108 調查局特考三等 資訊科學組 資通網路 考古題詳解

核心觀念

設定固定 IP 時，除了指定電腦的 IP 位址，還要讓電腦知道「本地網路的範圍」、「如何前往其他網路」以及「如何查詢網域名稱」。因此，常見且必要的網路參數包括：

• 子網路遮罩（Subnet Mask），也可用 CIDR 前綴長度表示，例如 /24。
• 預設閘道（Default Gateway）。
• DNS 伺服器位址（DNS Server），通常會設定主要與次要 DNS。

解題方法

依照電腦連上網路時的基本需求，逐一確認三件事：如何判斷目的地是否在本地網路、如何把封包送往外部網路，以及如何把網域名稱轉成 IP 位址。這三項需求分別對應子網路遮罩、預設閘道與 DNS 伺服器。

各項設定的用途

一、子網路遮罩

子網路遮罩用來區分 IP 位址中的網路部分與主機部分，讓電腦判斷目的 IP 是否位於同一個子網路。

若目的地與本機位於同一子網路，電腦會直接在區域網路中傳送封包；若目的地位於其他網路，則將封包交給預設閘道。

核心觀念

TCP 以序號與確認號追蹤雙向資料傳輸，並以 SYN、ACK 旗標完成連線建立。TCP 的序號以位元組為單位；建立連線時，SYN 會占用一個序號。

解題方法

依 TCP 標頭格式回答欄位長度，再按用戶端與伺服器的交換順序，說明每個封包的旗標、序號與確認號。

（一）欄位長度

• Sequence Number（序號）：32 位元。
• Acknowledgment Number（確認號）：32 位元。

（二）TCP 三向交握

設用戶端選定初始序號為 $x$，伺服器選定初始序號為 $y$。三個步驟如下：

核心觀念

此題考查網域名稱系統（DNS）。主機名稱如 abc.def.com 是便於人記憶的名稱；網路傳輸時，則需取得對應的 IP 位址。DNS 提供名稱與 IP 位址間的查詢服務。

解題方法

主機通常透過 DNS resolver 查詢 DNS。resolver 先檢查快取；若沒有可用紀錄，便依 DNS 階層查詢，取得該名稱對應的資源紀錄：

• IPv4 位址使用 A 紀錄。
• IPv6 位址使用 AAAA 紀錄。

DNS 一般使用 UDP 第 53 埠進行查詢；遇到資料量較大或區域傳送等情況，也會使用 TCP 第 53 埠。

解題技巧

看到「已知主機名稱，求 IP 位址」，直接聯想到 DNS 名稱解析；不要與已知 IP、查詢同一區域網路 MAC 位址的 ARP 混淆。

（二）由 IP 位址查詢區域網路內的 MAC 位址

核心觀念

此題考查位址解析協定（ARP）。在區域網路中，IP 位址屬於網路層位址，MAC 位址則是鏈結層位址。主機若要將封包交付給同一區域網路內的目的主機，必須取得該主機的 MAC 位址，才能組成鏈結層訊框。

解題方法

核心觀念

IEEE 802.11g 標示的 $54\text{ Mbps}$ 是無線區域網路的實體層（PHY）最高傳輸速率，不等於使用者實際取得的網際網路下載速度。實際速度會受到無線媒介共享、協定負擔、訊號品質、基地台負載，以及熱點後端網路等因素影響。

解題方法

作答時可由「無線連線本身」與「熱點連上網際網路的整體路徑」兩方面說明。端對端實際吞吐量受路徑中最慢環節限制，且無線鏈路標示速率中有部分容量用於控制、管理與錯誤處理，因此應低於 $54\text{ Mbps}$。

無線鏈路因素

1. $54\text{ Mbps}$ 是理論連線速率，不是有效資料速率 802.11g 採用 CSMA/CA，傳送資料前須進行媒介競爭；封包傳送期間還有前置碼、標頭、等待時間、ACK、退避時間等額外負擔。這些機制降低有效載荷所占比例，使應用程式可使用的吞吐量低於實體層速率。

2. 無線媒介由多個裝置共享 同一頻道上的其他使用者與裝置會占用傳輸時間。使用者越多，碰撞與等待競爭越頻繁，單一使用者可分得的傳輸資源越少。公共熱點尤其容易受到多人共用影響。

3. 訊號品質與距離影響調變速率 距離基地台較遠、障礙物遮蔽或訊號衰減時，接收端較難正確解碼資料。網卡與基地台會採取較低的調變與編碼速率，並可能重傳錯誤封包，因此實際吞吐量下降。

4. 干擾與封包重傳 802.11g 使用 $2.4\text{ GHz}$ 頻段，容易受到其他無線網路、藍牙及其他同頻設備干擾。干擾會增加錯誤與重傳，也可能使可用傳輸時間減少。

核心觀念

本題考查 NAT（Network Address Translation，網路位址轉換）的運作原理，以及它如何讓多台內部主機共用有限的 IPv4 公用位址。NAT 通常部署在內部網路與外部網路的邊界路由器或防火牆上，設備會在封包通過時改寫 IP 標頭中的來源或目的 IP 位址，並維護轉換表，使回程封包能送回正確的內部主機。

NAT 常搭配 RFC 1918 所定義的私有 IPv4 位址使用。私有位址可在內部網路重複使用，但不會在公用網際網路上直接路由；封包離開內部網路前，須由 NAT 設備轉換成可在外部網路路由的公用位址。

解題方法

作答時依序說明「內部位址如何轉出」、「轉換狀態如何記錄」及「回應封包如何轉回」，即可完整交代 NAT 的原理。以多台內部主機共用一個公用 IP 位址的常見情形為例：

1. 內部主機送出封包時，來源位址是私有 IP，例如 192.168.1.10。
2. 邊界 NAT 設備將封包來源 IP 改為自己的公用 IP，例如 203.0.113.5，並記錄轉換前後的位址資訊。
3. 外部主機回覆時，封包目的位址為 203.0.113.5。NAT 設備查詢轉換表，將目的位址改回 192.168.1.10，再轉送至內部主機。

若只有改寫 IP 位址，數台內部主機同時使用同一公用 IP 時，難以單靠位址區分各自的連線。因此實務上常使用 NAPT（Network Address and Port Translation），也稱 PAT：除了改寫 IP 位址，也改寫 TCP 或 UD