電腦通訊　申論題歷屆試題與參考架構

在多重存取（multiple access）的技術中，衝撞偵測（collision detection, CD）與衝撞迴避（collision avoidance, CA）兩種方式被普遍使用，以提升區域網路的傳輸效能。

（一）請敘述此兩種方式的基本工作原理。（8 分）

（二）請敘述此兩種方式各自適合的傳輸媒介，並解釋其原因。 （8 分）

（三）試以現有的區域網路標準來說明 CD 與 CA 的應用。（9 分）

（25 分）

（一）試述多工（multiplexing）與展頻（spread spectrum）之差異。 （10 分）

（二）敘述跳頻展頻 FHSS（Frequency Hopping Spread Spectrum）的工作原理。（10 分）

（三）一 FHSS 系統共有 8 通道，其跳頻碼有 30 位元，請問每週期此 FHSS系統會跳躍頻道幾次？（5 分）

（25 分）

滑動視窗（sliding window）是流量控制普遍使用的機制。

（一）請解釋 Go-back-N ARQ 中傳送端與接收端如何使用滑動視窗機制？（15 分）

（二）試論滑動視窗大小與 ARQ 傳輸效能的關係。（10 分）

（25 分）

網際網路的網路層 IP 提供最大努力的服務（Best Effort Service）。

（一）請敘述此 Best Effort Service 的內涵為何？（15 分）

（二）請申論為何 IP 的 Best Effort Service 可以提供網際網路極大容錯的能力。（10 分）

（25 分）

當你被指派一個任務去檢測網路上的封包（packet）時，請回答下列各問題：（每小題 12 分，共 24 分）

（一）針對 IP 的封包，請提出三個標頭欄位（header field），來進行封包檢測。

（二）請針對上述子題（一）所提出的欄位，說明如何檢測以及檢測的意義。

（24 分）

TCP（Transmission Control Protocol）是網際網路領域最重要的通訊協定之一，請回答下列各問題： （每小題 6 分，共 24 分）

（一）請回答 ISO 網路參考架構共有幾層架構？TCP 協定位於 ISO 網路參考架構的那一層？

（二） TCP 協定運作的目的是什麼？

（三）針對子題（二）的運作目的，請說明須透過 TCP 封包的那些標頭欄位來完成？

（四）接續子題（三），請說明如何完成？

（24 分）

請針對防火牆的四種型態，回答下列問題：（每小題 6 分，共 24 分）

（一）何謂「封包過濾防火牆」？

（二）何謂「電路閘道器」？

（三）何謂「狀態檢視防火牆」？

（四）何謂「應用層防火牆」？

（24 分）

無線網路的服務品質最主要由訊號強度來決定。考慮在一個開放空間（Open Space） ，訊號傳輸端與接收端距離 1 公尺的時候，定義出 one-meter path loss 的數值。這個數值等於「傳輸端功率（Pt） 」與「接收端功率（Pr） 」的比值，也就是 Pt/Pr。請回答下列問題： （每小題 7 分，共 28 分）

（一）何謂「分貝」？請用 Pt/Pr 為參數來寫出其定義之數學式子。

（二）如果訊號強度隨著距離平方成反比，而且 one-meter path loss 為10（分貝） 。請問當訊號傳輸端與接收端距離 10 公尺的時候，10-meter的 path loss 是多少分貝？

（三）承上述子題（二），請問當訊號傳輸端與接收端距離 1 公里的時候，1-kilometer 的 path loss 是多少分貝？

（四）如果訊號強度隨著距離立方成反比，而且 one-meter path loss 為10（分貝） 。請問當訊號傳輸端與接收端距離 1 公里的時候，1-kilometer的 path loss 是多少分貝？

（28 分）

區域網路是在公司、學校、住宅等一定區域範圍內常見的網路型態，乙太網路是最為常見的區域網路技術，其標準為 IEEE 802.3，而 CSMA/CD為 IEEE 802.3 之媒體存取控制（Media Access Control, MAC）機制，請回答以下問題：（每小題 10 分，共 30 分）

