單元 12 期中整合與路徑追蹤
學習目標與案例
本章整合 01 至 11，不增加新的協定。你應能將鏈路、設定、解析、路由、TCP 與 HTTP 連成一份有假設及證據的報告。以下為人工題組，文中的位址與日誌均是教學資料。
A=192.0.2.70/26，閘道 .65，DNS=.66；三者在同一 Ethernet。DNS 將 lesson.test 解析為 198.51.100.20。假設 ARP 快取空、伺服器支援 TCP/HTTP，沒有 TLS 與 NAT，路由及回程有效。應用取得 1000000 bytes，瓶頸 20 Mb/s，RTT 50 ms；視窗 65536 bytes。
12.1 先畫依賴，再畫訊息
查詢本地 DNS 前先判斷 .66 的下一跳，必要時 ARP 找 .66。DNS 回覆之後，目的 .20 不在 on-link 前綴，ARP 找 .65，送 SYN 到閘道 MAC。TCP 成功後才能傳 HTTP 請求與回應。這是本題的順序，不能說所有網路一律先 DNS 再 ARP：快取、IPv6、加密 DNS、代理與既有連線會改變依賴。
每個路由器重新做鏈路封裝，轉送時降低 TTL。沒有 NAT 的假設下，IP 來源／目的保持端點；TCP 可靠性在兩個 TCP 端點之間。若加入終止 TCP 的代理，應重畫兩段連線。
12.2 100 分期中題組
共六題，合計 100 分。第 1 至 5 題用上面的案例；第 6 題是另一組人工情境。
- 位址與路由（20）：列網路／廣播／範圍，解析 DNS 與遠端時各找誰的 MAC。
- 依賴與責任（15）：畫上述時序，列出 DNS 回答能證明和不能證明的事。
- 效能（15）：求 BDP、視窗上界、忽略啟動和開銷的內容時間下界。
- 串流（15）：HTTP 內容含中文時 Content-Length 如何計算？回應中途 EOF 如何處理？
- 診斷（20）：已收到 DNS 回答，TCP connect 卻 timeout。提出兩個不同層次假設，以及能區分它們的下一份證據。
- 可靠傳輸（15）：傳送端一次送出序號 60 至 64 共五個資料單位，視窗為 5，序號不會重用。GBN 的 ACK n 表示 n 和之前的序號都已按序收到，接收端丟棄失序資料，並再送一次最後按序收到序號的 ACK；SR 逐單位確認、暫存失序資料，每個單位各自計時。第一輪中資料 63 遺失，接收端收到 61 後回的 ACK 也遺失；除了指定的遺失，資料依傳送順序到達、不重排；其餘資料與 ACK 都在任何逾時之前到達，之後的重傳與 ACK 不再遺失。分別就 GBN 與 SR 回答：第一輪後接收端交付了哪些序號、傳送端還有哪些未確認？逾時後各重傳哪些序號？哪些重傳到達時，接收端已交付過同一序號？接收端應如何處理，為何仍要回 ACK？
第 1 題（20 分）可改作下面的 LAN 題，兩者擇一：作 LAN 題就不作第 1 題，也不能兩題都作再取高分；第 2 至 6 題照常作答，總分仍 100 分。主機 H 的 eth0 持有 192.0.2.140/26（來源 1）與 198.51.100.100/27（來源 2），只有 main 表，路由都走 eth0：
| 前綴 | 下一跳 | 偏好來源 |
|---|---|---|
| 192.0.2.128/26 | on-link | 192.0.2.140 |
| 198.51.100.96/27 | on-link | 198.51.100.100 |
| 0.0.0.0/0 | 192.0.2.129（G1） | 192.0.2.140 |
H 接在一台四埠交換器上：埠 1 接 G1、埠 2 接 H、埠 3 接主機 N（198.51.100.110），屬 VLAN 30；埠 4 接電視 T，屬 VLAN 40。VLAN 30 的 FDB 記有 G1、H、N 分別在埠 1、2、3。群組 239.255.30.30 的 MDB：VLAN 30 的成員埠是 2、3，router port 是埠 1；VLAN 40 的成員埠是 4。
- 路由（12 分）：應用 bind 來源 2 後，分別送往遠端 203.0.113.45 與同網段的 N。各匹配哪個前綴、交給哪個下一跳、從哪個介面送出、來源是誰、ARP 找誰？遠端的回覆要回到 H，需要哪些可達條件？
- 交換（8 分）：H 的 ARP 快取還有印表機 Q 的 MAC，交換器的 FDB 卻已沒有 Q；H 從埠 2 送出給 Q 的單播訊框。H 也送出 239.255.30.30 的資料。兩者各從哪些埠送出？目的 MAC 有沒有改變？
評分看假設、步驟與證據，不只數值。數值誤差可給方法分；將 ping 成功等同 HTTP 成功不得給該推論分。
12.3 完整分析例題
以下是另一組人工情境，示範第 3、5 題的分析方法；數字與情境都和題組不同。
例一（效能）：主機下載 3000000 bytes，瓶頸 40 Mb/s，RTT 30 ms，傳送端視窗固定 32768 bytes。BDP=40e6*0.03/8=150000 bytes，視窗小於 BDP。視窗上界=32768*8/0.03≈8.74 Mb/s，比瓶頸 40 Mb/s 低。理想有效資料時間至少 3e6*0.03/32768≈2.75 秒；實際還有建立、請求、慢啟動、標頭與停頓。因此單用檔案大小除以 40 Mb/s 得到的 0.6 秒，低估了本視窗模型。
例二（診斷）：更換交換器後，一臺筆電仍能連上閘道，卻連不上同網段檔案伺服器的服務；筆電的 ARP 快取裡沒有這臺伺服器。假設一在鏈路層：新交換器把伺服器的埠設在另一個 VLAN，筆電的 ARP 廣播到不了伺服器；下一份證據是在伺服器上擷取是否收到筆電的 ARP 請求，並核對兩個埠的 VLAN 設定。假設二在主機設定：伺服器的 IP 位址設錯，筆電詢問的位址不屬於它，所以收到 ARP 請求也不回覆；下一份證據是伺服器的介面設定，以及擷取中它是否收到並回覆 ARP。只在筆電端看到「ARP 沒有回覆」時，兩個假設都還可能成立；沒有伺服器端證據時不要指定唯一原因。
實驗與章末檢核
L12 首次完成案例 A、C，併入 28 後一次評分；其餘案例依手冊的完成時點，在 16、21、28 之後做。12.2 題組只借用 L12 證據表的「已知事實、假設 1/2、下一份證據、仍不能確定」欄位作答，附時序與計算；不需要先完成其他案例，案例 A、C 的紀錄也不計入期中分數。至少指出一個目前證據不能確定的原因。解答冊提供標準推理及評分。來源沿用 01 至 11；題組與人工案例由本課程編寫。