電腦網路概論 考前準備

第 1 章　計算機網路與網際網路

【本章速覽】本章要帶走的六件事：① 協定的定義；② 封包交換與電路交換的差異；③ 四種節點延遲與公式；④ 流量強度 La/R；⑤ 瓶頸連結與產出率 min{…}；⑥ 五層協定堆疊、各層封包名稱與封裝。

1.1　什麼是網際網路

重要度 ★★☆　｜　來源：中1 p.6–19；英1 p.4–17

網際網路可以從兩個角度描述：一是組成它的軟硬體元件，二是它提供給應用程式的服務。考題常直接問這兩種角度各看到什麼。

基本元素

【考點】協定（protocol） 定義了兩個以上通訊實體之間交換訊息的格式與順序，以及在傳送、接收訊息或發生其他事件時要採取的動作。背誦時抓三個關鍵字：格式、順序、動作。

1.2　網路邊際

重要度 ★★☆　｜　來源：中1 p.20–47；英1 p.19–54

連線網路（access network）是把終端系統連到路徑上第一具路由器（邊際路由器）的實體連結。

連線網路比較

【考點】DSL 三個頻帶：0–4 kHz 雙向電話；4–50 kHz 中速上行；50 kHz–1 MHz 高速下行。

DSL 實際速率受限因素：業者的費率層級、住家到中央機房的距離、雙絞線線徑、電氣干擾。DSL 本來就是為短距離設計。

DSL 與纜線最關鍵的差別：DSL 是專用線路；纜線是共用廣播媒介。

【補充】家庭網路通常把寬頻數據機（纜線／DSL／FTTH）與路由器、WiFi 存取點結合。HiNet 光世代資費表（公告日期 2025/5/2）同時有對稱（如 1G/1G）與不對稱（如 100M/40M、16M/3M）方案，可當作「不對稱」的實例。

實體媒介

位元經由電磁波或光脈衝跨越實體媒介傳送。導引式媒介：訊號沿固體媒介前進（銅線、同軸、光纖）；非導引式媒介：訊號在大氣或外太空自由傳播（無線電、衛星）。

1.3　網路核心

重要度 ★★★　｜　來源：中1 p.48–74；英1 p.56–78

核心的兩大功能

封包交換

【例題】L＝10 Kbits，R＝100 Mbps。單一跳的傳輸延遲＝104 ÷ 108＝0.1 ms。

若路徑有 3 條相同的連結（2 具路由器），且忽略其他延遲，儲存轉送造成的端對端延遲＝3 × L/R＝0.3 ms。

電路交換

傳送前先建立端對端連線，路徑上的資源（緩衝區、傳輸速率）在整個通訊期間都被預約保留，傳送端能以受保障的固定速率傳輸。傳統電話網路是典型例子。連結中的迴路以兩種方式實作：

封包交換與電路交換比較

網路的網路：ISP 結構如何一步步形成

  1. 全部兩兩互連？ 數量級 O(N2)，無法擴展。
  2. 全部接到一家全球轉運 ISP：連線 ISP 是顧客，全球 ISP 是供應者，依流量付費。
  3. 有利可圖就會有競爭者：出現多家全球 ISP，它們彼此也必須互連。
  4. 區域 ISP 出現：連線 ISP 接區域 ISP，區域 ISP 接第一層 ISP。
  5. IXP 與對等：第三方建立網際網路互換點，讓多家 ISP 在此對等互連。
  6. 內容供應者網路：Google 等自建私有 TCP/IP 網路連接資料中心，盡量直接連低層 ISP，略過上層。

【考點】付費方向：連線 ISP → 區域 ISP → 第一層 ISP。第一層不付費給任何人。Google 仍會連到第一層 ISP，並就交換的流量付費。

1.4　延遲、遺失與產出率

重要度 ★★★　｜　來源：中1 p.75–96；英1 p.80–103

四種節點延遲

總節點延遲：dnodal = dproc + dqueue + dtrans + dprop

【易混淆】傳輸 vs 傳播是本章最常考的觀念。傳輸延遲看「封包多長、連結多快」，傳播延遲看「距離多遠、媒介是什麼」。

何者主導要看情境：同校園內 dprop 可忽略，同步衛星連結則達數百毫秒並成為主導項；dtrans 在 10 Mbps 以上通常可忽略，低速撥接傳大封包卻可達數百毫秒。

