加权平均法计算估计RTT，公式为 \( \text{EstimatedRTT}_i = (1 - \alpha) \times \text{EstimatedRTT}_{i-1} + \alpha \times \text{SampleRTT}_i \)，其中 \(\alpha\) 是平滑因子。

**示例：**
- **问题3.1**：计算第4个和第5个样本后的估计RTT：
- \( \text{EstimatedRTT}_4 = (1 - 0.125)^4 \times 100 + (1 - (1 - 0.125)^4) \times 110 \approx 104.138 \) ms
- \( \text{EstimatedRTT}_5 = (1 - 0.125)^5 \times 100 + (1 - (1 - 0.125)^5) \times 110 \approx 104.871 \) ms
- **问题3.2**：一般化解决方案：
- \( \text{EstimatedRTT}_n = (1 - \alpha)^n \times 100 + (1 - (1 - \alpha)^n) \times 110 \)
- **问题3.3**：当 \( n \) 趋向于无穷大时，\( \text{EstimatedRTT}_n \) 接近110 ms，这被称为指数移动平均。

#### 4. 超文本传输协议（HTTP）和TCP
**知识点：**
- **HTTP请求过程**：客户端请求网页，服务器返回主页面和对象。
- **TCP连接建立和数据传输**：包括握手时间和数据传输时间。

**示例：**
- **问题4**：假设学生号最后三位是123，每个对象需要1123个TCP段，总时间为：
- 主页面：2个RTT（握手1个RTT，主页面1个RTT）
- 对象1：1个RTT（握手）+ 26个RTT（传输）
- 对象2：1个RTT（握手）+ 26个RTT（传输）
- 总时间：(2 + (1 + 26) × 2) × 10 = 540 ms

#### 5. 网络地址转换（NAT）
**知识点：**
- **NAT表条目**：记录私有IP和公共IP之间的映射关系。
- **MAC地址识别**：确定客户端PC和NAT路由器接口的MAC地址。

**示例：**
- **问题5.1**：NAT表条目：

  Http:
  Private(LAN)   | Public(WAN)    | Marks
  -------------------------------------------------
  192.168.137.20 | 10.66.30.63    | 63677 | A1.html | 1 mark
  192.168.137.20 | 10.66.30.63    | 63678 | object of A1.html | 1 mark
  ...

- **问题5.2**：MAC地址：
- 客户端PC：3c:15:c2:db:0c:30
- NAT路由器WAN接口：54:bf:64:a1:ab:8c
- NAT路由器LAN接口：3a:00:25:f9:68:5c

#### 6. 点对点（P2P）和客户-服务器（C-S）分发
**知识点：**
- **最小分发时间**：计算P2P和C-S分发方式下的最小分发时间。

**示例：**
- **问题6**：假设文件大小为 \( 10^9 \) 字节，服务器上行速率为3.5 Mbps，第i个主机下行速率为0.5i Mbps，所有主机上行速率为1 Mbps。
- P2P分发时间：\( \max\left(\frac{10^9 \times 8}{3.5 \times 10^6}, \frac{10^9 \times 8}{0.5 \times 10^6}, \frac{10^9 \times 8 \times n}{\sqrt{3.5 + \sum_{i=1}^{n} 0.5i}}\right) \)
- C-S分发时间：\( \max\left(\frac{10^9 \times 8 \times n}{3.5 \times 10^6}, \frac{10^9 \times 8}{0.5 \times 10^6}\right) \)

#### 7. 跨层通信：路由、UDP/TCP、DNS/HTTP
**知识点：**
- **延迟计算**：计算客户端到各个服务器的一路延迟和总体延迟。

**示例：**
- **问题7**：假设各节点间延迟能量如下：
- 客户端到LC：4 ms
- LC到根服务器：47 ms
- LC到顶级域名服务器：42 ms
- LC到权威域名服务器：36 ms
- 客户端到Web服务器A：33 ms
- 客户端到Web服务器B：33 ms
- 总体延迟：258 + 132 + 66 + 258 + 132 = 846 ms

#### 8. RSA算法
**知识点：**
- **密钥生成**：选择合适的素数 \( p \) 和 \( q \)，计算 \( n \) 和 \( z \)，选择公钥 \( e \) 和私钥 \( d \)。
- **加密和解密**：使用公钥加密消息，使用私钥解密消息。

**示例：**
- **问题8.1**：选择 \( p = 11 \) 和 \( q = 13 \)，则 \( n = 143 \)，\( z = 120 \)。
- **问题8.2**：选择 \( e = 7 \)，计算 \( d = 103 \)，加密消息 \( m = 60 \) 得到 \( c = 135 \)。
- **问题8.3**：解密消息 \( c = 135 \) 得到 \( m = 60 \)。
- **问题8.4**：Trudy可以通过分解 \( n \) 来获取私钥 \( d \)，但在实际中，如果 \( p \) 和 \( q \) 非常大，分解 \( n \) 将非常困难。

#### 9. 哈希函数
**知识点：**
- **哈希碰撞**：找到一个nonce使得生成的哈希值具有特定前缀。
- **计算复杂度**：随着所需前缀长度增加，计算难度呈指数级增加。

**示例：**
- **问题9.1**：编写魔法句子并提交Python代码。
- **问题9.2**：记录找到nonce的时间。
- **问题9.3**：要求20个前导零的nonce比6个前导零的nonce计算难度大大增加。

#### 10. 防火墙配置
**知识点：**
- **安全策略**：定义防火墙规则以实现特定的安全策略。
- **状态无感知防火墙**：不跟踪连接状态，仅根据规则过滤流量。

**示例：**
- **问题10**：完成以下表格：

  Interface | Source IP  | Destination IP | Source Port | Destination Port | ACK | Action
  --------
  Eth0      | Zone 1     | Zone 2         | *           | 80,443           | *   | Allow
  Eth0      | Zone 1     | Zone 2         | *           | 21               | *   | Allow
  Eth1      | Ext        | Zone 1         | *           | *                | *   | Allow
  Eth1      | Zone 1     | Ext            | *           | *                | *   | Allow
  Eth2      | Zone 1     | 111.111.11.1   | *           | 80,443           | *   | Allow
  Eth2      | Zone 1     | 111.111.11.2   | *           | 21               | *   | Allow
  Eth2      | *          | *              | *           | *                | *   | Deny

以上是对《COMP9121 Assignment 2 solutions all questions.pdf》文件中的主要知识点及其示例的详细分析和解释。希望这些信息对你有所帮助！