電腦網路與 Internet 通訊

單元 03 至 08 與基礎實驗解答

這是解答。建議先完成對應的習題與實驗，再對照推理過程與評分規準。

單元 03

  1. /27 每塊 32 位址，網路位址 .160、廣播位址 .191；一般主機 .161 至 .190，遮罩 255.255.255.224。
  2. .200 落在 /25，下一跳 192.0.2.66；203.0.113.9 用預設路由 192.0.2.65。
  3. IP 目的識別最終 IP 端點，鏈路目的識別下一跳。本例假設沒有先做 DNAT 且路由正常。
  4. PMTU/必要 ICMP 被阻擋、伺服器大回應處理失敗或 timeout 皆為假設；查封包大小、錯誤日誌與可重現負載再區分。

單元 04

  1. VLAN 代表鏈路域；IP 需要正確路由／子網／政策。不同子網可能經路由器可達，不能僅以 VLAN 決定。
  2. 路由判為 on-link 時 ARP 找 B；遠端選閘道時找閘道，不找遠端 C。政策路由、proxy ARP 屬另外情境。
  3. 路由器移除入口鏈路封裝、為下一條鏈路重新封裝。IP 位址正常不變，TTL 變小；NAT 另列。
  4. MAC 可修改，交換學習不提供密碼學身分驗證。

單元 05

  1. 經 150 秒，剩 450 秒（假設沒有預取、serve-stale 等另行機制）。
  2. DHCP 給設定和租約；遞迴解析器替客戶查詢及快取；權威伺服器維護 zone 的回答。
  3. NXDOMAIN 表示名稱不存在；無 AAAA 只表示該名稱缺該型別；timeout 不能判定名稱不存在。
  4. 已快取：stub→遞迴→快取回應；未快取：遞迴從委派鏈找到權威，再回客戶。根／TLD 委派也可能已快取。

單元 06

  1. recv 只給目前可交付且不超過上限的 bytes，不保證填滿或對齊應用訊息。
  2. 報中途 EOF，拒絕交付完整 100-byte 訊息；不能把 60 當成成功。
  3. TCP ACK 由傳輸接收端回報，不證明業務處理、存檔或交易提交。
  4. 先檢查長度上限，採有限 buffer、timeout 與中途 EOF 處理，再讀 payload。

單元 07

  1. ACK 遺失令 sender 無法知悉成功、因而重傳；receiver 用序號記錄去重，只重新確認。
  2. 8000/0.0808≈99010 bit/s，約 99.01 kb/s。
  3. 最大 8，避免新視窗與舊視窗在序號環上重疊。
  4. 可靠串流只保障傳輸語義；業務一次執行還需請求 ID、持久化狀態、交易與去重等。

單元 08

  1. SYN 後 1001 起，送 300 bytes，下一期待 byte 為 1301。
  2. cwnd 若限制在途量，增加 rwnd 不解除此限制。
  3. 零視窗先查接收應用是否停讀及 buffer；遺失／逾時查路徑、重排、RTT 及遺失恢復。兩者可能同時存在。
  4. 平均值無法描述多流競爭、RTT 優勢、排隊、CPU 與尾端延遲。

L02 至 L08、L10 與 L11

預期輸出（完成預測與紀錄後再核對）：L02 三段 6.36 ms、BDP 500000 bytes、視窗上界 13.1072 Mb/s。L03 網路 .160、廣播 .191、一般主機 30 個、遮罩 255.255.255.224；.20 選 /24、.140 選 /25。L04 id=4660（0x1234）、flags=0x8180，lesson.test 的 A 為 192.0.2.80、TTL 300；c00c 指回 offset 12。L05 TCP 依序得到 cat、網路與空字串，UDP 得到 cat、網路兩份資料報；recv 每次最多 2 bytes 仍能正確重組。L06 資料 0 與 1 各傳兩次，應用仍只交付 [0,1,2,3,4]。L07 A 到 B、C、D 成本為 2、3、4，D 路徑 A-B-C-D。L08 前兩次入站允許、第三次拒絕，外部對映始終是 203.0.113.5:40000。L10 未計額外 padding 時，outer IPv4 預算 1440、outer IPv6 預算 1420 bytes。L11 A 中位 10.5 ms、p95 50；B 中位 13.5 ms、p95 16。

L02：RTT 加倍使 BDP 加倍，在固定視窗且受 W／RTT 限制時，上界減半；真實 TCP 還受 cwnd 及應用限制。

L03：新增 198.51.100.128/26 後，.140 選 /26，.200 仍選 /25。IPv6 的 2001:db8::80 選 2001:db8::/32，2001:db9::80 選 ::/0；IPv4 路由不匹配 IPv6。更具體但有效的路由被選中；實際下一跳失效是否移除路由、切換備援或仍黑洞，依協定、偵測與平臺，不能保證自動改走預設路由。

L04：QR=1、RD=1、RA=1 是人工回應中的位元，Answer=1。fixture 不能證明 lesson.test 在公共 DNS 存在。NOERROR 且空 Answer 不能推出名稱不存在，可能是該型別無資料、委派或其他情況，需看 Question、authority 及整份訊息；NXDOMAIN 的 RCODE=3 表示查詢名稱不存在。

L05：應用限制 recv 為 2 並不限制 TCP 段大小。4-byte 大端長度定義訊息大小；中途 EOF 應失敗。UDP 用足夠 buffer 觀察兩份資料報。

L06：receiver 先交付 0，但 sender 因 ACK 0 遺失保留未確認；再次收到 0 只 ACK。去掉 ACK 遺失規則後資料 0 只傳一次；--window 1 相當於停等，需 7 回合，預設視窗 3 只需 3 回合。缺少真實時間、序號回繞、TCP byte 序號、cwnd 與核心演算法。

交換表演練：A→B 學 A→1，泛洪 2、3；B→A 學 B→2，只送 1；C→A 學 C→3，只送 1。假設三個埠同 VLAN 且皆可轉送。

L07：原 A-B-C-D 成本 4；改 B-C=10 後 A-B-D 和 A-C-D 皆成本 6；本實作以嚴格小於比較，先處理 B 後保留 A-B-D。等價成本可能有多個正確最短路徑。BGP 還有政策與路由屬性。

L08：EIM 與過濾是獨立欄位；ADF 允許聯絡過的 remote IP 任意 port。改用 --filter APDF 時只有 198.51.100.10:9000 可入站；--elapsed 120 --lifetime 60 時 state 已逾時、對映消失，三次皆拒絕。STUN 回報特定時間及目的下對映，不保證雙方過濾、回程、逾時與其他 NAT 相容。

L10：1500 減 20/40、8、16、16 是預算，仍需檢查 padding、實際路徑及實作選定 MTU。endpoint 需可由 underlay 到達，避免遞迴進入自己的隧道。

L11：A 中位較小、B 這份樣本尾端較小。p95 nearest-rank 以 10 筆取第 10 筆；樣本太少不能穩健估計稀有尾端，也不能比較真實代理。