佇列延遲與流量強度

令 a＝封包平均抵達速率（封包/秒），L＝封包長度（bits），R＝傳輸速率（bps）。流量強度（traffic intensity）＝ La / R。

端對端延遲與 Traceroute

來源到目的地之間有 N−1 台路由器（N 條連結），網路暢通時（佇列可忽略）：dend-end = N (dproc + dtrans + dprop)。

產出率（Throughput）

【例題】10 組下載共用核心連結 R，Rs＝2 Mbps，Rc＝1 Mbps，R＝5 Mbps。

每組分到 R/10＝0.5 Mbps，所以產出率＝min{2, 1, 0.5}＝500 kbps。瓶頸不在連線網路，而在核心的共用連結。

若 R 遠大於 Rs 與 Rc，每組產出率就是 min{Rs, Rc}。

1.5　協定分層與服務模型

重要度 ★★★　｜　來源：中1 p.97–118；英1 p.105–124

每一層透過兩件事提供服務：(1) 在該層內執行某些動作；(2) 使用下一層提供的服務。各層協定合稱協定堆疊（protocol stack）。協定層可由軟體、硬體或兩者實作，並分散在終端系統、交換器等元件中。

網際網路五層協定堆疊

【考點】ISO/OSI 七層多了表現層（讓應用程式解讀資料意義，如加密、壓縮）與會議層（同步、檢查點、復原）。網際網路堆疊沒有這兩層，若需要就由應用程式自行實作。

裝置實作哪幾層：連結層交換器＝第 1–2 層（認得乙太網路位址）；路由器＝第 1–3 層（能執行 IP）；主機＝全部五層。這反映「把複雜度放在網路邊際」的架構觀點。

封裝（Encapsulation）

1.6　面臨攻擊的網路

重要度 ★★☆　｜　來源：中1 p.119–129（英文講義只在目錄列出）

網際網路會這麼脆弱，是因為它原本建立在「一群互信的使用者連接到透明的網路」的模型上，不需要安全性。

1.7　網際網路歷史

重要度 ★☆☆　｜　來源：中1 p.130–137

第 2 章　應用層

【本章速覽】本章要帶走的七件事：① socket 與「IP＋埠號」定址；② TCP 與 UDP 服務差異及應用選擇；③ HTTP 訊息格式、方法與狀態碼；④ 三種 HTTP 連線的 RTT 計算；⑤ Cookie 與 Web 快取計算；⑥ DNS 階層、遞迴與迭代查詢、資源紀錄；⑦ CDN 如何靠 DNS 導向使用者。

【補充】講義的目錄列出 FTP、電子郵件（SMTP、POP3、IMAP）、P2P、Socket 程式設計，但這份投影片沒有這些內容，本書因此不展開；實際講授的是 2.1 原理、Web/HTTP、DNS、CDN。考試範圍請向老師確認。

2.1　網路應用程式原理

重要度 ★★★　｜　來源：英2 p.2–27

開發應用程式與主從式架構

網路應用程式寫在終端系統上，不必為網路核心裝置寫程式，因為核心裝置不執行使用者應用程式；這也是應用程式能快速開發與擴散的原因。

伺服器（server）

用戶端（client）

Socket 與行程定址

傳輸層可提供的四類服務

TCP 與 UDP

TLS：替 TCP 加上安全性

應用層協定的定位

【思考題】思考題（講義 p.23–25、p.65）：選兩種應用分析傳輸需求並選擇 TCP 或 UDP。分析順序：遺失容忍度 → 產出率 → 時間敏感度 → 安全性 → 協定選擇。

【補充】上列內容是依講義需求表推導的參考答案，不是講義原文。作答時把「需求 → 選擇」的理由寫出來，比只寫協定名稱重要。

2.2　Web 與 HTTP

重要度 ★★★　｜　來源：英2 p.29–83（第四次小考標記在 p.84）

基本名詞

HTTP 與 HTTPS

【補充】講義 p.37 的圖以 TLS 1.2 為例：TCP 握手後依序是 Client Hello → Server Hello／憑證／Server Hello Done，再來是 Client Key Exchange／Change Cipher Spec／Finished → Change Cipher Spec／Finished，約多出 2 個 RTT。握手以非對稱加密交換 session key，之後的資料以對稱加密傳送。

