111 年 國立政治大學資訊管理學系碩士班資管組《計算機概論》

此題考驗對公鑰加密（Public Key Cryptography）基本原理的理解。公鑰加密系統的核心在於其非對稱性，即加密和解密使用不同的金鑰。

在公鑰加密體系中，每位使用者都擁有一對金鑰：一個是公鑰（public key），另一個是私鑰（private key）。

• 公鑰可以公開給任何人，用於加密資料。
• 私鑰必須由使用者妥善保管，絕不外洩，用於解密由對應公鑰加密的資料。

基於這個原理，我們來分析選項：
a. 「both the keys used to encrypt and decrypt the data are public」：錯誤。解密的金鑰（私鑰）必須是私密的。

此題考查網路安全與 OSI 模型相關知識。我們逐一分析各個選項的正確性。

a. screen host firewall lacks defense in depth：
「Defense in depth」是一種安全策略，指的是在系統中部署多層次的防禦機制，即使其中一層防禦被攻破，其他層級的防禦仍能保護系統。一個「screen host firewall」（通常指邊界防火牆或網路邊界防火牆）主要負責在網路邊界進行流量過濾和訪問控制。如果僅依賴單一的網路邊界防火牆，而沒有在應用層、主機層、資料層等其他層級部署額外的安全措施，那麼就可能缺乏「defense in depth」。因此，這個敘述是可能為真的，表示單純的邊界防火牆可能不足以構成完整的深度防禦。

b. both SSL and TLS provide the same end-to-end security properties：
SSL (Secure Sockets Layer) 是 TLS (Transport Layer Security) 的前身。TLS 是 SSL 的後繼者，並且在安全性上有所增強和改進。雖然它們都提供加密、身份驗證和資料完整性，但 TLS 的最新版本（如 TLS 1.2 和 1.3）提供了比 SSL 更強的加密演算法、更安全的握手過程以及更好的性能。因此，聲稱它們提供「相同的」端到端安全屬性是不準確的，TLS 通常提供更優的安全性。這個敘述是不正確的。

此題考查機器學習中分類模型（Classification Models）與迴歸模型（Regression Models）的評估指標。

• 分類模型的目標是將樣本分到預定義的類別中。常用的評估指標包括準確率（Accuracy）、精確率（Precision）、召回率（Recall）、F1 分數、AUC（Area Under the ROC Curve）等。
• 迴歸模型的目標是預測一個連續的數值。常用的評估指標包括均方誤差（Mean Squared Error, MSE）、均方根誤差（Root Mean Squared Error, RMSE）、平均絕對誤差（Mean Absolute Error, MAE）、決定係數（R-squared, $R^2$）等。

核心觀念
本題測驗的是作業系統與印表機管理中的 spooling（排程）與 buffering（緩衝）概念。

• buffer (緩衝區)：暫存資料的記憶體區域，供生產者與消費者之間的速度差異做緩衝。
• spool (排程)：把列印工作等大量 I/O 任務寫入磁碟或其他儲存設備，形成 spool file，由 spooler 程式在資源可用時逐一取出執行。
• spooler：管理排程佇列、負責將 spool 檔送至印表機或其他外部設備的系統程式。

因此，題目敘述「把文件送到印表機」的過程，是將文件暫時放入 spool，由 spooler 依序處理。

解題方法
判斷每個選項的兩個空格填入的詞彙是否符合上述定義：

1. 前半部應描述「把文件送入」的動作，是 spooling（動作）還是 buffering（動作）。
2. 後半部應描述「等待資源」的實體，是 spooler（負責排程的程式）還是 buffer（純粹的暫存區）。
   只要配對正確，即為答案。

