111 關務特考三等 資訊處理 資通網路 考古題詳解

核心觀念

本題考查 IPv4 CIDR、VLSM（可變長度子網路遮罩）及點對點鏈路的位址配置。

$214.97.254.0/23$ 的範圍為：

共有：

個 IP 位址。各子網路所需介面數為：

• A：256 個
• B：120 個
• C：128 個
• D、E、F：各 2 個

題目允許使用「CIDR 區塊扣除另一個 CIDR 區塊」的表示法，因此可配置非 $2^n$ 數量的位址。

解題方法

1. A 需要 256 個位址，使用 /24：

2. C 需要 128 個位址，使用 /25：

3. B 需要 120 個位址。先配置一個 /25，共有 128 個位址，再扣除 8 個位址的 /29：

4. D、E、F 為路由器間的點對點鏈路，各需要兩個介面位址，可使用 /31：

位址配置

依圖中順時針方向，A 為上方主機子網路；B、C 為下方兩個主機子網路。三條路由器間鏈路分別配置 D、E、F。

核心觀念

本題考查 CDN 利用 DNS 將內容提供商 X 的網域名稱，解析至第三方 CDN 業者 Y 的邊緣伺服器（Edge Server）的機制。

重點如下：

1. DNS 只負責將「主機名稱」解析成 IP 位址，不處理完整 URL 的路徑、查詢參數或影片檔名。
2. X 會將其影片服務網域的 DNS 設定，交由 Y 協助解析或透過 CNAME 指向 Y 的 CDN 網域。
3. Y 依據用戶端所在位置、網路狀況、伺服器負載等因素，動態選擇適當的 CDN 邊緣伺服器。
4. 用戶端最後連線的 IP 位址屬於 Y，但瀏覽器請求的服務名稱仍是 X 的網域名稱。

例如，使用者請求：

DNS 實際處理的主要是：

video.x.com

而 /movie/a.mp4 則由後續的 HTTP 或 HTTPS 請求處理。

DNS 攔截及重新定向過程

一、用戶端提出影片請求

用戶端主機欲取得 X 所提供的影片，輸入或連線至 X 的 URL，例如：

用戶端首先檢查本機的 DNS 快取。若快取中沒有 video.x.com 的有效解析結果，便向設定的遞迴 DNS 解析器（Recursive DNS Resolver）提出查詢。

查詢內容大致為：

請問 video.x.com 的 A 或 AAAA 記錄為何？

其中：

• A 記錄用於 IPv4 位址。
• AAAA 記錄用於 IPv6 位址。

二、遞迴 DNS 解析器向 X 的 DNS 伺服器查詢

若遞迴解析器沒有快取資料，便依 DNS 階層向上查詢：

1. 根 DNS 伺服器；
2. .com 頂級網域 DNS 伺服器；
3. x.com 的權威 DNS 伺服器。

在 CDN 架構下，X 的 DNS 設定通常會採取下列方式之一。

方式一：使用 CNAME 指向 Y 的 CDN 網域

X 的權威 DNS 伺服器不直接回覆 Y 的邊緣伺服器 IP，而是回傳類似下列的別名：

video.x.com CNAME video.x.cdn.y.net

這表示：

video.x.com

是：

video.x.cdn.y.net

的別名，遞迴 DNS 解析器必須繼續查詢後者的 IP 位址。

方式二：將 X 的 DNS 解析委由 Y 管理

X 也可以將特定子網域的 DNS 委派給 Y，或直接將該網域的權威 DNS 設定為 Y 所提供的 DNS 服務。此時，後續的解析政策由 Y 的 DNS 系統負責。

無論採用哪一種方式，目的都是讓 X 的網域名稱最後解析至 Y 所控制的 CDN 邊緣伺服器。

三、Y 的 DNS 系統選擇適當的邊緣伺服器

Y 收到對 video.x.com 的解析請求後，會使用全球負載平衡（Global Server Load Balancing, GSLB）或類似機制，選擇適當的 CDN 節點。

