112 調查局特考三等 資訊科學組 資通網路 考古題詳解
第 一 題20 分
(一) 假設鮑率（baud）一樣的情況下，使用 16-QAM（正交振幅調變，Quadrature Amplitude Modulation）的調變技術，其資料速率會是 QPSK（四相位偏移調變，Quadrature Phase Shift Keying）的幾倍？請說明理由，否則不予計分。
(二) 理論上，對於調變技術，若提升每個符號（symbol）負載的資訊量，可以提升資料速率，例如 256-QAM、1024-QAM……，為什麼在實務上無法無限增大這個符號負載的資訊量？
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核心觀念
數位調變的資料速率取決於符號速率（baud）與每個符號所承載的位元數：
其中 是資料速率（bit/s）， 是符號速率（baud）， 是調變星座點數。每個符號可表示 個位元。
解題方法
16-QAM 有 個星座點，每個符號可承載：
QPSK 有 個相位，每個符號可承載：
題目指定兩者的鮑率相同，因此資料速率比等於每個符號的位元數之比：
為什麼不能無限增加每個符號的資訊量？
第 二 題20 分
(一) 一個路由器的路由表有下列的無類別區間路由（CIDR：Classless Inter-Domain Routing）條目（entry）：
| 位址（address）／遮罩（mask） | 下一跳（next hop）或介面（Interface） |
|---|---|
| 162.53.40.0/23 | Router 1 |
| 136.45.56.0/22 | Interface 0 |
| 136.45.60.0/22 | Interface 1 |
| default | Router 2 |
若此路由器收到的封包，其目的地位址是：
(i) 136.45.57.14
(ii) 136.45.52.2
(iii) 162.53.56.7
那麼此路由器會分別如何轉發這些封包？需要詳細說明計算過程。
(二) 有一個路由器剛收到下列新的 IP 位址區塊：57.6.96.0/21、57.6.104.0/21、57.6.112.0/21 及 57.6.120.0/21。若它們對外出去的網路線是同一條線路，那麼這些路由器的路由表條目可以聚合（aggregated）嗎？如果可以聚合，聚合後的位址為何？需要詳細說明計算過程。
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核心觀念
本題考查 CIDR 位址範圍判讀、最長前綴匹配（Longest Prefix Match）與路由聚合。
/n表示網路前綴長度為 位元；IPv4 位址共 32 位元，網路位址剩餘的主機位元全為 0。- 路由器依目的位址查表時，若符合多筆路由，採用前綴最長的條目；若沒有符合的明確條目，則使用預設路由。
- 多個連續網路若可由同一個更短前綴完整涵蓋，且轉送方向相同，即可聚合成一筆路由。
解題方法
（一）依最長前綴匹配轉送
先由前綴長度求出每筆路由涵蓋的位址範圍，再檢查目的位址是否落在範圍內。
(i) 目的位址 136.45.57.14
路由 136.45.56.0/22 的遮罩是 255.255.252.0。第三個八位元組以 4 為區塊大小，因此其涵蓋範圍為：
136.45.57.14 落在此範圍內，故符合 136.45.56.0/22，轉送至 Interface 0。
(ii) 目的位址 136.45.52.2
136.45.52.2 不在 136.45.56.0/22（第三個八位元組 56–59）或 136.45.60.0/22（60–63）的範圍內，也不符合 162.53.40.0/23。
因此使用預設路由，轉送至 Router 2。
(iii) 目的位址 162.53.56.7
162.53.40.0/23 的遮罩是 255.255.254.0，其涵蓋範圍為：
第 三 題20 分
(一) 請詳細說明網路上的流量控制（flow control）與壅塞控制（congestion control）有何差異。
(二) 有一個 TCP 連線，其目前的壅塞視窗 值是 3000，接收視窗 值是 5000。若傳送主機已經傳送出 2000 bytes 而尚未得到確認回應（ACK），請問此傳送主機還可以再傳送多少 bytes？請詳細說明計算過程。
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核心觀念
流量控制（flow control）與壅塞控制（congestion control）都會限制傳送速率，但兩者處理的問題不同：
- 流量控制：避免傳送端送得太快，超過接收端的處理或緩衝能力。TCP 主要透過接收端公告的接收視窗
rwnd達成。 - 壅塞控制：避免網路中的路由器、鏈路或整體網路負載過高，造成佇列溢位、封包遺失或延遲增加。TCP 主要透過傳送端維護的壅塞視窗