（一）假設在乙太網路中有工作站想要傳輸資料，請描述此工作站在傳輸資料之前所需採取之步驟及其目的為何？

（二）承上題，若此工作站傳輸資料後檢測到資料發生碰撞，請描述此工作站所需採取之步驟及其目的為何？

（三）承上題，此工作站若想再次獲得傳輸機會，請描述此工作站所需採取之步驟及其目的為何？

（30 分）

傳統的傳輸方式為一個通道上，同一時間只允許一個訊號進行傳輸。相反地，多工技術（Multiplexing）可讓更多的訊號在單一通道上進行傳輸，大幅提升傳輸的效能。請回答下列關於多工技術的問題：（每小題 10 分，共 20 分）

（一）請描述 FDM。

（二）請描述 TDM。

（20 分）

網路拓撲是指構成網路成員間連線的建構方式，依照網路拓撲架構的區別也會有不同的名稱和特點，常見的網路拓撲有：匯流排（Bus）拓撲、環狀（Ring）拓撲、星狀（Star）拓撲、網狀（Mesh）拓撲、樹狀（Tree）拓撲。請依據上述所出現的網路拓撲及其特性，回答下列問題並說明該拓撲之網路結構：（每小題 5 分，共 20 分）

（一）何種網路拓撲的運作方式為集中式管理，並且若是主節點失效，即會造成網路癱瘓？

（二）何種網路拓撲中的資料流是沿著固定方向流動，並且任一節點發生故障時整體網路將會癱瘓？

（三）在某個節點失效時，何種網路拓撲可透過跳躍方式來形成新的路由並將封包傳送至目的？

（四）何種網路拓撲在運作時，若主幹纜線有一段區間發生障礙時，整體網路可能會癱瘓？

（20 分）

繞 徑 （ Routing） 是 網 路 層 很 重 要 的 功 能 之 一 ， 在 行 動 隨 意 網 路（ Mobile Ad Hoc Networks） 中 ， 繞 徑 協 定 （ Routing Protocols）可以簡單區分為 Table-Driven 及 On-Demand 兩類。請回答下列問題：（每小題 10 分，共 20 分）

（一）請比較 Table-Driven 及 On-Demand 繞徑協定的優缺點。

（二） Table-Driven 及 On-Demand 繞徑協定，那一類繞徑協定較適合用在行動隨意網路中，請說明理由。

（20 分）

IEEE 802.11 是目前無線區域網路主要採用的通訊協定，其中使用到VCS（Virtual Carrier Sense）的技術，請描述 VCS 技術。（10 分）

（10 分）

請試述下列名詞之意涵：（每小題 5 分，共 20 分）

（一） ARQ（Automatic Repeat reQuest）

（二）公開金鑰密碼系統（Public Key Cryptosystems）

（三） CSMA/CA with RTS/CTS

（四） Datagram

（20 分）

Interleaving 的技巧與 FEC（Forward Error Correction）結合可以大大提升無線網路資料的容錯與更正能力。（每小題 10 分，共 20 分）

（一）請解釋 Interleaving 的技巧為何？為何它可以提升容錯與更正能力？

（二）若一封包長為 40 bytes（含檢查碼） ，而且其檢查碼可以更正 1 byte 錯誤，請設計一種交叉碼的傳送方法，以更正 10 bytes 長的 burst error，並畫出示意圖來解釋你的做法。

（20 分）

某子網路中的一部電腦 A，Class B IP 地址為 135.122.142.65，其網路遮罩是 255.255.255.224/27。

（一）此子網路的網路 ID 或 network ID 為何？請解釋。（6 分）

（二）請問此子網路最多可以為多少部電腦編固定地址？請解釋。（6 分）

（三）如果電腦 A 要送資料到 135.122.142.161，請問此傳輸需要透過伺服路由器轉送嗎？為什麼？（8 分）

（20 分）

網路入侵偵測系統（IDS）可以有效地偵測惡意的網路攻擊。（每小題 10 分，共 20 分）

（一）請敘述 IDS 與防火牆的不同。

（二）請敘述 IDS 中兩種方式，異常行為入侵偵測與錯誤行為入侵偵測的工作原理。

（20 分）

5G 行動網路大大改善 4G 行動網路的效能，吾人可以根據 Shannon’s Theorem 來討論提升網路效能的策略。

（一）試闡釋 Shannon’s Theorem 中決定網路效能的參數。 （10 分）

（二）若傳送端訊號源的傳送功率為 30 dBm，傳送端與接收端以一傳輸線連接，此連接線頻寬為 100 MHz，衰減為 10 dB，傳輸線的熱感雜訊為0.1 mW，請問此通道理論上最高的傳輸速率為何？（5 分）

