108 調查局特考三等 電子科學組 計算機概論 考古題詳解

核心觀念

本題考查樹與圖形的基本定義，以及雜湊表（Hash table）的查找效率。樹的分支度與高度須先明確採用的計算方式；圖形的廣度優先搜尋重點在「先訪問距離起點較近的頂點」；雜湊查找效率則受雜湊函數、負載因子及碰撞處理等因素影響。

（一）樹的分支度（Degree）

定義：​節點的分支度，是該節點所具有的子節點數；樹的分支度，則是樹中各節點分支度的最大值。

例如，若某節點有三個子節點，該節點的分支度為 3；若整棵樹中沒有節點的子節點數超過 3，則此樹的分支度為 3。葉節點沒有子節點，分支度為 0。

解題技巧：​留意「節點的分支度」與「樹的分支度」不同：前者計算特定節點的子節點數；後者取全樹的最大值。

（二）樹的高度（Height）

定義：​樹的高度是根節點到最深葉節點之間最長路徑的長度。若以路徑上的邊數計算，單一根節點的樹高度為 0；若以路徑上的節點數計算，則高度為 1。

作答時應說明採用的計數慣例。資料結構教材常以邊數定義高度，也有教材以層數或節點數表示；無論採用哪種方式，核心都是找出根到最深葉節點的最長路徑。

（三）廣度優先搜尋法（Breadth-first Search, BFS）

核心觀念：​BFS 從指定起點開始，依照與起點的距離由近至遠逐層走訪圖形。它使用佇列（Queue）​保存已發現但尚未走訪的頂點，遵循先進先出（FIFO）原則。

解題方法：

1. 將起點標記為已拜訪，並放入佇列。
2. 佇列不為空時，取出佇列前端的頂點並加以走訪。
3. 依圖形的鄰接關係檢查該頂點的鄰點；將所有尚未拜訪的鄰點標記為已拜訪，並依序放入佇列。
4. 重複上述步驟，直到佇列為空。

標記鄰點時就設為已拜訪，可避免同一頂點因不同路徑而重複入列。若圖形不連通，從單一起點執行 BFS 只會走訪該起點所在的連通部分；要走訪全圖，還須對其他尚未拜訪的頂點逐一啟動 BFS。

效率：​使用鄰接串列時，時間複雜度為 $O(V+E)$，其中 $V$ 是頂點數、$E$ 是邊數；使用鄰接矩陣時，通常為 $O(V^2)$。

核心觀念

本題考查三種常見的網路安全威脅，重點在辨認攻擊者如何影響系統，以及攻擊目標是可用性、身分或來源的可信度，還是大量受控主機的協同攻擊。這是資訊安全概念題，不涉及計算或法條。

解題方法

逐一說明名詞時，可依「定義、運作方式、造成的影響」作答：

1. 先說明攻擊的目的或特徵。
2. 再交代攻擊者如何實施。
3. 最後指出對系統或使用者造成的影響。

如此能清楚區分容易混淆的 DoS、Spoofing 與 Botnet。

（一）DoS attack（Denial of Service attack）

阻斷服務攻擊是攻擊者透過大量請求、惡意流量，或利用系統、網路服務的弱點，耗盡目標的頻寬、運算能力、記憶體或連線資源，使合法使用者無法正常使用服務。

例如，攻擊者持續向網站伺服器送出大量連線請求，導致伺服器忙於處理攻擊流量，無法回應一般使用者。DoS 的主要攻擊目標是資訊安全中的可用性。

若攻擊流量來自多台受控主機，並同時攻擊同一目標，則稱為分散式阻斷服務攻擊（DDoS）。DoS 著重於讓服務無法使用；攻擊是否由單一來源發動，並非定義上的必要條件。

（二）Spoofing

偽冒攻擊是攻擊者偽造或冒用網路通訊中的身分、來源或識別資訊，使接收端誤以為資料來自可信任的對象，或使網路系統依錯誤資訊進行判斷。

核心觀念

本題是申論題，考查乙太網路與藍牙的基本原理、運作方式、標準規格、網路拓樸及應用情境。作答時應以「標準與用途、傳輸媒介與拓樸、存取或連線方式、速率與特性」分別整理，並比較兩者的適用範圍。

解題方法

採用分項論述：先說明技術定位與標準，再交代如何傳輸與連線，最後補充特色與典型應用。乙太網路著重區域網路的有線資料傳輸；藍牙則著重短距離、低功耗的無線個人區域網路。避免只列規格名稱，應說明其代表的功能。

（一）乙太網路（Ethernet）（8 分）

1. 定義與標準 乙太網路是常見的區域網路（LAN）技術，標準由 IEEE 802.3 系列規範，涵蓋實體層與資料連結層的相關機制。乙太網路的網路介面通常使用 MAC 位址識別裝置。

2. 傳輸媒介與拓樸 傳統乙太網路使用同軸電纜，後來普遍改用雙絞線及光纖。早期常採匯流排拓樸；現代有線乙太網路多以交換器連接各節點，形成星狀拓樸。交換器依據 MAC 位址轉送乙太網路訊框。

3. 媒介存取方式 共用媒介的傳統乙太網路採用 CSMA/CD（載波感測多重存取／碰撞偵測）：傳送前先感測媒介是否忙碌，傳送時偵測碰撞；若發生碰撞，停止傳送並經退避後重送。現今交換式、全雙工乙太網路通常不會發生碰撞，因此不使用 CSMA/CD。

