108 地方特考三等 資訊處理 資通網路 考古題詳解

核心觀念

本題考查交換式區域網路中的虛擬區域網路（VLAN），重點是它如何在交換器上劃分廣播網域，以及如何透過交換器間連線延伸 VLAN、透過路由器或第三層交換器讓不同 VLAN 通訊。本題不涉及法條。

VLAN 是將一台或多台交換器上的埠，依管理設定劃分成多個邏輯上的區域網路。即使使用者的設備連接在不同交換器，仍可被安排在同一個 VLAN；同一 VLAN 內的設備屬於同一個第二層廣播網域。

解題方法

依題目四個子題，分別說明 VLAN 的定義、建置目的、跨交換器延伸方式，以及跨 VLAN 通訊方式。判斷關鍵在於區分第二層交換與第三層路由：同一 VLAN 的延伸靠交換器間的 Trunk 傳送 VLAN 資訊；不同 VLAN 間的資料則須經由路由功能轉送。

（一）什麼是 VLAN？

VLAN（Virtual Local Area Network，虛擬區域網路）是以邏輯方式將交換式區域網路分割成數個獨立的網路。管理者可依交換器埠、使用者或設備等條件設定 VLAN 成員。

在第二層網路中，同一 VLAN 的設備可互相交換訊框，並共享該 VLAN 的廣播網域；不同 VLAN 則視為不同的第二層網路，彼此的廣播訊框不會直接轉送。

（二）建置 VLAN 之目的？

建置 VLAN 的主要目的如下：

1. 分隔廣播網域：限制廣播流量在所屬 VLAN 內傳送，避免廣播封包擴散到整個區域網路。
2. 提升網路管理彈性：可依部門、職務或服務需求分組，不必受限於設備的實體位置。
3. 增進安全性與隔離性：不同 VLAN 的設備在第二層彼此隔離；若要互通，可再透過路由設備設定存取控制。
4. 改善網路效能與流量管理：縮小廣播範圍，並可依不同 VLAN 規劃頻寬、服務品質或網路政策。

（三）同一 VLAN 如何跨兩個或多個交換器？

在交換器間建立 Trunk（中繼）連線，並設定允許通過的 VLAN。Trunk 可在同一條實體鏈路上承載多個 VLAN 的流量；

核心觀念

本題考查無線網路與通訊領域常見縮寫的英文全名，以及各技術或組織的用途。作答時應分辨它們所屬的層面：QPSK、FHSS、MIMO 是通訊技術；3GPP 是標準制定組織；MANET 是一種無線網路架構。

解題方法

依縮寫辨認其英文全名，再用一句話說明核心功能或運作方式。答題時宜指出技術的主要特性，避免只翻譯名稱而未交代用途。

各術語說明

（一）QPSK

• 英文全名： Quadrature Phase Shift Keying，正交相位移鍵控。
• 用意： 一種數位調變方式，以四種不同相位代表四種符號；每個符號可承載 $\log_2 4=2$ 個位元。相較於每符號承載 1 位元的 BPSK，在相同符號率下可傳送較多資料，常用於數位無線通訊。

（二）3GPP

• 英文全名： 3rd Generation Partnership Project，第三代合作夥伴計畫。
• 用意： 國際電信標準合作計畫，負責制定並維護行動通訊相關技術規格，涵蓋 3G、LTE、5G 等系統。它是制定標準的合作組織，不是單一的無線傳輸技術。

（三）MANET

• 英文全名： Mobile Ad Hoc Network，行動隨意網路（亦稱行動自組網路）。
• 用意： 由可移動的無線節點臨時組成，不必依賴固定基地台或集中式網路設備。節點除了傳送自己的資料，也可協助轉送其他節點的封包，因此網路拓樸能隨節點移動而改變。

（四）FHSS

核心觀念：​HTTP 串流是一種以 HTTP 傳輸連續或大型資料的方式。伺服器不必等到整個內容都準備完成，才一次送出完整回應；而是可將資料分成多個區塊，邊產生、邊傳送，接收端也能邊接收、邊處理或播放。

以影音串流為例，播放器收到足夠的影音資料後即可開始播放，不必先下載完整影片。HTTP 串流常見於影音播放、即時資料推送及大型檔案傳輸。

（二）HTTP 串流有哪些優點？

1. 較快開始使用內容：​接收端累積少量資料後即可開始播放或處理，不必等待整個檔案下載完畢。
2. 降低等待感受：​資料持續抵達並可立即使用，適合影音播放等需要連續呈現的服務。
3. 降低記憶體需求：​接收端可逐段處理資料，不必將完整內容全部載入記憶體。
4. 適合大型或持續產生的內容：​資料可在尚未全部產生時就開始傳送，適用於直播、事件訊息及大型檔案。
5. 可利用既有 HTTP 基礎設施：​可透過一般 Web 伺服器、代理伺服器及防火牆傳送，較容易整合至現有網路服務。