選項分析

此題考查計算機體系結構中 CPU 的核心組成部分及其功能。CPU（Central Processing Unit）是電腦的大腦，主要由兩大部分組成：

1. 控制單元 (Control Unit, CU)：負責解釋指令，並發出控制訊號，協調電腦中各個部件（如記憶體、I/O 設備、ALU）的工作。它就像指揮官，協調整個電腦的運作。
2. 算術邏輯單元 (Arithmetic Logic Unit, ALU)：負責執行所有算術運算（如加、減、乘、除）和邏輯運算（如 AND, OR, NOT, XOR）以及比較操作（如大於、小於、等於）。

此題考查資料倉儲（Data Warehouse）的主要功能。資料倉儲是為了支援決策分析而設計的，它整合了來自多個異質資料源的歷史資料。其主要功能包括：

• 資料清理 (Data Cleaning)：去除或修正資料中的錯誤、不一致或重複的資料，確保資料的品質。
• 資料整合 (Data Integration)：從不同的資料來源收集資料，並將其轉換成統一的格式，以便進行分析。
• 資料轉換 (Data Transformation)：將原始資料轉化為適合倉儲的格式，可能包括聚合、概括、計算新欄位等。
• 資料載入 (Data Loading)：將轉換後的資料載入到資料倉儲中。
• 資料維護 (Data Maintenance)：定期更新和維護資料倉儲中的資料。
• 資料分析與報告 (Data Analysis and Reporting)：提供工具和介面供使用者進行查詢、分析和產生報告。

此題考查 RAID (Redundant Array of Independent Disks) 技術中的兩種基本策略：鏡像（Mirroring）和條帶（Striping）。

• Mirroring (鏡像)：在鏡像配置中，相同資料會被同時寫入兩個（或更多）硬碟。這樣做提供了冗餘性，如果其中一個硬碟發生故障，另一個硬碟上仍然有完整的資料副本，可以確保資料的可用性。這是一種「寫入資料在兩個硬碟上同時進行」的策略。

• Striping (條帶)：在條帶配置中，資料被分割成區塊（chunks），然後這些區塊被輪流寫入多個硬碟。例如，一個檔案的第一個區塊寫入硬碟 1，第二個區塊寫入硬碟 2，第三個區塊寫入硬碟 3，依此類推。

此題考查 CPU 的基本執行週期，也稱為指令週期（Instruction Cycle）。CPU 執行一個程式實際上是連續執行一系列指令，每個指令的執行都遵循一個基本週期，通常包含以下幾個步驟：

1. 取指令 (Fetch)：CPU 從記憶體中取出下一條要執行的指令。
2. 指令解碼 (Decode)：CPU 解讀取出的指令，確定該指令的操作是什麼，以及需要哪些操作數。
3. 執行指令 (Execute)：CPU 執行解碼後的指令，可能涉及算術邏輯運算、資料移動、控制流轉移等。

此題考查資料庫管理系統（DBMS）的資料模型及其不同層次。DBMS 的資料模型通常被描述為三個層次（Three-Schema Architecture），用於將使用者對資料的看法與資料的物理儲存分開，提供資料獨立性：

1. 外部層次 (External Level / View Level)：這是最高層次，描述了個別使用者或應用程式所看到的資料結構。不同的使用者可能只需要看到資料庫的一部分，或者以不同的方式組織資料。這也被稱為「使用者觀點」。
2. 概念層次 (Conceptual Level / Logical Level)：這是中間層次，描述了整個資料庫的邏輯結構，包括所有的實體、屬性、關係以及資料約束。它獨立於物理儲存細節，但描述了資料的整體結構。這是資料庫管理員（DBA）關注的主要層次。
3. 內部層次 (Internal Level / Physical Level)：這是最低層次，描述了資料的物理儲存結構，包括資料如何儲存在磁碟上、索引的結構、資料記錄的格式、檔案組織方式等。它處理的是物理儲存的細節。

