114 專技高考高等考試 資訊技師 網路原理與應用 考古題詳解
第 一 題20 分
TCP 與 UDP 是傳輸層（Transport Layer）協定。請寫出 TCP 與 UDP 分別是那三個英文字彙的首字縮寫，並闡述 TCP 與 UDP 的特性差異。另外，就「即時視訊會議」與「檔案下載」這兩個情境，說明如何選擇較合適的協定。
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核心觀念
本題考查 TCP 與 UDP 的全名、傳輸服務特性，以及如何依應用程式對「可靠性」與「即時性」的需求選擇傳輸層協定。
- TCP 是 Transmission Control Protocol，中文為傳輸控制協定。
- UDP 是 User Datagram Protocol，中文為使用者資料包協定。
兩者都使用埠號（port number）識別應用程式，但提供的傳輸服務不同。
解題方法
先比較兩種協定是否建立連線、是否提供可靠傳輸及流量控制，再將各情境的主要需求對應到適合的協定：檔案下載重視資料完整；視訊會議重視低延遲與即時播放。
| 特性 | TCP | UDP |
|---|---|---|
| 傳輸方式 | 面向連線，傳送資料前須建立連線 | 無連線，直接傳送資料 |
| 可靠性 | 以序號、確認回覆與重傳等機制，提供可靠、有序的位元組串流 | 不保證送達、不保證順序，也不負責重傳 |
| 流量與壅塞控制 | 提供流量控制與壅塞控制 | 協定本身不提供流量控制或壅塞控制 |
| 額外負擔 | 控制機制較多，標頭至少 20 位元組 | 標頭固定 8 位元組，控制負擔較低 |
第 二 題20 分
當一個組織獲配 IPv4 位址的一個網段，例如 ，網管人員會依照 CIDR/VLSM 原則完成組織的位址規劃。請寫出 CIDR 與 VLSM 分別是那四個英文字彙的首字縮寫，並闡述 CIDR/VLSM 原則。
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核心觀念
本題考查 IPv4 位址的階層式規劃，以及 CIDR 與 VLSM 的意義。IPv4 位址長度為 32 位元，斜線後的前綴長度表示網路位元數；例如 表示前 16 位元為網路前綴，後 16 位元供子網與主機位址使用。
- CIDR：Classless Inter-Domain Routing，無類別域間路由。
- VLSM：Variable Length Subnet Mask，變動長度子網路遮罩。
解題方法
CIDR 與 VLSM 都不受傳統 A、B、C 類別網路的固定遮罩限制，但側重的規劃層次不同。
CIDR 原則是以「網路前綴長度」表示位址區塊，不依類別網路固定切分。以 為例，該區塊共有 個位址。網路管理者可依需求，將此區塊切成較大的子網，或以不同前綴長度分配；路由器也可將具有共同前綴的路由彙整成較短的路由表項目，以提升位址使用效率並減少路由表規模。
第 三 題25 分
請闡述以下所列的網路領域專有名詞。每小題 5 分，共 25 分。
(一) QoS（Quality of Service）。
(二) VLAN（Virtual Local Area Network）。
(三) NAT（Network Address Translation）。
(四) MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）。
(五) ESS（Extended Service Set）。
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核心觀念
本題是網路名詞解釋題，重點在於說明各名詞的用途、運作方式與適用層次，並辨別容易混淆的概念：QoS 著重流量服務品質，VLAN 著重第二層網路分段，NAT 著重 IP 位址轉換，MQTT 是訊息傳遞協定，ESS 則是無線區域網路的擴充服務集合。
解題方法
每小題可依「定義 → 運作方式 → 主要用途或特性」作答。若能指出名詞所處的網路層次、解決的問題，以及一項代表性機制，便能呈現完整理解。
（一）QoS（Quality of Service）
定義與核心觀念： QoS 是網路對不同流量提供差異化服務品質的機制。它通常用頻寬、延遲、延遲抖動（jitter）與封包遺失率等指標描述網路服務表現。
運作方式與用途： 網路設備可依流量類型、來源、目的地或應用程式辨識封包，再以分類、標記、佇列排程、流量整形及壅塞管理等方式，讓重要或即時性高的流量優先取得網路資源。例如語音與視訊對延遲和抖動敏感，可優先傳送；大量檔案下載則可採一般優先級。
解題技巧： QoS 的關鍵是「管理資源、區分服務」，不是單純增加頻寬，也不代表所有封包都能同時獲得最高品質保證。
（二）VLAN（Virtual Local Area Network）
定義與核心觀念： VLAN 是在交換式乙太網路中，將同一實體網路切分成多個邏輯區域網路的技術。不同 VLAN 通常形成不同的第二層廣播網域。
運作方式與用途： 交換器可依連接埠、MAC 位址或其他設定將裝置指派至不同 VLAN。跨交換器傳送多個 VLAN 的流量時，常使用 IEEE 802.1Q 標籤辨識 VLAN。不同 VLAN 間的通訊須經由第三層路由設備或具路由功能的交換器轉送。
VLAN 可用來隔離部門或設備的廣播流量、改善網路管理，並以邏輯分區協助安全控管；但 VLAN 本身不等於加密，也不能取代完整的存取控制機制。
解題技巧： 記住 VLAN 主要是第二層的邏輯分段；跨 VLAN 通訊通常需要第三層路由。