HTTP 訊息格式

GET /index.html HTTP/1.1\r\n            ← 請求列（方法 URL 版本）
Host: www-net.cs.umass.edu\r\n          ← 標頭列
User-Agent: Mozilla/5.0 ...\r\n
Accept-Language: en-us,en;q=0.5\r\n
Connection: keep-alive\r\n
\r\n                                    ← 空行代表標頭結束
HTTP/1.1 200 OK                         ← 狀態列（版本 狀態碼 片語）
Date: Tue, 08 Sep 2020 00:53:20 GMT
Last-Modified: Tue, 01 Mar 2016 18:57:50 GMT
Content-Length: 2651
Content-Type: text/html; charset=UTF-8
\r\n
data data data ...                      ← 實體內容

方法

狀態碼

三種 HTTP 連線

RTT（round-trip time）：一個小封包從用戶端到伺服器再回來的時間，包含前面談過的所有延遲。

【例題】網頁含 1 個 HTML 與 3 個物件（講義 p.59–60），忽略傳輸時間：

非持續性：(RTT＋RTT) × 4 ＝ 8 RTT

持續性無管線化：(RTT＋RTT)＋3 RTT ＝ 5 RTT

持續性有管線化：(RTT＋RTT)＋RTT ＝ 3 RTT

同樣的公式：HTML＋10 張 JPEG，非持續性共開 11 條 TCP 連線，需 22 RTT。

Cookie：保存使用者狀態

HTTP 無狀態，但網站常需要辨識使用者以限制存取或提供個人化內容。Cookie 有四個元件：

  1. HTTP 回應中的 cookie 標頭列（Set-Cookie: 1678）
  2. 下一次 HTTP 請求中的 cookie 標頭列（Cookie: 1678）
  3. 使用者主機上由瀏覽器管理的 cookie 檔案
  4. 網站後端的資料庫

流程：首次造訪時伺服器產生 ID 並寫入資料庫，以 Set-Cookie 回傳；瀏覽器存入 cookie 檔；之後每次請求都帶上 Cookie，伺服器據此採取對應動作。使用者註冊後，網站可把 ID 連到個人資料，這就是「一鍵購物」的基礎。

Web 快取（代理伺服器）

代表原始伺服器回應 HTTP 請求的網路實體，有自己的磁碟並保存最近請求物件的副本。

  1. 瀏覽器與快取建立 TCP 連線，送出請求。
  2. 有副本：快取直接回傳。
  3. 沒有副本：快取對原始伺服器開 TCP 連線、發請求，收到物件後存一份，再回給瀏覽器。

好處：縮短回應時間（快取較近）；減少機構對外連結流量；讓資源較少的內容供應者也能有效傳遞內容。快取同時是伺服器（對用戶端）也是用戶端（對原始伺服器）。

範例一（p.74–77）

範例二（p.78–81）

【易混淆】為什麼使用率 0.97 就會延遲數分鐘？回到第 1 章的流量強度曲線：La/R 接近 1 時佇列延遲急遽增加。解題步驟固定為：① 算流量（請求率 × 物件大小）；② 算使用率；③ 判斷佇列延遲量級；④ 加總延遲。

條件式 GET

快取的副本可能過期，條件式 GET 讓快取確認物件是否為最新。請求帶 If-modified-since: <date>：

2.3　DNS 網域名稱系統

重要度 ★★★　｜　來源：英2 p.86–114（第五次小考標記在 p.115）

DNS 是什麼

為什麼不用單一伺服器

網域名稱結構

網域名稱以點分隔，由右往左讀。mcu.edu.tw：tw 是 TLD、edu 是第二層、mcu 是子網域。FQDN 是特定主機的完整名稱，由主機名稱與網域名稱組成，如 www.mcu.edu.tw。