此題考查搜尋演算法（Search Algorithms）與資料結構的關聯性。搜尋演算法的效率通常取決於輸入資料的結構（是否排序）以及演算法本身的特性。

• 搜尋無序列表 (Unordered List)：
  對於一個沒有排序的列表，最直接的搜尋方法是線性搜尋（Linear Search）或順序搜尋（Sequential Search）。這種方法從列表的第一個元素開始，逐個檢查直到找到目標元素或檢查完所有元素。
  另一种方法是雜湊搜尋（Hash Search）。如果列表的元素被組織成一個雜湊表，那麼平均而言，雜湊搜尋可以達到 O(1) 的時間複雜度。雜湊搜尋不要求列表整體有序，但它要求元素本身具有可雜湊的鍵（key）。
  氣泡排序（Bubble Sort）是一種排序演算法，不是搜尋演算法。

• 搜尋有序列表 (Ordered List)：
  對於一個已經排序的列表，最有效率的搜尋方法是二分搜尋（Binary Search）。

此題考查 C 語言字串處理，特別是 strcpy 函數的使用以及字串的記憶體佈局。

程式碼分析：

1. char str [10];：宣告一個字元陣列 str，大小為 10 個位元組。這個陣列將用來存放字串。
2. strcpy(str, "NCCU");：將字串 "NCCU" 複製到 str 中。此時 str 的內容為 'N', 'C', 'C', 'U', '\0', 加上後面剩餘的空間。字串 "NCCU" 包含 4 個可見字元和 1 個空字元 \0，總共 5 個位元組。str 陣列中有 10 個空間，足夠存放。
   str 的內容：{'N', 'C', 'C', 'U', '\0', ?, ?, ?, ?, ?} （? 代表未定義的內容）
3. strcpy(&str [1], "MIS");：這是關鍵步驟。&str [1] 指的是 str 陣列中索引為 1 的位置，也就是 str[1]。這條指令將字串 "MIS" 複製到從 str[1] 開始的位置。

核心觀念

這題考查 C 語言中的字元運算、整數提升、餘數運算子 %，以及字串以空字元 '\0' 結尾的特性。

字元可參與整數運算。在常見的 ASCII 環境中，數字字元 '0' 到 '9' 的編碼依序連續，因此字元 '1' 的編碼值為 49、'0' 為 48。strlen(str) 計算字串長度，但不包含結尾的 '\0'。

解題方法

字串初始內容為 1,3,5,7,9，長度為 9。迴圈逐字檢查；只有介於 '0' 和 '5' 之間的字元會執行指定運算。

在 ASCII 環境下，對符合條件的數字字元 c，程式計算：

逐字代入：

流水線（Pipeline）是處理器設計中的一種技術，用於提高指令執行的吞吐量，方法是將指令執行過程劃分為多個階段，並讓多條指令同時處於不同的執行階段。然而，流水線的順暢執行可能會受到一些「危險」（Hazards）的干擾，導致流水線暫停或需要採取額外措施來維持正確性。主要的流水線危險有三種：

1. 結構危險 (Structural Hazard)：

   • 描述：當指令流水線中的不同階段需要同時使用同一個硬體資源時，就會發生結構危險。例如，如果 CPU 只有一個記憶體存取單元，而同時有一條指令處於「取指令」階段（需要存取記憶體）和另一條指令處於「資料讀寫」階段（也需要存取記憶體），則會發生衝突。
   • 解決方法：
     • 提供足夠的硬體資源，使每個階段都能獨立使用所需的資源（例如，為取指令和資料存取提供獨立的記憶體埠）。
     • 如果資源有限，則需要讓其中一個指令暫停，等待資源可用，這會導致流水線停頓（Stall）。

2. 資料危險 (Data Hazard)：

   • 描述：當一條指令的執行結果被後續的指令所依賴，但後續指令在該結果產生之前就已經到達需要該結果的階段時，就會發生資料危險。這通常發生在指令之間的依賴關係（Dependencies）上。
   • 三種類型：
     • RAW (Read After Write)：讀取（Read）後寫入（Write）。後續指令嘗試讀取一個尚未被前面指令寫入的資料。這是最常見的資料危險。
     • WAR (Write After Read)：寫入（Write）後讀取（Read）。前面的指令嘗試寫入一個資料，但後續指令已經讀取了該資料的舊值。在亂序執行（Out-of-Order Execution）的處理器中較為常見。
     • WAW (Write After Write)：寫入（Write）後寫入（Write）。兩個指令嘗試寫入同一個位置，但寫入的順序不當。在亂序執行中也可能發生。
   • 解決方法：

