109 地方特考三等 資訊處理 資通網路 考古題詳解
第 一 題20 分
(一) 資訊或封包從來源端傳送到目的端所花的時間，也就是網路延遲（delay or latency），造成網路延遲通常包含哪四種？請說明之。
(二) 四種延遲中，哪一種（或哪些）可能會隨時變動？為什麼？
(三) 假設有一個線路交換（circuit-switched）的網路，其傳輸路徑的資料傳輸率（data rate）為 。而在建立線路（setup）以及拆掉（teardown）線路的階段，其一個交換訊息需要 bits。假設通訊兩端距離 ，線路的傳導速度（propagation speed）為 。若一次連線只傳送 bits 資料量，整個過程從線路建立、傳送資料到線路拆掉，全部要花費多少時間？請列出你的計算過程。
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核心觀念
端到端網路延遲通常由四部分組成：
- 處理延遲（processing delay）：路由器或主機檢查封包標頭、判斷輸出路徑及進行錯誤檢查所需的時間。
- 排隊延遲（queuing delay）：封包等待使用輸出鏈路的時間；若前方有其他封包等待傳送，排隊時間就會增加。
- 傳輸延遲（transmission delay）：把封包的所有位元送上鏈路所需的時間。封包長度為 bits、鏈路傳輸率為 bits/sec 時：
- 傳導延遲（propagation delay）：訊號從鏈路一端傳到另一端所需的時間。鏈路距離為 、傳導速度為 時：
解題方法
(一) 四種網路延遲
依封包經過網路設備與鏈路的過程，分別計算處理、排隊、傳輸及傳導延遲，再加總為端到端延遲。題目所問的四種延遲即為上述四項。
(二) 會隨時變動的延遲
**排隊延遲會隨時變動。**它取決於封包抵達時，佇列中已有多少封包正在等待，以及封包抵達與鏈路傳輸服務的情形；網路流量改變時，等待時間也會跟著改變。
其他三種延遲在鏈路、封包長度與設備處理條件固定時，通常可視為固定值：處理延遲由設備處理時間決定；傳輸延遲由封包長度與資料傳輸率決定；傳導延遲由距離與傳導速度決定。
(三) 線路交換的總時間
第 二 題20 分
(一) 封包在網路傳輸時，封包遺失（packet loss）的原因有哪兩種？請各舉出一項常見的解決方法，並說明之。這些解決方法對應到 TCP/IP 協定模型各是哪一層（layer）？
(二) 在何種情況下，需要有媒體存取控制（MAC，Medium Access Control）協定？請舉出一個 MAC 協定，說明這個協定是如何來達成它的目的。
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核心觀念
封包遺失通常有兩類原因：
- 傳輸錯誤：封包在傳輸媒介上受到雜訊、干擾或衰減，造成位元錯誤，接收端因檢查未通過而丟棄封包。
- 網路壅塞：路由器或交換設備的封包佇列容量有限，流量過大時佇列滿載，新到封包會被丟棄。
處理方式可依原因分別採用錯誤控制與壅塞控制。題目也考查這些方法在 TCP/IP 協定模型中的層次，以及共用傳輸媒介時，如何透過媒體存取控制（MAC）協定協調傳送權。
解題方法
先區分封包遺失是「位元傳輸不可靠」還是「網路資源不足」，再各舉一種常見處理方法，並指出其所屬層次。接著說明 MAC 協定適用於多個節點共用同一傳輸媒介、需要協調誰能傳送的情況。
（一）封包遺失的原因與解決方法
| 封包遺失原因 | 常見解決方法 | TCP/IP 層次 |
|---|---|---|
| 傳輸錯誤 | 重傳機制：接收端以確認訊息（ACK）回覆成功收到的資料；若傳送端逾時未收到 ACK，或收到否定確認（NAK），便重新傳送封包。TCP 會以序號、確認與逾時重傳等機制提供可靠傳輸。 | 傳輸層 |
| 網路壅塞 | 壅塞控制：傳送端依網路狀況調整傳送速率，例如 TCP 透過壅塞視窗控制可在途資料量；偵測到壅塞時降低傳送速率，避免持續塞滿路由器佇列。 | 傳輸層 |
傳輸錯誤也能由資料鏈結層以錯誤偵測及重傳處理，例如區域網路鏈結上的 ARQ；但若題目要求由 TCP/IP 模型說明常見端對端解法，TCP 的重傳與壅塞控制均屬傳輸層。資料鏈結層的錯誤偵測（如 CRC）能發現錯誤，但單靠偵測並不等同於可靠重傳。
（二）MAC 協定的使用情況與例子
第 三 題20 分
(一) 一般來說，5G 行動網路有三大特點：大頻寬、低延遲與多連結。請針對每個特點，各舉一個應用例子，說明它們確實需要這個特點，並解釋如果沒有這個特點，那這個應用又會如何？請就重點說明之。
(二) 關於蜂巢式的行動通訊網路，請比較大蜂巢與小蜂巢基地台佈建的各自優點與其理由。請詳述之。
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核心觀念
本題考查 5G 行動網路的三項主要能力，以及蜂巢式網路中大蜂巢與小蜂巢基地台的部署取捨。
- 大頻寬：提高單位時間可傳送的資料量，適合大量資料或高畫質影音傳輸。
- 低延遲：縮短資料從來源送至目的地並取得回應所需的時間，適合需要即時反應的應用。
- 多連結：提高單位區域可同時連接的裝置數量，適合大量裝置密集連網的情境。
- 蜂巢式佈建：將服務區域劃分為多個小區（cell），由基地台提供無線服務。大蜂巢覆蓋範圍較大；小蜂巢覆蓋範圍較小，通常部署於人口或流量密集處，以增加局部容量。
解題方法
第一小題可依序說明「網路特點、需要該特點的應用、缺少該特點的影響」。應用例子要能對應到特點本身：大量資料傳輸對應大頻寬，即時控制對應低延遲，密集裝置連網對應多連結。