（三）試說明 HTTP 串流之運作方式。

解題方法：​依序說明用戶端提出請求、伺服器分段傳送、用戶端持續接收處理，以及傳輸結束或連線關閉。答題時要掌握「資料逐步送達、接收端逐步處理」這個核心。

核心觀念

區塊加密（Block Cipher）每次將固定長度的明文區塊加密成密文區塊。若區塊大小為 $n$ 位元，則單一區塊的輸入與輸出皆為 $n$ 位元。區塊加密本身只定義單一區塊的加密方式；要處理較長訊息，還須採用操作模式（mode of operation）串接各區塊。

本題著重兩個觀念：直接逐區塊加密會洩漏明文的重複模式；密文區塊連結模式（Cipher Block Chaining, CBC）則以先前的密文區塊干擾目前區塊的加密，使相同明文區塊在不同上下文中產生不同密文。

（一）區塊加密的缺點（8 分）

若將長訊息切成區塊後，各區塊獨立加密（即電子密碼本模式，Electronic Codebook, ECB），則同一把金鑰下有：

其中 $P_i$ 是第 $i$ 個明文區塊，$C_i$ 是對應密文區塊，$E_K$ 是金鑰 $K$ 下的區塊加密函數。

此作法的主要缺點如下：

1. 相同明文區塊會產生相同密文區塊。 若 $P_i=P_j$，則必有 $C_i=C_j$。因此，密文會保留明文中重複區塊的位置與頻率等模式。

2. 無法隱藏長訊息的結構。 對高度規律或重複內容的資料，觀察者即使不知道金鑰，也可能從密文中辨認重複圖樣或資料結構。例如影像以 ECB 加密後，輪廓可能仍可從密文圖樣中辨識。

3. 各區塊互不影響，缺乏跨區塊擴散。 每個區塊獨立加密，一個區塊的內容不會影響其他區塊的密文，因而不能藉由相鄰區塊的關係掩飾重複模式。

4. 區塊可被獨立替換或重排。 攻擊者可複製、刪除或調換密文區塊，而解密端仍會各自解出相應區塊；若上層沒有完整性驗證，接收端可能無法察覺訊息遭到修改。

（二）CBC 如何運作以改善缺點（12 分）

CBC 讓每個明文區塊先與前一個密文區塊做互斥或（XOR），再進行區塊加密。第一個區塊沒有前一個密文，因此使用初始向量（Initialization Vector, IV）作為起始值。

令 $C_0=IV$，則加密公式為：

解密公式為：

核心觀念

本題考查網域名稱系統（Domain Name System, DNS）的名稱解析流程，以及 DNS 伺服器的三種角色。DNS 是一套分散式、階層式的命名系統，主要將人類容易記憶的網域名稱解析為網際網路通訊所需的 IP 位址，也支援反向查詢及其他資源紀錄查詢。

解題方法

作答時可分成三個層次：先說明 DNS 要解決的問題，再依序描述使用者查詢名稱時的解析流程，最後按伺服器在階層中的職責分類。須注意「解析器」（resolver）通常代表用戶端或其代辦查詢的元件；題目所問的三大類伺服器，則是根名稱伺服器、頂級網域名稱伺服器與權威名稱伺服器。

（一）DNS 的任務（5 分）

DNS 的核心任務是建立網域名稱與 IP 位址之間的對應，讓使用者以易讀、易記的名稱存取主機，而不必直接記憶 IP 位址。例如，使用者輸入網域名稱後，DNS 可查得對應的 IPv4 位址（A 紀錄）或 IPv6 位址（AAAA 紀錄），供瀏覽器建立連線。

此外，DNS 也提供其他資源紀錄的查詢，例如郵件交換器紀錄（MX）、別名紀錄（CNAME）及名稱伺服器紀錄（NS）。因此，DNS 不只是「網域名稱轉 IP」，也是網際網路服務定位與管理所使用的分散式資料庫。

（二）針對一個使用者請求，DNS 如何運作？（6 分）

以使用者在瀏覽器輸入 www.example.com 為例，解析流程如下：

1. 檢查快取：瀏覽器或作業系統先檢查本機是否已有該名稱的有效 DNS 快取；若有，直接取得結果。
2. 詢問遞迴解析器：若本機沒有答案，作業系統將查詢交給設定的遞迴解析器，通常由網際網路服務提供者或組織網路提供。
3. 查詢根名稱伺服器：若遞迴解析器也沒有快取，便詢問根名稱伺服器。根伺服器不負責提供 www.example.com 的最終 IP，而會指引解析器前往 .com 頂級網域的名稱伺服器。
4. 查詢頂級網域名稱伺服器：解析器詢問 .com 的頂級網域名稱伺服器，取得 example.com 網域的權威名稱伺服器資訊。
5. 查詢權威名稱伺服器：解析器向 example.com 的權威名稱伺服器查詢 www.example.com，取得其 A 或 AAAA 紀錄等所需資料。