4. 資料單位與傳輸速率 乙太網路以訊框（frame）傳送資料，訊框包含目的與來源 MAC 位址、型態或長度欄位、資料及錯誤檢查碼等欄位。常見速率包括 10 Mbps、100 Mbps、1 Gbps、10 Gbps 及更高速率；實際速率取決於乙太網路規格與傳輸媒介。

5. 特性與應用 乙太網路普及、可靠、易於擴充，常用於辦公室、校園及資料中心的有線區域網路。以交換器建立的網路可分隔各連線的碰撞範圍，並可透過 VLAN 等技術進行邏輯分段。

（二）藍牙（Bluetooth）（8 分）

核心觀念

本題比較三種不同抽象層次的程式語言，重點在說明其資料表示、指令或敘述方式、流程控制、與硬體的關係、優缺點及應用。

由低至高可整理為：

類型	抽象層次	程式設計者主要描述的內容
組合語言	低階	處理器指令與暫存器操作
第三代程式語言（3GL）	高階、程序導向為主	如何依步驟完成運算
第四代程式語言（4GL）	更高階、偏向問題領域	要取得或完成什麼結果

世代名稱主要反映語言的抽象程度與程式設計方式，不代表新一代語言在所有工作上都必然取代前一代。

解題方法

依題目提示，對每一類語言都從四個面向作答：

1. 結構：資料如何表示，指令或敘述如何撰寫，如何控制流程。
2. 特色：抽象程度、可讀性、可攜性、執行效率及與硬體的關係。
3. 應用：適合解決哪些問題。
4. 例子：列出典型語言或語言家族，協助區別類型。

（一）組合語言（Assembly language）（8 分）

結構

組合語言是以助記符表示機器指令的低階語言。典型指令可概括為：

標籤　操作碼　運算元　註解

例如：

LOOP: ADD R1, R2
 CMP R1, R3
 JNE LOOP

其中，LOOP 是標籤，ADD、CMP、JNE 是操作碼，R1、R2、R3 是運算元；實際語法依處理器架構而異。

• 資料：直接操作暫存器、記憶體位址或常數；資料型態與儲存方式通常須由程式設計者明確掌握。
• 指令：助記符與特定處理器的機器指令對應，例如資料搬移、算術、邏輯及比較指令。
• 流程控制：以條件跳躍、無條件跳躍及呼叫／返回等指令控制執行順序，迴圈與條件判斷通常須明確組合指令完成。

特色與應用

組合語言與處理器架構密切相關，能精細控制暫存器、記憶體及硬體操作，適合需要精確控制或重視執行效率的程式。但程式碼較難撰寫、閱讀與維護，且通常不易移植到不同指令集的處理器。

常見應用包括作業系統與裝置驅動程式的部分程式、嵌入式系統、微控制器程式、硬體控制，以及對效能或資源使用有嚴格要求的程式片段。組合語言須經組譯器（assembler）轉換為機器碼。

（二）第三代程式語言（3GL）（8 分）

結構

第三代程式語言屬於高階語言，通常以接近人類閱讀習慣的語法表達運算與程序。一般會包含：

• 資料宣告：定義變數、常數、資料型態、陣列或記錄等。
• 運算與指令：以敘述表達指定值、輸入輸出及算術或邏輯運算。
• 流程控制：以順序、選擇與重複等結構控制執行流程，例如 if、while、for。
• 程序組織：以函式、副程式、程序或模組分解工作；

核心觀念

本題考查一個 C 語言加減運算指令，如何經由程式編譯、指令執行與數位電路運作，最後由硬體完成運算。作答時應由上而下說明整個轉換鏈：

$$\text{C 原始碼} \rightarrow \text{編譯與組譯} \rightarrow \text{機器指令} \rightarrow \text{CPU 取指、解碼與執行} \rightarrow \text{算術邏輯單元（ALU）} \rightarrow \text{加法器電路}$$

處理器通常以二進位補數表示整數；減法可轉換成加法，因此加法器能支援加、減兩種運算。

解題方法：由軟體層逐步追到硬體層

以 c = a + b; 為例。編譯器會依照變數型別、目標處理器及最佳化設定，將 C 語句轉換成目標平台的組合語言指令，例如載入 a、b，執行整數加法，再將結果存入 c。實際指令與暫存器配置會因處理器架構及編譯結果而異。

1. 編譯與產生機器碼

編譯器先分析原始碼的語法與語意，再進行必要的型別檢查、最佳化及指令選擇。組譯器將組合語言轉成機器碼；連結器則整合程式所需的程式碼與函式庫，產生可執行檔。程式載入記憶體後，CPU 才能取出並執行其中的機器指令。

2. CPU 取指與解碼

CPU 的控制單元依照程式計數器（PC）指向的位置，從記憶體或指令快取取出下一條機器指令，將指令載入指令暫存器並解碼。解碼結果決定要執行的操作、來源運算元與目的位置，並據此發出控制訊號。

3. 取得運算元並執行指令

控制單元安排 CPU 從暫存器或記憶體取得 a、b 的值，並將它們送至 ALU 的輸入端。若運算元原先在記憶體，通常須先載入暫存器；編譯器也可能利用暫存器配置，減少記憶體存取。

對加法指令，ALU 選擇加法功能，送出控制訊號啟動加法器電路。運算結果寫回指定暫存器，之後再依指令將結果存回記憶體中的 c。CPU 同時更新程式計數器，繼續執行後續指令。

加法與減法如何由電路完成

二進位加法