Screened Subnet，也稱為「DMZ」（Demilitarized Zone，隔離區），是一種網路安全架構，用於在內部網路（Intranet）和外部網路（Internet）之間建立一個緩衝區。它的主要目的是保護內部網路免受來自外部網路的直接攻擊，同時允許有限的服務（如 Web 伺服器、郵件伺服器）對外部網路開放。

一個 Screened Subnet 通常由至少兩道防火牆（Firewall）來實現，將三個不同的網路區域隔離開來。這三個區域就是 Screened Subnet 所包含的「子集」（Subsets）：

1. 網際網路 (Internet)：這是最不安全的區域，是所有外部流量的來源。
2. 隔離區 (DMZ / Screened Subnet)：這是中間區域，放置需要對外部網路提供服務的伺服器（例如 Web 伺服器、FTP 伺服器、DNS 伺服器）。這個區域的伺服器可以接收來自網際網路的特定流量，但它們不能直接訪問內部網路。
3. 內部網路 (Internal Network / Intranet)：這是最安全的區域，包含企業的核心資料和敏感系統。它被保護在最裡面，與網際網路完全隔離，只能由隔離區的伺服器進行有限的、受控的訪問。

因此，一個 Screened Subnet 的架構實際上包含了三個主要的網路子集（或區域）：

Round-Robin Scheduling (輪轉排程)

定義：
輪轉排程（Round-Robin, RR）是一種用於處理器調度（Processor Scheduling）的演算法，屬於時間分享（Time-Sharing）系統中最簡單、最公平的調度方式之一。在輪轉排程中，每個行程（Process）都會被分配一個固定大小的時間片（Time Quantum 或 Time Slice）。行程會按順序輪流獲得處理器的使用權。當一個行程的時間片用完後，它會被中斷，並被放置到就緒佇列（Ready Queue）的末尾，然後處理器會分配給下一個就緒的行程。

運作方式：

1. 所有就緒的行程都放入一個循環佇列（Circular Queue）中。
2. 調度器從佇列的頭部選取一個行程。
3. 該行程執行一個固定的時間片（Quantum）。
4. 如果行程在時間片結束前完成，它會主動釋放處理器，並從佇列中移除。
5. 如果行程在時間片結束時仍在執行，它會被強制中斷，並被放回佇列的尾部。
6. 調度器接著為佇列中的下一個行程重複步驟 2-5。

關於小時間片 (Small Quantum Sizes) 的優缺點：

分類 (Classification) 與迴歸 (Regression) 的區別

在機器學習中，分類和迴歸是兩種最基本的監督式學習任務：

• 分類 (Classification)：

  • 目標：預測一個離散的類別標籤 (Discrete Class Label)。模型將輸入樣本分配到預定義的類別集合中的一個。
  • 輸出：類別（如：是/否、垃圾郵件/非垃圾郵件、貓/狗/鳥）。
  • 範例：判斷一封郵件是否為垃圾郵件；識別圖片中的物體是貓還是狗；預測客戶是否會流失。

• 迴歸 (Regression)：

  • 目標：預測一個連續的數值 (Continuous Numerical Value)。模型輸出的是一個數值，表示某種量化的結果。
  • 輸出：數值（如：價格、溫度、銷售額、預測值）。
  • 範例：預測房屋的銷售價格；預測明天的氣溫；預測股票的收盤價。

評估指標的適用性

下表是根據分類模型和迴歸模型的特性，判斷各評估指標適用性的標記。