（三）試以 Shannon’s Theorem 來論述至少三項 5G 的設計是如何有效的提升網路的效能？（5 分）

（20 分）

交換器（Switch）是辦公室常見的網路設備，該設備常會用到以下兩種協定： IEEE 802.1w Rapid Spanning Tree Protocol（RSTP）和 IEEE 802.1x port access protocol，請詳細說明這兩協定的用途與工作原理。（20 分）

（20 分）

ARP（Address Resolution Protocol）協定是網際網路上的重要協定，請詳述其工作原理，然後說明 ARP Proxy 的功用以及為何 IPv6 協定組中沒有 ARP 協定？（20 分）

（20 分）

DNS（Domain Name System）是網際網路運作上一個重要的服務，近年來為了增強 DNS 安全，普遍推廣 DNSSEC（DNS Security Extension standard）技術，請詳細說明該技術的功能及原理。（20 分）

（20 分）

網路掃描是駭客入侵的重要預備動作，所以網路管理者有必要了解相關的網路掃描技術。請詳述以下四種常見掃描的作法及使用時機。（20 分）

（一） Stealth scan

（二） Null scan

（三） ACK scan

（四） Idle scan

（20 分）

請列舉無線通信常見的傳輸問題（propagation problems）並說明其成因。（20 分）

（20 分）

假如我們有一個 1 MHz 頻寬的頻道，此頻道的信雜比（SNR: signal-to-noise ratio）是255。利用 Shannon 以及 Nyquist theorem 計算，可以得到的最大資料速率約為多少bps？（8 分）以及要多少個信號層級數(signal levels)才能達到？（7 分）Shannon theorem：資料速率 = 頻寬 × log2(1+ SNR) Nyquist theorem：資料速率 = 2 × 頻寬 × log2(信號層級數)

（15 分）

（一）假設使用者的資料總共有 x bits，要在一個封包交換（packet switching）的網路，於一個 k 跳（k-hop）的路徑上傳送。假設每個封包大小只能含有資料 p bits 以及標頭（header）h bits。其中，x >> p + h。每個 hop 的傳送速率為 b bps，若只考慮傳輸延遲（transmission delay），並忽略傳播延遲（propagation delay）、等候延遲（queuing delay）以及處理延遲（processing delay）。則：總共延遲（total delay）為多少？（10 分）當 p 為多少時，此時的總共延遲為最小？（5 分）

（二）請說明 datagram 封包交換（packet-switched）網路的特性；（6 分）並說明相對於線路交換（circuit-switched）的優點與缺點。 （4 分）

（25 分）

（一）給兩個理由，說明為什麼無線區域網路不能適用 CSMA/CD？（6 分）

（二）在 IEEE 802.11 的協定裡，有各種長度的 IFS：PIFS、DIFS、SIFS，請詳述其各自的用途。（9 分）

（三）在 IEEE 802.11 的協定裡，RTS/CTS 的主要目的為何，請詳述。（5 分）107年公務人員特種考試警察人員、一般警察人員考試及 全一張107年特 種 考 試 交 通 事 業 鐵 路 人 員 考 試 試 題 （背面）考 試 別：一般警察人員考試等 別：二等考試類 科 別：刑事警察人員數位鑑識組

（20 分）

假設我們有四個節點的拓樸，以及各個節點的 distance-vector 路由表（距離成本，下一個節點）如下：假設某種原因，節點 A 與 D 的距離突然從 6 變成是 1，則這個變動的訊息，如何一步一步的傳遞出去，直到所有節點的路由表都完成更新，得到正確的結果。請詳述每個步驟並說明之。（20 分）

（20 分）

（一）考慮一個 stop-and-wait ARQ 的策略，為達到封包的錯誤控制（error control），所傳送的封包不使用序號(sequence number)加註，而是用該封包重送的次數作加註，也就是 0 代表第一次傳送該封包，1 代表第一次重送該封包，以此類推。請問這樣的策略，是否有漏洞，如果有的話請舉例說明何種狀況下會有問題？（10 分）