DNS 伺服器階層

遞迴與迭代查詢

【例題】engineering.nyu.edu 的主機查 gaia.cs.umass.edu（講義 p.101）：

1 主機 → 本地 DNS（dns.nyu.edu）　2 本地 → 根　3 根回 TLD 位址

4 本地 → TLD　5 TLD 回授權伺服器位址

6 本地 → 授權（dns.cs.umass.edu）　7 授權回 IP　8 本地回主機

共 8 個訊息。若本地 DNS 已快取 TLD 位址，就能略過根伺服器。

DNS 快取

資源紀錄（RR）

格式：(name, value, type, ttl)。TTL 決定資源紀錄何時從快取移除。

【考點】同一別名可同時用於郵件伺服器與其他伺服器：查郵件伺服器用 MX，查其他伺服器用 CNAME。

DNS 訊息格式

查詢與回覆格式相同：標頭加四個區段。identification 是 16 位元編號，回覆沿用查詢的編號；flags 標示查詢或回覆、是否希望遞迴、是否可遞迴、是否為授權回覆。

實作工具

nslookup
> server 10.255.255.255    指定要查詢的 DNS 伺服器
> set q=mx                 查 MX 紀錄
> contoso.com.

知名公共 DNS：Google 8.8.8.8、8.8.4.4；Cloudflare 1.1.1.1、1.0.0.1；OpenDNS 208.67.222.222、208.67.220.220；AdGuard 94.140.14.14、94.140.15.15。

2.4　內容傳遞網路 CDN

重要度 ★★☆　｜　來源：英2 p.116–133

若只蓋一座巨型資料中心串流影片到全球，一旦資料中心或對外連結故障就無法服務，因此主要影音業者都使用 CDN：把內容快取在比原始伺服器更靠近使用者的代理伺服器。Web 主機保存原始檔案，CDN 快取這些檔案讓全球使用者更容易取得。

CDN 運作

CDN 必須攔截請求，才能 (1) 為該用戶端選擇合適的叢集，(2) 把請求導向該叢集的伺服器。多數 CDN 利用 DNS 攔截與導向。

  1. 瀏覽器向本地（遞迴）DNS 查詢 shop.example.com。
  2. 本地 DNS 向 Cloudflare 的授權 DNS 查詢（假設沒有快取，根與 TLD 步驟省略）。
  3. 授權 DNS 回覆 Cloudflare Anycast IP，本地 DNS 回傳 IP 並依 TTL 快取。
  4. 瀏覽器以 HTTPS 連到 Cloudflare CDN；必要時 CDN 才回源到原始伺服器。

叢集選擇策略

案例

第 4 章　網路層：資料層

【本章速覽】本章計算題最多。要帶走的七件事：① 轉送與繞送、資料層與控制層；② 最長前綴比對；③ IP 標頭每個欄位；④ IP 分割的長度、Offset、MF 計算；⑤ Checksum；⑥ CIDR 與子網路切割；⑦ 特殊位址、NAT、DHCP 四步驟。

【補充】講義沒有第 3 章（傳輸層）的檔案，因此本書從第 2 章直接接到第 4 章，章號維持與課本一致。

4.1　網路層概觀

重要度 ★★☆　｜　來源：英4 p.2–8、p.15–17

網路層把區段從傳送主機送到接收主機：傳送端把區段封裝成資料包，接收端把區段交給傳輸層。每台主機與路由器都有網路層；路由器檢查所有經過的 IP 資料包標頭，並把資料包從輸入埠移到輸出埠。

傳統逐路由器控制層：每台路由器內都有繞送演算法元件，彼此互動；SDN 軟體定義網路控制層：遠端控制器（伺服器）計算轉送表並安裝到路由器；路由器上有控制代理（CA）

服務模型

【考點】IP 是不可靠、無連線的資料包協定，提供 best-effort 服務：不保證送達、不保證時間與順序、不保證頻寬。封包可能損毀、遺失、亂序或延遲。每個資料包獨立處理，可走不同路徑，所以可能亂序。要可靠就搭配 TCP。

網路層的組成：IP 協定（資料包格式、定址、封包處理慣例）、ICMP（錯誤回報、路由器訊號）、路徑選擇演算法（繞送協定 OSPF、BGP 或 SDN 控制器）及轉送表。

4.2　路由器與最長前綴比對

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.9–13

路由器由輸入埠、高速交換結構（switching fabric）、輸出埠、繞送處理器組成。交換速率是封包從輸入移到輸出的速率；N 個輸入、每個線路速率 R 時，理想交換速率為 NR。