cwnd調節傳送量。
TCP 實際可用的傳送視窗受兩者共同限制：
因此，rwnd 反映接收端可接受的資料量，cwnd 反映傳送端依網路狀況允許送出的資料量。
解題方法
第 四 題20 分
(一) 根據 TCP 協定，錯誤控制（error control）會在哪兩層協定（protocol layer）處理？請說明這兩層在處理錯誤控制時的主要不同點。
(二) 錯誤控制的機制之一，是採取自動重送機制，例如 STOP-AND-WAIT 協定，屬於這一類的機制。請說明自動重送機制的基本方法為何？請分別針對傳送方、接收方的機制說明。
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核心觀念
TCP 的錯誤控制會在資料鏈結層與傳輸層處理。兩層都能偵測傳輸中的錯誤，但責任範圍不同：
- 資料鏈結層：在相鄰節點之間，也就是單一鏈結上，偵測或處理訊框傳輸錯誤。常用循環冗餘檢查（CRC）偵測訊框是否受損；依鏈結層協定，也可能要求重傳。
- 傳輸層：在來源端與目的端的主機之間，提供端對端的可靠傳輸。TCP 使用檢查碼偵測區段錯誤，並透過序號、確認回應及逾時重傳等機制處理遺失、損毀或重複的資料。
解題方法
判斷錯誤控制所在層次，可從「誰負責修復」區分：資料鏈結層負責一段鏈結上的傳輸；TCP 所在的傳輸層負責整個端點間的傳輸。即使沿途各鏈結都各自執行鏈結層錯誤控制，仍不能取代 TCP 的端對端錯誤控制，因為資料仍可能在路由器間或端點處理過程中遺失。
自動重送機制
自動重送機制（Automatic Repeat reQuest，ARQ）的基本方法是：傳送方送出資料後等待接收方的確認回應（ACK）；收到正確確認才繼續傳送，若資料或確認回應遺失、資料受損，或在計時器期限內未收到確認，便重傳資料。STOP-AND-WAIT（停等）是其中一種基本形式，每次只傳送一個資料單位，待確認後再送下一個。
第 五 題20 分
某個機構（site）使用封包過濾（packet filter）的防火牆（firewall）來進行進出封包的過濾，如下圖所示。
目前其封包過濾表格如上圖所示，其中有四個條列規則，請說明這四個規則分別代表的意義為何？
（此題原卷文字擷取不全，圖示及封包過濾表格請參考原卷）
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核心觀念
本題考查封包過濾式防火牆如何依據封包標頭欄位進行篩選。每一條規則通常比對：
- Interface：封包進入或通過防火牆的介面。
- Source IP：來源 IP 位址。
- Source port：來源埠號。
- Destination IP：目的 IP 位址。
- Destination port：目的埠號。
*：萬用字元，代表該欄位不限制。
由圖可知：
- 介面 1 連接 Internet。
- 介面 2 連接機構內部 Site。
以下依封包過濾表的通常命題慣例，將表列規則解釋為「符合條件的封包予以阻擋」。
四個規則的意義
規則一
| Interface | Source IP | Source port | Destination IP | Destination port |
|---|---|---|---|---|
| 1 | 131.34.0.0 | * | * | * |
意義是：
從 Internet 端介面 1 進入，且來源 IP 屬於
131.34.0.0網路的所有封包，全部予以阻擋。
因為來源埠、目的 IP 與目的埠皆為 *，所以不論：
- 使用何種來源埠；
- 要傳送給哪一台內部主機；
- 使用哪一個目的服務埠；
只要來源屬於 131.34.0.0 網路，即符合此規則。
其中 131.34.0.0 應視為一個網路位址，實際涵蓋範圍仍須依該網路的子網路遮罩判定。
規則二
| Interface | Source IP | Source port | Destination IP | Destination port |
|---|---|---|---|---|
| 1 | * | * | * | 23 |
意義是：
從 Internet 端介面 1 進入，且目的埠號為 23 的所有封包，予以阻擋。
TCP/UDP 的目的埠 23 通常代表 Telnet 服務，因此此規則主要是禁止外部主機連線至內部 Site 的 Telnet 服務。
此規則不限制：
- 外部來源 IP；
- 來源埠；
- 內部目的 IP。
因此，外部任何主機只要嘗試連線至內部任一主機的 Telnet 服務，即會被封鎖。
規則三
| Interface | Source IP | Source port | Destination IP | Destination port |
|---|---|---|---|---|
| 1 | * | * | 194.78.20.8 | * |
意義是：