110 一般警察特考二等 刑事警察人員數位鑑識組 電腦通訊(包括無線網路) 考古題詳解
第 一 題30 分
區域網路是在公司、學校、住宅等一定區域範圍內常見的網路型態，乙太網路是最為常見的區域網路技術，其標準為 IEEE 802.3，而 CSMA/CD 為 IEEE 802.3 之媒體存取控制（Media Access Control, MAC）機制。請回答以下問題：
(一) 假設在乙太網路中有工作站想要傳輸資料，請描述此工作站在傳輸資料之前所需採取之步驟及其目的為何？
(二) 承上題，若此工作站傳輸資料後檢測到資料發生碰撞，請描述此工作站所需採取之步驟及其目的為何？
(三) 承上題，此工作站若想再次獲得傳輸機會，請描述此工作站所需採取之步驟及其目的為何？
（每小題 10 分，共 30 分）
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核心觀念
本題考查傳統共享式乙太網路的 CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection，載波感測多重存取／碰撞偵測）機制。其運作重點是：先聽再傳、邊傳邊聽、碰撞即停止、退避後重傳。
CSMA/CD 用於共享傳輸媒介的半雙工乙太網路。現代交換式全雙工乙太網路通常不會發生碰撞，因此不使用 CSMA/CD。
解題方法
依工作站傳送資料的時間順序，分成「傳送前」、「碰撞後」及「再次競爭媒介」三個階段作答，並說明每個動作的目的。
（一）傳輸資料之前的步驟及目的
- 感測載波（Carrier Sense）：工作站先監聽共享媒介，確認目前是否已有其他工作站傳送訊號。
- 媒介忙碌時持續等待：若偵測到媒介忙碌，便延後傳送並持續監聽，避免與正在傳送的訊框重疊。
- 媒介閒置時開始傳送：媒介閒置後，工作站即可傳送資料；但因多個工作站可能同時判定媒介閒置，仍有碰撞可能。
- 傳送期間持續偵測碰撞：工作站一邊傳送、一邊監聽媒介，確認是否有碰撞發生。
**目的：**先確認媒介狀態以降低碰撞機率，並在傳送中偵測碰撞，使工作站能及時處理。
（二）傳送後偵測到碰撞的步驟及目的
- 立即停止傳送原資料：碰撞代表訊框已遭破壞，繼續傳送無法完成正常資料傳輸。
- 送出 jam signal（干擾訊號）：通知共享媒介上的其他工作站已發生碰撞，使其也能偵測到碰撞，不會誤以為訊框已正常傳送。
- 增加碰撞計數：記錄本次碰撞次數，供後續退避程序及重傳上限判斷使用。
第 二 題20 分
傳統的傳輸方式為一個通道上，同一時間只允許一個訊號進行傳輸。相反地，多工技術（Multiplexing）可讓更多的訊號在單一通道上進行傳輸，大幅提升傳輸的效能。請回答下列關於多工技術的問題：
(一) 請描述 FDM。
(二) 請描述 TDM。
（每小題 10 分，共 20 分）
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核心觀念
多工技術（Multiplexing）是把多個來源的訊號整合到同一傳輸媒介上，再於接收端分離還原。FDM 與 TDM 的主要差別，在於它們分別以頻率和時間區分各訊號。
（一）FDM：分頻多工
分頻多工（Frequency Division Multiplexing, FDM）將通道可用的頻寬切分成數個互不重疊的頻帶，分配給不同訊號使用。各訊號可在同一時間於不同頻率上傳輸；接收端再依頻率範圍將訊號分離。
為避免相鄰頻帶互相干擾，頻帶之間通常保留保護頻帶（guard band）。例如廣播系統可在不同頻率配置不同電台，各電台同時發送，接收端調至指定頻率即可收聽。
**解題要點：**FDM 的資源切分維度是頻率，特徵是「同時傳送、各占不同頻帶」。
（二）TDM：分時多工
第 三 題20 分
網路拓撲是指構成網路成員間連線的建構方式，依照網路拓撲架構的區別也會有不同的名稱和特點。常見的網路拓撲有：匯流排（Bus）拓撲、環狀（Ring）拓撲、星狀（Star）拓撲、網狀（Mesh）拓撲、樹狀（Tree）拓撲。請依據上述所出現的網路拓撲及其特性，回答下列問題並說明該拓撲之網路結構：
(一) 何種網路拓撲的運作方式為集中式管理，並且若是主節點失效，即會造成網路癱瘓？
(二) 何種網路拓撲中的資料流是沿著固定方向流動，並且任一節點發生故障時整體網路將會癱瘓？
(三) 在某個節點失效時，何種網路拓撲可透過跳躍方式來形成新的路由並將封包傳送至目的？
(四) 何種網路拓撲在運作時，若主幹纜線有一段區間發生障礙時，整體網路可能會癱瘓？
（每小題 5 分，共 20 分）
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核心觀念
本題考查五種常見網路拓撲的連線結構，以及節點或纜線故障對網路運作的影響。作答時，抓住題幹中的「集中管理」「固定方向」「跳躍繞送」及「主幹纜線」等關鍵描述，即可辨認拓撲。