【考點】最長前綴比對：查轉送表時，使用與目的位址相符的最長位址前綴。

【例題】目的位址 11001000 00010111 00010110 10100001：只符合第 1 列 → 介面 0。

目的位址 11001000 00010111 00011000 10101010：同時符合第 2 列（24 位元）與第 3 列（21 位元），取最長 → 介面 1。

4.3　IP 資料包格式

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.14–37、p.51–53

資料包總長 20–65,535 bytes，其中標頭 20–60 bytes。

欄位由左至右、由上而下依序為：

【易混淆】三種單位最常被搞混：Header length × 4 bytes、Total length 直接是 bytes、Offset × 8 bytes。TTL 例子：TTL＝3 進 R1，出去變 2；進 R2 出去變 1；到 R3 減為 0 就丟棄。

MTU 與 IP 分割

【公式】分割計算四步驟

① 每片可放資料 ＝ MTU − 標頭 20，且除了最後一片外，必須是 8 的倍數。

② 片數 ＝ 總資料量 ÷ 每片資料量，無條件進位。

③ 第 k 片 Offset ＝ 前面所有片的資料量 ÷ 8。

④ 最後一片 MF＝0，其餘 MF＝1；Total length ＝資料量＋20。

【例題】IP 資料 5000 bytes（總長 5020），MTU 1500（講義 p.40–42）。每片資料 1480 bytes，Offset 每片加 185。

【例題】分割片還能再被分割（講義 p.38）。原資料 4000 bytes，ID＝14,567，Total length＝4020。

【易混淆】第 2.2 片雖然是第 2 片再分割的最後一塊，但它後面還有第 3 片，所以 MF 仍為 1。Offset 一律相對於原始資料包計算。

【實作】ping -l 1600 www.twnic.net.tw：ICMP 標頭 8＋資料 1600＝1608 bytes。乙太網路 MTU 1500 下分成 2 片，資料量為 1480＋128，Offset 為 0、185。

ping -l 3200 www.mcu.edu.tw：8＋3200＝3208 bytes，分成 3 片，資料量為 1480＋1480＋248，Offset 為 0、185、370。

Wireshark 篩選所有分割封包：ip.flags.mf == 1 or ip.frag_offset > 0

Checksum 計算

  1. 傳送端：Checksum 欄先填 0，把標頭每 16 位元一組相加（溢位要繞回加到最低位），再取 1 的補數填入。
  2. 接收端：把包含 Checksum 的整個標頭相加再取補數，結果為 0 代表無誤，否則丟棄。

接收端把這個 Checksum 一起加總，得到 11111111 11111111，取補數為 0，表示正確。

4.4　IP 定址

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.54–71

基本概念

【公式】/n 區塊速算

位址總數 ＝ 2(32−n)；可分配給主機的數量 ＝ 總數 − 2。

第一個位址是網路位址，最後一個位址是直接廣播位址，都不能指派給主機。

遮罩最後一個非 255 位元組：/25＝128、/26＝192、/27＝224、/28＝240、/29＝248、/30＝252。

區塊大小 ＝ 256 − 該位元組值，網路位址一定是區塊大小的倍數。

子網路切割

把主機位元改成網路位元，就能把一個區塊切成多個子網路：多借 k 個位元，得到 2k 個子網路。

【例題】130.34.12.64/26，要切成 4 個子網路（講義 p.67–68）。

後綴 6 位元，共 64 個位址；要 4 個子網路就借 2 位元，前綴變 /28，每個子網路 16 個位址。

【例題】ISP 擁有 200.23.16.0/20，切成 8 個 /23 給組織：Organization 0＝200.23.16.0/23、1＝200.23.18.0/23、2＝200.23.20.0/23……7＝200.23.30.0/23。每個區塊 512 個位址，第三個位元組每次加 2。