（三）NAT（Network Address Translation）
定義與核心觀念： NAT 是在封包通過路由器或防火牆時，轉換 IP 封包標頭中來源或目的 IP 位址的技術，使內部網路與外部網路能以不同位址進行通訊。
運作方式與用途： 常見的來源 NAT 會將內部私有 IP 位址轉換為外部可路由的公有 IP 位址。若多台內部主機共用一個公有 IP，設備可進一步依傳輸層連接埠號建立對照，這種作法常稱為 PAT 或 NAPT。目的 NAT 則可將外部連線導向內部指定主機或服務。
NAT 可節省公有 IPv4 位址，並讓內部位址配置與外部位址分離；但 NAT 並非完整的安全機制，不能單靠位址轉換取代防火牆或存取控制。
第 四 題20 分
請比較 Wi-Fi、BLE、LoRaWAN、NB-IoT 在傳輸距離、功耗、延遲、吞吐量（throughput）以及部署成本上的差異，並針對「大樓能耗感測應用」提出技術選用建議與理由。
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核心觀念
本題考查短距離無線區域網路、低功耗個人區域網路、低功耗廣域網路與蜂巢式物聯網的取捨。比較時須同時看無線鏈路能力與整體部署方式；「距離越遠越好」不是單一選用原則，還要符合感測資料量、回報週期、電池壽命、室內涵蓋與建置成本。
下表列出典型特性，實際數值會隨頻段、發射功率、建築結構、裝置設定與網路營運方式而變動。
| 技術 | 傳輸距離（典型） | 功耗 | 延遲 | 吞吐量（throughput） | 部署成本 |
|---|---|---|---|---|---|
| Wi-Fi | 室內約數十公尺；受牆面與干擾影響 | 較高；持續連線或傳輸時耗電明顯 | 低，通常適合即時傳輸 | 高，遠高於一般感測資料需求 | 若既有 AP 與網路可共用，新增成本低；否則須布建 AP、供電與網路 |
| BLE | 個人區域網路尺度，常見約數公尺至數十公尺；部分版本與環境可更遠 | 很低，適合電池裝置 | 低至中；依連線參數、廣播間隔與閘道輪詢方式而定 | 低至中，足以傳輸小型感測資料 | 感測節點成本低；通常須有手機、閘道或集中器接收資料 |
| LoRaWAN | 廣域覆蓋；都市常見可達數公里，空曠環境可更遠 | 很低，適合低頻率、小封包回報 | 中至高；回報頻率、資料速率、重傳與終端類別均會影響 | 低，通常約數百 bps 至數十 kbps，依地區與無線參數而異 | 感測節點成本低；須自建閘道與網路伺服器，或使用既有公用網路 |
| NB-IoT | 蜂巢式廣域覆蓋，並具室內深度涵蓋能力；取決於電信業者基地台 | 低；睡眠與省電模式可延長電池壽命，但連線與弱訊號傳輸會增加耗電 | 中至高；深度涵蓋、重複傳送與省電設定會增加延遲 | 低至中，足以支援小型物聯網訊息 | 可省去自建閘道，但須有營運商涵蓋、模組及連線服務費 |
解題方法
先從應用需求判斷資料特性，再選技術：
- 感測資料量與回報頻率：電表、溫度、照明或空調狀態通常只需傳送小型讀值，且每隔一段時間回報，不需要 Wi-Fi 等級的高吞吐量。
- 供電方式：若節點有市電，Wi-Fi 的耗電負擔較容易接受；若使用電池，BLE、LoRaWAN、NB-IoT 的低功耗特性較有利。
- 大樓涵蓋與集中方式：確認感測點分布、樓層與牆體造成的遮蔽，以及既有 Wi-Fi、閘道或電信網路能否涵蓋。
- 部署成本：把感測器、閘道或 AP、網路連線、管理平台及長期服務費一起納入，而非只比較無線模組價格。
大樓能耗感測應用建議
第 五 題15 分
闡述何謂 SDN（Software-Defined Networking）？為何要分離控制平面（Control Plane）與資料平面（Data Plane）？其利弊為何？
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核心觀念
SDN（Software-Defined Networking，軟體定義網路）是一種將網路的控制邏輯與封包轉送功能分開設計的網路架構。控制平面負責決定網路流量應如何處理；資料平面則依照控制平面下達的規則，實際轉送或丟棄封包。
傳統網路設備通常在每台路由器或交換器內，同時執行控制平面與資料平面的功能。SDN 則將控制邏輯集中於一個或多個 SDN 控制器，並透過標準化介面管理底層轉送設備。控制器提供網路的集中控制視角，應用程式可透過北向介面提出網路需求，控制器則透過南向介面將轉送規則下達至設備。OpenFlow 是曾廣泛使用的南向控制協定之一，但 SDN 不等同於 OpenFlow。
解題方法
作答可依序說明「SDN 的定義與架構」、「分離控制平面與資料平面的理由」及「分離後的優缺點」，並指出集中控制帶來的效益與相應風險。
為何要分離控制平面與資料平面
- 提高網路可程式化與彈性：管理者可透過控制器與軟體調整轉送政策，不必逐台設備手動設定。
- 簡化管理與自動化：控制器掌握全網狀態，可集中推送規則、執行流量工程，並自動因應網路需求變化。
- 促進設備與控制邏輯解耦：轉送設備可著重封包處理，控制邏輯則由控制器或網路應用程式實作，有助於採用不同廠牌設備及開發新服務。
- 支援全網觀點下的決策：集中控制器可以根據多個設備的狀態制定一致的路由、存取控制與服務品質政策。
優點
- 集中管理：降低逐台設定的負擔，政策也較容易保持一致。
- 快速部署與調整：可由軟體更新轉送規則，提升網路變更的速度。
- 提高資源運用效率：控制器能以全網資訊安排路徑與頻寬，支援流量工程。