常見判斷因素包括：

• 用戶端或遞迴 DNS 解析器的地理位置；
• 網路延遲；
• ISP 或自治系統（AS）的網路拓撲；
• CDN 邊緣伺服器目前的負載；
• 伺服器是否正常運作；
• 該節點是否具有要求的內容；
• 網路壅塞情況；
• IPv4 或 IPv6 連線能力。

Y 的 DNS 伺服器可能回傳某一台邊緣伺服器的 IP，例如：

video.x.com A 203.0.113.20

也可能依不同用戶端位置，回傳不同結果：

臺灣用戶 → 203.0.113.20
日本用戶 → 203.0.113.35
美國用戶 → 203.0.113.80

因此，同一個 video.x.com 在不同地區進行 DNS 查詢時，不一定會得到相同的 IP 位址。

四、DNS 結果沿原路返回用戶端

Y 的 DNS 系統回覆 IP 位址後，遞迴 DNS 解析器會將結果快取一段時間，時間長短由 DNS 記錄的 TTL（Time To Live）決定。

接著，解析器將結果回傳給用戶端：

video.x.com → 203.0.113.20

用戶端因此認為 video.x.com 的 IP 位址是 203.0.113.20，但該位址實際上是 Y 的 CDN 邊緣伺服器。

這就是所謂的 DNS 重新定向：用戶請求的網域名稱仍然是 X 的網域，但 DNS 回傳的連線目標已被導向 Y 的 CDN 節點。

五、用戶端連線至 Y 的 CDN 邊緣伺服器

用戶端依解析結果，與 203.0.113.20 建立 TCP 連線；若使用 HTTPS，還會進行 TLS 交握。

後續的 HTTP 請求仍會保留 X 的服務名稱，例如：

GET /movie/a.mp4 HTTP/1.1
Host: video.x.com

使用 HTTPS 時，TLS 的 SNI（Server Name Indication）通常也會攜帶：

video.x.com

因此，Y 的 CDN 邊緣伺服器可依據 Host 標頭或 SNI 判斷：

• 此請求屬於哪一個內容提供商；
• 使用哪一組快取；
• 該內容的來源伺服器為何；
• 應套用哪些存取控制與流量規則。

核心觀念

本題考查不同層級繞送協定的分工：

• eBGP：不同 AS 之間交換路由資訊。
• iBGP：同一 AS 內的 BGP 路由器傳遞由 eBGP 學到的外部路由。
• RIP／OSPF：AS 內部繞送協定，負責計算到達下一跳或出口路由器的內部最短路徑。
• BGP 選路通常先比較政策、LOCAL_PREF、AS-PATH 等屬性；若仍相同，再依到達出口路由器的內部成本選擇「較近出口」，即所謂 Hot-Potato Routing。

（一）沒有 AS2 與 AS4 的實體連結

1. 路由器 1d 透過哪一種協定得知位址 $x$？

位址 $x$ 位於 AS4。

路由傳遞路徑如下：

AS1 的邊界路由器 1c 先透過 eBGP 從 AS3 得知 $x$，再透過 iBGP 將該外部路由通知 AS1 內的路由器 1d。

因此，路由器 1d 是透過：

得知位址 $x$。

OSPF 與 RIP 只負責 AS 內部路徑計算，不負責跨 AS 傳遞 $x$ 的 BGP 外部路由。

2. 轉送介面為 $I_1$ 或 $I_2$？

1d 要前往 AS3 的出口路由器 1c。

依圖中 AS1 的拓撲：

• 經由 $I_1$：$1d \rightarrow 1a \rightarrow 1c$
• 經由 $I_2$：$1d \rightarrow 1b \rightarrow 1c$

兩條路徑皆為 2 個內部鏈路，RIP 的跳數相同：

因此 RIP 無法單獨判定必須選 $I_1$ 或 $I_2$。在路由成本相同時，實際採用哪一條可能依路由器的等成本多重路徑設定、路由學習先後或實作的 tie-break 規則決定。