交換器、路由器與預設閘道

預設閘道（default gateway）是讓主機能連到其他網路的路由器。

4.5　特殊位址、路由聚合與私有位址

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.74–83、p.89

路由聚合（階層式定址）

CIDR 的優點之一：多個位址區塊可聚合成一個並配給一家 ISP，只要對外通告一條路由。

私有位址

私有位址不被全球路由辨識，只能單獨使用或搭配 NAT。

ISP 的位址從哪裡來

4.6　NAT 網路位址轉換

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.84–88

NAT 在私有與全球位址之間提供對映，讓內部使用私有位址、對外使用少數全球位址。站點必須透過一台具 NAT 能力的路由器連到網際網路。

LAN 側：192.168.1.1 : 50000；WAN 側：200.1.1.2 : 49000

4.7　DHCP 動態主機設定協定

重要度 ★★★　｜　來源：英4 p.90–95

主機加入網路時從伺服器動態取得 IP 位址：可續租；只在連線時持有，所以位址能重用；適合行動使用者。DHCP 伺服器通常與路由器放在一起，服務路由器連接的所有子網路。

【考點】四步驟口訣 DORA：Discover → Offer → Request → ACK，四個訊息都是廣播；前兩步在用戶端要重用先前位址時可省略。

DHCP 除了 IP 還給什麼：第一跳路由器位址、DNS 伺服器名稱與 IP、（子網路遮罩）。

封裝：DHCP 在 UDP 內，UDP 在 IP 內，IP 在乙太網路內；訊框廣播目的為 FFFFFFFFFFFF。伺服器埠 67、用戶端埠 68。

附錄 A　公式總表

附錄 B　中英術語對照

附錄 C　數字速查

附錄 D　模擬試題

以下題目依講義範圍自編，用來檢查理解，不代表實際考題。建議先遮住解答，一次寫完再對答案。

一、選擇題

  1. 下列何者與兩路由器之間的距離有關？（A）傳輸延遲（B）傳播延遲（C）處理延遲（D）以上皆是
  2. 連結層交換器實作協定堆疊的第幾層？（A）1（B）1–2（C）1–3（D）1–5
  3. 網路層的封包稱為？（A）訊息（B）區段（C）資料包（D）訊框
  4. 哪一種連線技術是共用廣播媒介？（A）DSL（B）纜線（C）專線（D）以上皆非
  5. TCP 不提供下列何者？（A）流量控制（B）壅塞控制（C）可靠傳輸（D）最低產出率保證
  6. DNS 使用的傳輸協定與埠號預設為？（A）TCP 80（B）UDP 53（C）TCP 443（D）UDP 67
  7. 主機對本地 DNS 伺服器的查詢通常是？（A）遞迴（B）迭代（C）廣播（D）匿名
  8. 快取副本未過期時，伺服器對條件式 GET 回覆？（A）200（B）301（C）304（D）404
  9. 負責存放「郵件伺服器正規名稱」的 RR 類型是？（A）A（B）NS（C）CNAME（D）MX
  10. IP 分割後的重組在哪裡進行？（A）第一台路由器（B）最後一台路由器（C）任何路由器（D）目的主機
  11. Header length 欄位值為 5，代表標頭長度？（A）5 bytes（B）20 bytes（C）40 bytes（D）60 bytes
  12. DHCP Discover 的來源與目的 IP 為？（A）0.0.0.0 → 255.255.255.255（B）伺服器 → 廣播（C）127.0.0.1 → 伺服器（D）0.0.0.0 → 伺服器

二、計算題

  1. 封包 1,500 bytes，連結 10 Mbps、長 2,000 km，s＝2 × 108 m/s。求傳輸延遲、傳播延遲及兩者總和。
  2. 封包平均每秒抵達 1,200 個，每個 1,000 bits，連結 1.5 Mbps。求流量強度，並判斷系統是否合理。
  3. 10 組下載共用核心連結 R＝10 Mbps，Rs＝4 Mbps，Rc＝2 Mbps。求每組產出率與瓶頸所在。
  4. 網頁含 1 個 HTML 與 5 張圖，求三種 HTTP 連線方式所需 RTT（忽略傳輸時間）。
  5. 機構每秒 20 個請求、平均物件 1 Mb，對外連結 25 Mbps。求無快取時的使用率，以及命中率 0.5 時的使用率。
  6. IP 資料 4000 bytes，MTU 1500。列出每片資料量、Total length、Offset、MF。
  7. IP 資料 1900 bytes，MTU 1000。列出每片資料量、Offset、MF。（注意 8 的倍數）
  8. ping -l 2000 在乙太網路上會分成幾片？各片 IP 資料量與 Offset 為何？
  9. 標頭欄位 HLEN＝7，Total length＝1000。求標頭長度、選項長度與資料長度。
  10. 192.168.10.37/27 的遮罩、網路位址、廣播位址、可用主機範圍與數量為何？
  11. 把 200.1.2.0/24 切成 8 個子網路，求新前綴、每個子網路位址數、第 3 個子網路的範圍。
  12. 把 200.23.16.0/24、200.23.17.0/24、200.23.18.0/24、200.23.19.0/24 聚合成一條路由。
  13. 用 4.2 節的轉送表，判斷目的位址 11001000 00010111 00011001 00000001、11001000 00010111 00010101 00000001、11001000 00010110 00000000 00000001 各走哪個介面。