第二小題則從「覆蓋範圍、基地台數量、容量、建置與維運成本、頻率重複使用」比較。大蜂巢適合廣域覆蓋；小蜂巢適合補足熱點區域容量，兩者可依地區需求搭配建置。
（一）5G 三大特點與應用
1. 大頻寬：高畫質影音串流
例如在行動網路上觀看 4K 或 8K 影片。高解析度影片每秒需傳送大量影像資料，因此需要較大的頻寬，才能維持畫面品質並減少緩衝等待。
若沒有足夠頻寬，影片可能需降低解析度、畫面停頓，或等待緩衝完成後才能繼續播放。大頻寬的重點是提升資料傳輸能力；它本身不代表網路延遲一定較低。
2. 低延遲：遠端即時操控設備
例如透過行動網路遠端操控機器人或工業設備。操作者的控制指令必須迅速送達，設備回傳的影像或狀態也需即時抵達，才能讓操作者依當下狀況調整動作。
若延遲過高，操作者看到的狀態會落後於設備實際狀態，控制指令也會晚到，可能造成操作失準、反應不及或安全風險。此應用要求低延遲，是因為控制與回饋必須及時；單純提高頻寬不能取代低延遲。
3. 多連結：智慧工廠大量感測器連網
例如工廠內大量溫度、震動、位置與設備狀態感測器，同時透過行動網路回傳資料。此情境的關鍵在於同一服務區域內有許多裝置必須同時連線，而非每個裝置都傳送極大量資料。
若缺少足夠的連線容量，部分裝置可能無法順利連線、資料回報延遲，或必須透過閘道器集中轉送，增加網路管理負擔。多連結強調的是支援大量裝置同時連線，不等於每個裝置都能以高頻寬傳輸。
第 四 題20 分
【題組共用題幹】
下圖是某個企業裡四個組織（organization）的網路部署圖，其中組織 1 的子網路網域為 ，組織 2 為 ，組織 3 為 ，組織 4 為 。
而路由器 R1 的轉發表（forwarding table）依目的地的網域網址（network address/mask）所對應到的介面（interface）如下：
Forwarding table for R1
| Network address/mask | Next-hop address | Interface |
|---|---|---|
| ---------- | m0 | |
| ---------- | m1 | |
| ---------- | m2 | |
| default router | m3 |
(一) 請問 R2 的 forwarding table 內容應該是什麼？
(二) 如果今天路由器 R2 收到一個封包，其目的地位址是 。依據(一)的結果，請問 R2 是如何處理這個封包，以決定該往哪個介面（interface）轉發？請詳細說明之。
(三) 如果 R2 收到的封包，其目的地是 ，那此封包又是如何被處理，以能順利被轉發到目的地？請詳細說明之。
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核心觀念
本題考查子網路範圍判斷、路由轉發表，以及最長前綴比對（longest prefix match）。路由器會比對封包目的 IP 與轉發表中的網路前綴，選擇符合目的位址且前綴最長的路由，再由該路由指定的介面轉發。
的子網路遮罩為 ，每個子網路有 個位址，因此第四個子網路 的範圍是 至 。
解題方法
由圖可知，R2 的 m0 連往 R1，m1 直連組織 4，m2 連往外部網路。組織 1 至組織 3 都接在 R1，因此 R2 要到這三個子網路時，須先經由 R1；組織 4 則由 R2 的 m1 直接連接。其他未列出的目的地，交由預設路由從 m2 送出。
（一）R2 的 forwarding table
| Network address/mask | Next-hop address | Interface |
|---|---|---|
| R1 | m0 | |
| R1 | m0 | |
| R1 | m0 | |
| —（直接連接） | m1 | |
| default router | m2 |
題圖未提供路由器間連線的 IP 位址，因此 next-hop 以相鄰路由器 R1 表示；組織 4 是直接連接的網路，不需指定 next-hop。
第 五 題20 分
(一) 假設某個網域的位址是 。請問這個子網路區塊的位址範圍是從多少到多少？總共有幾個 IP 位址？其網域遮罩（mask）為何？
(二) 假設某個企業總共獲得的 IP 區塊為 。欲分割成 8 個各 個 IP addresses，給其下的 8 個組織使用。請詳述你的分割法，並詳列 8 個區塊的 IP 起迄位址及遮罩。
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核心觀念
CIDR（無類別網域間路由）以「網路前綴長度」表示網路位址中，前幾個位元屬於網路部分。IPv4 位址共 位元，因此：
- 前綴為
/n時，網路遮罩有 個連續的 ，其餘為 。 - 每個子網路區塊包含 個位址。
- 區塊起點為網路位址，區塊終點為廣播位址；題目問 IP 位址總數時，計入區塊內的全部位址。
解題方法
（一）
/24 表示前 位是網路部分，遮罩為：
每個區塊的位址數為：
前 3 個八位元組固定為 14.12.72，最後一個八位元組可由 0 至 255，因此位址範圍是 14.12.72.0 至 14.12.72.255。
（二） 分成 8 個區塊
原區塊的位址數為：
每個組織分配 個位址，因此每個子網路的前綴長度為：
從 /20 切成 /24，每個子網路借用 個主機位元，故可切成：
題目只需其中 8 個。原區塊範圍為 16.12.64.0 至 16.12.79.255；每個 /24 區塊涵蓋一個第三個八位元組值，依序取 64 至 71 即可。每個區塊的遮罩均為 255.255.255.0。