所以本小題的正確判斷是：

核心觀念

本題考查兩組觀念：

1. IPv4 與 IPv6 的封包分段（fragmentation）及重組（reassembly）責任差異。
2. 通道方案（tunneling）的封包封裝原理，特別是以 IPv4 網路承載 IPv6 封包的方式。

判斷重點是：

• IPv4：路由器可以分段，目的端負責重組。
• IPv6：只有來源端可以分段，中途路由器不得分段，目的端負責重組。
• Tunneling：主要是「封裝」而非「轉換」；IPv6 over IPv4 是將 IPv6 封包包在 IPv4 封包內傳送。

（一）IPv4 與 IPv6 的分段及重組差異

1. IPv4 的分段與重組

IPv4 封包標頭包含下列與分段有關的欄位：

• Identification：識別同一原始封包的所有分段。
• Flags：
• DF（Don’t Fragment）：禁止分段。
• MF（More Fragments）：表示後面仍有分段。
• Fragment Offset：表示該分段資料在原始封包中的位置，單位為 $8$ bytes。

當 IPv4 封包長度超過下一段鏈路的 MTU 時，IPv4 路由器可以將封包切割成多個分段。每一個分段都會具有自己的 IPv4 標頭，並保留相同的 Identification 值，再利用不同的 Fragment Offset 與 MF 值標示其位置及是否為最後一段。

例如，原始封包被切成三段時：

IPv4 的分段處理流程如下：

1. 來源端或中途路由器發現封包超過出口鏈路 MTU。
2. 若 DF 未設定，便將封包切割成數個分段。
3. 每一段分別加入 IPv4 標頭並傳送。
4. 目的端依 Identification、來源位址、目的位址及通訊協定等資訊辨認同一原始封包。
5. 目的端依 Fragment Offset 排列各分段，全部收到後重組為原始封包。
6. 若有任何分段遺失，通常無法完成整個原始封包的重組，並由上層傳輸協定處理重傳。

IPv4 的特點是「網路途中可以分段，目的端重組」。

2. IPv6 的分段與重組

IPv6 設計上取消 IPv4 標頭中的分段欄位，改以 Extension Header 中的 Fragment Header 表示分段資訊。

IPv6 Fragment Header 主要包含：

• Identification：辨識同一原始封包的各分段。
• Fragment Offset：指出分段資料在原始封包中的位置，單位同樣為 $8$ bytes。
• M flag：表示後面是否仍有分段。

IPv6 的重要規則是：

中途 IPv6 路由器不得對封包進行分段。

當 IPv6 封包超過路徑中某條鏈路的 MTU 時，路由器會丟棄該封包，並回傳 ICMPv6 Packet Too Big 訊息，通知來源端調整封包大小。來源端依據該訊息，使用較小的封包重新傳送；若來源端必須分段，則由來源端加入 Fragment Extension Header。

IPv6 的分段處理流程如下：

1. 來源端透過 Path MTU Discovery 得知路徑可接受的最大封包大小。
2. 若封包仍超過路徑 MTU，來源端先將封包分段。
3. 各分段加入 IPv6 Fragment Header。
4. 中途路由器只負責轉送，不執行分段及重組。
5. 目的端收到所有分段後，依 Fragment Offset 重新組合原始封包。

IPv6 的特點是「只有來源端可以分段，目的端重組，中途路由器不分段」。

3. IPv4 與 IPv6 的比較

（二）通道方案如何處理 IPv4 與 IPv6

1. 核心定義

通道方案（tunneling）是指：

在一種網路協定的封包外面，再加上另一種網路協定的標頭，使原本的封包可以穿越不支援該協定的網路。

考試中常見的情境是：

IPv6 網路被 IPv4 網路隔開，因此將 IPv6 封包封裝在 IPv4 封包中傳送。

此技術稱為 IPv6 over IPv4 tunneling。

嚴格而言，tunneling 並不是將 IPv4 封包內容轉換成 IPv6 封包，而是「IPv6 封包的封裝與解封裝」。真正涉及 IPv4 與 IPv6 位址格式轉換的技術，主要是 NAT64、DNS64 或 SIIT 等轉譯技術。

2. IPv6 over IPv4 的封裝流程

假設 IPv6 節點 A 要與 IPv6 節點 B 通訊，但兩者之間存在一段只支援 IPv4 的網路。

通道兩端設置支援雙協定的通道端點，例如：