（二）假設一個 TCP 的客戶端（client）預期要收的資料，其序號為 2001，然而它卻收到序號為 1201 的資料。請問此 TCP 客戶端，會怎樣處理這個情況，請說明。 （10 分）

（20 分）

路由聚合（Route Aggregation）是網際網路（Internet）上普遍使用的技術，試說明：（每小題 10 分，共 20 分）

（一）路由聚合之目的。

（二）如何進行路由聚合之運作。

（20 分）

正交分頻多工（Orthogonal Frequency-Division Multiplexing, OFDM）為現今網路上常用之調變技術。（每小題 10 分，共 20 分）

（一）試說明 OFDM 運作之原理。

（二）試列出三種使用 OFDM 技術之網路。

（20 分）

位元填充（Bit-Stuffing）使用於 HDLC（High-Level Data Link Control）與 USB（Universal Serial Bus）協定之資料傳輸，請說明它的目的與運作方式。 （20 分）

（20 分）

網際網路上最主要的兩種域內路由協定（Intradomain routing protocol）為距離向量路由（Distance-vector routing）與鏈路狀態路由（Link-state routing），試說明兩種協定之運作原理。 （20 分）

（20 分）

假設一人造衛星與地面之距離為 36000 公里，之間有一無線鏈路（Link）之傳輸速率為 106 bit/s，若訊號傳遞速度為光速（3*105 km/s），訊框長度為 1000 bytes。若要充分利用該鏈路，且送端與收端視窗大小相同，請問送端之滑動視窗（Sliding window） ，其訊框序號空間（Sequence number space）必須為幾個位元（bit）？（20 分）

（20 分）

訊號品質與通道頻寬決定一通訊頻道可以傳輸資料的速率。若通訊通道的頻寬為 8 MHz，SNR 為 31，請問下列三種調變技術（1）BPSK（2）QPSK（3）16 QAM 中，何者比較適用於此通訊頻道傳輸資料？請申論。（20 分）

（20 分）

在區域網路媒體存取控制協定（Medium Access Control（MAC））中，有協調式（Coordinated）與隨意型（Random Access）方式兩種。試以 Token Ring 與 CSMA 兩個MAC 來闡述協調式與隨意型的差異，並論述其優缺點。（25 分）

（25 分）

CRC 可以有效的偵測錯誤。

（一）請設計一 CRC 產生器 G 符合以下需求：（1）可以偵測任何偶數位元錯誤；（2）偵測任何叢發錯誤（burst error）的機率超過 0.999，請說明並證明你的設計符合需求。（15 分）

（二）如果我們以（一）同樣的 CRC 做為偵測錯誤的方法，但是要提升其叢發錯誤偵測能力10 倍，即同樣的偵測能力但是卻可以偵測 10 倍長度的叢發錯誤，要如何辦到？請申論。（10 分）

（25 分）

物聯網（Internet of Things（IoT））被認為是下一波網際網路最重要的應用。試述何謂IoT？當裝置設備、感測器不支援 TCP/IP 時，要如何整合他們進入 IoT 的架構內？其困難為何？試論述之。（15 分）

（15 分）

利用公開金鑰加密（public key cryptography）來進行資料的加解密已被普遍用於使用者的鑑定。在下圖中 Mobile station 的 ID 經 public key（n,e）加密後傳送給 Base station 來認證。請問以下圖的方式來鑑定使用者有何問題？有何方法可以解決？試申論之。（15 分）(ID)e|mod n Mobile Base Station Station Authentication

（15 分）

試述下列專有名詞之意涵：（每小題 5 分，共 30 分）Shannon’s Law UDP ICMP Autonomous System XML MAC address

（30 分）

IEEE 802.11 無線網路定義出解決 hidden node 的問題。請回答下列問題：何謂 hidden node 的問題？（5 分）IEEE 802.11 在協定上設計出如何解決 hidden node 的問題？（7 分）IEEE 802.11 定義不同訊框間隔（Interframe Space, IFS），請問有那些訊框間隔及這些 IFS 如何達成解決 hidden node 的問題？（8 分）