解題方法與各小題解析
（一）星狀（Star）拓撲
星狀拓撲以集線器、交換器或其他中心設備作為主節點，各終端節點分別以連線接到中心設備，由中心設備集中轉送或管理通訊。若主節點故障，各節點之間失去共同的連接中心，網路便會癱瘓；若只是單一終端節點或其連線故障，通常只影響該節點。
**網路結構：**各節點以個別連線呈放射狀連接至中心節點。
（二）環狀（Ring）拓撲
環狀拓撲將各節點依序連接成封閉迴路，資料沿環路依固定方向傳送。傳統單環結構中，任一節點或連線故障，都可能中斷整個環路，使整體網路無法正常運作。
**網路結構：**每個節點連接前後相鄰節點，首尾相接形成環狀迴路。
（三）網狀（Mesh）拓撲
第 四 題20 分
繞徑（Routing）是網路層很重要的功能之一。在行動隨意網路（Mobile Ad Hoc Networks）中，繞徑協定（Routing Protocols）可以簡單區分為 Table-Driven 及 On-Demand 兩類。請回答下列問題：
(一) 請比較 Table-Driven 及 On-Demand 繞徑協定的優缺點。
(二) Table-Driven 及 On-Demand 繞徑協定，哪一類繞徑協定較適合用在行動隨意網路中？請說明理由。
（每小題 10 分，共 20 分）
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核心觀念
行動隨意網路（Mobile Ad Hoc Network, MANET）沒有固定基地台或中央路由器，節點同時擔任主機與路由器，並可隨時移動。因此，網路拓樸會改變，路由協定必須在「路由資訊更新成本」與「資料傳送所需時間」之間取捨。
- Table-Driven（表格驅動式、主動式）：各節點定期交換路由資訊，持續維護到其他節點的路由表。
- On-Demand（需求驅動式、反應式）：有資料要傳送時，才發起路由探索；找到路徑後再傳送，並在路徑失效時修復或重新探索。
解題方法
本題比較兩類協定時，從以下四個面向分析即可：路由資訊何時建立、控制封包負擔、首次傳送延遲、拓樸變動時的適應能力。第二小題再依 MANET 常見的移動性、頻寬與能源限制，判斷哪一類較適合，並說明適用條件。
（一）Table-Driven 與 On-Demand 的優缺點
| 比較面向 | Table-Driven | On-Demand |
|---|---|---|
| 路由建立方式 | 持續維護到其他節點的路由表，並定期交換更新資訊 | 僅在有資料要傳送時，才探索目的地路由 |
| 優點 | 路由通常已預先備妥，資料可迅速開始傳送，端到端延遲較低；適合傳送對延遲敏感或頻繁傳送的資料 | 不必持續維護所有目的地的路由，可減少平時的路由控制封包、頻寬與能源消耗；適合目的地較少或傳送較不頻繁的情形 |
| 缺點 | 即使沒有資料傳送，仍須定期更新路由；節點移動頻繁時，更新封包與路由重計算成本高，並可能因資訊過期而使用失效路由 | 首次傳送前須進行路由探索，會增加啟動延遲與控制封包；路徑失效時須修復或重新探索，資料傳輸可能中斷 |
| 拓樸變動的影響 | 須讓全網或相關節點得知變動，維護成本可能隨節點數與移動頻率上升 | 主要處理實際使用中的路徑； |
第 五 題10 分
IEEE 802.11 是目前無線區域網路主要採用的通訊協定，其中使用到 VCS（Virtual Carrier Sense）的技術，請描述 VCS 技術。
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核心觀念
IEEE 802.11 的媒體存取控制採用 CSMA/CA。工作站除了以實體載波感測（Physical Carrier Sense）判斷無線媒介是否忙碌，也使用虛擬載波感測（Virtual Carrier Sense, VCS）預留媒介使用時間。
VCS 的核心是網路配置向量（Network Allocation Vector, NAV）。工作站收到適用的控制或資料訊框後，會讀取其中的 Duration 欄位，依該欄位所表示的保留時間設定 NAV。只要 NAV 尚未歸零，工作站就把媒介視為忙碌，延後傳送。
解題方法
作答時可從「如何預留媒介、其他工作站如何避讓」兩方面說明：
- 傳送端欲傳送資料時，先送出 RTS（Request To Send），其中的 Duration 欄位表示後續交換所需的媒介時間。
- 接收端回覆 CTS（Clear To Send）。在可接收 RTS 或 CTS 的範圍內，其他工作站讀取訊框的 Duration 欄位，設定或更新自己的 NAV。
- 傳送端接著傳送 DATA，接收端回覆 ACK。相關訊框也會帶有 Duration 資訊，使其他工作站持續保留媒介。
- NAV 倒數期間，工作站延後傳送；