三、問答題

  1. 說明封包交換相較於電路交換的優缺點。
  2. 為什麼 Web 快取能同時降低回應時間與機構對外流量？它帶來什麼新問題、如何解決？
  3. 為什麼 DNS 不採集中式設計？
  4. 說明 NAT 如何讓多台主機共用一個 IP。
  5. 連結層交換器與路由器有何不同？

解答

選擇題

1：B；2：B；3：C；4：B；5：D；6：B；7：A；8：C；9：D；10：D；11：B；12：A

計算題

  1. dtrans＝12,000 ÷ 107＝1.2 ms；dprop＝2 × 106 ÷ (2 × 108)＝10 ms；總和 11.2 ms。
  2. La/R＝(1,000 × 1,200) ÷ (1.5 × 106)＝0.8。小於 1，系統穩定，但已開始有明顯佇列延遲。
  3. 每組分到 R/10＝1 Mbps，min{4, 2, 1}＝1 Mbps；瓶頸在核心共用連結。
  4. 非持續性 2 × 6＝12 RTT；持續性無管線化 2＋5＝7 RTT；持續性有管線化 3 RTT。
  5. 流量 20 × 1 Mb＝20 Mbps。無快取：20 ÷ 25＝0.8；有快取：0.5 × 20 ÷ 25＝0.4。
  6. 每片最多 1480。三片資料 1480、1480、1040；Total length 1500、1500、1060；Offset 0、185、370；MF 1、1、0。
  7. 1000−20＝980，不是 8 的倍數，取 976。資料 976、924；Offset 0、122；MF 1、0。
  8. ICMP 8＋2000＝2008 bytes。分 2 片：1480、528；Offset 0、185。
  9. 標頭 7 × 4＝28 bytes；選項 28−20＝8 bytes；資料 1000−28＝972 bytes。
  10. 遮罩 255.255.255.224；區塊大小 32，37 落在 32–63；網路位址 192.168.10.32；廣播 192.168.10.63；可用 .33–.62，共 30 個。
  11. 借 3 位元得 /27；每個 32 個位址；第 3 個子網路 200.1.2.64 – 200.1.2.95。
  12. 第三位元組 16–19 為 000100xx，前 22 位元相同，聚合為 200.23.16.0/22。
  13. 第一個符合 00011*** → 介面 2；第二個符合 00010*** → 介面 0；第三個第二位元組不符 → 介面 3。

問答題重點

  1. 優點：依需求共用、頻寬分享好、簡單有效率、成本低、不必預約。缺點：延遲不固定且無保障，壅塞時會遺失，較不適合嚴格即時服務。
  2. 快取離用戶端近，命中時不必經過對外連結。新問題是副本可能過期，以條件式 GET（If-modified-since，未修改回 304）解決。
  3. 單點失效、流量龐大、距離遙遠造成延遲、維護困難。所以採階層式分散資料庫。
  4. 路由器把內部（私有 IP、埠）換成（全球 IP、新埠）並記入轉換表；回應抵達時依埠號查表換回。靠埠號區分不同主機的連線。
  5. 交換器在第 2 層，依 MAC 位址轉送訊框，連接同一子網路；路由器在第 3 層，依 IP 位址繞送，每個介面屬於不同子網路，並以最長前綴比對查轉送表。

附錄 E　講義疑點與不一致

整理時發現下列地方與計算結果或其他頁面不一致。本書正文採「本書處理」的方式；若考試依講義原文出題，請以老師說法為準。

範圍提醒

附錄 F　考前檢查清單

每一項都試著不看書說出來或算出來。做不到的，回到括號中的章節。

第 1 章

第 2 章

第 4 章