（20 分）

OSI 參考模型下有實體層、資料鏈結層、網路層、傳輸層。試就這四層，回答下列問題：這四層英文全名為何？（5 分）這四層功能各為何？（10 分）乙太網路、PPP、ATM、IP 是定義在那一層或那些層中？（10 分）

（25 分）

資料封包之碎離（datagram fragmentation）是封包傳送中會遇到的問題。請回答下列問題：何種狀況下需要碎離（fragmentation）？（5 分）IPv4 與 IPv6 之 IP 封包碎離，應用時機差異為何？（5 分）IPv4 之 IP 封包內那些欄位跟 IP 封包之碎離（IPv4 packet fragmentation）有關及其意義為何？（5 分）IPv6 之 IP 封包結構及那些欄位跟 IP 封包之碎離（IPv6 packet fragmentation）有關及其意義為何？（10 分）

（25 分）

請說明下列之專有名詞：（每小題 5 分，共 25 分）

（一） ICANN（Internet Corporation for Assigned Names and Numbers）

（二） SNMP（Simple Network Management Protocol）

（三） WiFi

（四） BGP（Border Gateway Protocol）

（五） 4G

（25 分）

TFTP（Trivial File Transfer Protocol）是使用 UDP（User Datagram Protocol）為下層之檔案傳輸方式。不同於 UDP 方式，TFTP 有設計出解決資料封包（Datagram）錯誤（Error）及遺失（Loss）之問題。請針對 TFTP 協定，說明：

（一）資料傳輸（Data Transfer）。（10 分）

（二）連接建立（Connection）。（5 分）

（三）連接終結（Connection Termination）。（5 分）

（四）該協定應用時機及可能產生之問題。（5 分）

（25 分）

有關 IPv6 與 IPv4，請說明：

（一） IPv6 與 IPv4 之封包結構（Structure of IP Packet）為何及此封包結構之特點？（10 分）

（二） IPv6 與 IPv4 之私有位址（Private Address）之定址範圍是那些？（10 分）

（三） IPv6 與 IPv4 要求之最小 MTU（Maximum Transmission Unit）封包傳送大小（Packet Size）各為何？（5 分）102年公務人員特種考試警察人員考試、全一張102年公務人員特種考試一般警察人員考試及 代號：20130（背面）102年特種考試交通事業鐵路人員考試試題等 別： 二等一般警察人員考試類 科： 刑事警察人員數位鑑識組

（25 分）

IP 架在 Ethernet（IP over Ethernet）之網路拓樸如圖。已知電腦甲之 IP 位址：194.17.21.16，MAC 位址：003D33AB12AA。路由器 R1 在 194.17.21.0/24 區網使用介面（Interface）T11，其 IP 位址：194.17.21.14，MAC 位址：003D33AB12BB；在111.0.0.0/8 區 網 使 用 介 面 T12 ， 其 IP 位 址 ： 111.20.18.14 ， MAC 位 址 ：003D33AB12CC。路由器 R2 在 194.17.21.0/24 區網使用介面 T21，其 IP 位址：194.17.21.68，MAC 位址：003D33AB12DD；在 192.16.7.0/22 區網使用介面 T22，其IP 位址：192.16.7.52，MAC 位址：003D33AB12EE。路由器 R3 在 111.0.0.0/8 區網使用介面 T31，其 IP 位址：111.30.31.18，MAC 位址：003D33AB1299。電腦乙之IP 位址：111.25.19.20，MAC 位址：003D33AB12FF。請說明：

（一）路由器 R1 之路由表（Routing Table）？（10 分）

（二）電腦甲欲送 IP 封包（IP Packet）到電腦乙要經幾次 Ethernet 封包傳送（無 IP 封包選項）？（5 分）

（三）承上小題，第一次 Ethernet 封包（Ethernet Frame）內之Ethernet 目的位址（Destination Address）為何？（5 分）

（四）電腦甲欲送 IP 封包到電腦乙在何種 IP 封包選項（IP Packet Option）下，可能會經由路由器 R2？（5 分）電腦乙：111.25.19.20 Rest 111.30.31.18 of R3 111.0.0.0/8 the Internet 111.20.18.14 R1 電腦甲：194.17.21.16 194.17.21.14 192.16.7.0/22 194.17.21.0/24 R2 192.16.7.52 194.17.21.68

（25 分）