CH03 網際網路原理｜電腦教室實作

看見網路的旅行：ping、tracert、ipconfig與nslookup實作

從自己的電腦出發，找出網路身分、測試連線、追蹤封包路徑，並觀察網域名稱如何轉換成IP位址。

我們每天打開瀏覽器、輸入網址，就能看到遠端網站，但網頁並不是直接「出現在」電腦裡。資料必須先取得網路設定、找到出口、經過多部路由器，最後才抵達網站伺服器。本篇將使用Windows內建的四項工具，帶領大一與專一學生實際觀察這個過程。

本篇學習目標

1. 使用 ipconfig 查詢本機IP、子網路遮罩、閘道器與DNS。
2. 使用 ping 測試目的主機是否可達及觀察延遲。
3. 使用 tracert 追蹤封包經過的路由節點。
4. 使用 nslookup 查詢網域名稱、IP與MX郵件記錄。
5. 從本機IP與對外IP的差異判斷是否可能經過NAT。

一、開始之前：開啟命令提示字元

1. 按下鍵盤上的 Windows鍵。
2. 輸入「命令提示字元」或 cmd。
3. 開啟命令提示字元，不需要使用系統管理員身分。

畫面會出現類似下列提示符號：

C:\Users\student>

二、ipconfig：找出電腦的網路身分

ipconfig 是Windows的網路設定查詢工具。它能顯示電腦目前取得的IPv4位址、子網路遮罩與預設閘道器。

ipconfig

若要查看更完整的資訊，可以輸入：

ipconfig /all

欄位	作用	生活化比喻
IPv4位址	辨識網路中的電腦	門牌號碼
子網路遮罩	判斷哪些裝置位於同一網段	行政區範圍
預設閘道	前往其他網路的出口	社區大門
DNS伺服器	將網域名稱查成IP位址	網際網路電話簿
實體位址	網路介面的MAC位址	網路卡識別碼
DHCP	自動提供IP等網路設定	自動發門牌

認識私有IPv4位址

若本機IPv4位址位於下列範圍，表示它是供內部網路使用的私有IP：

• 10.0.0.0～10.255.255.255
• 172.16.0.0～172.31.255.255
• 192.168.0.0～192.168.255.255

注意：192.192.x.x不是私有IP；不能只看到「192」開頭就判定為私有位址。

三、ping：測試是否能與目的主機通訊

ping會向目的主機送出測試封包，並觀察是否收到回應。它常用來檢查基本連線與往返延遲。

ping www.google.com

執行結果通常包含：

• 位元組：測試封包的資料量。
• 時間：封包送出並收到回應所需的往返時間，單位是毫秒（ms）。
• TTL：封包還可經過多少個路由節點，用來避免封包無限循環。
• 已傳送、已收到、已遺失：用來計算封包遺失率。

也可以先測試預設閘道，再測試外部網站：

ping 你的預設閘道IP
ping www.nfu.edu.tw
ping www.google.com

收到「要求等候逾時」不一定代表網站故障。
部分伺服器或防火牆會阻擋ping使用的ICMP封包，但網站的HTTP或HTTPS服務仍可能正常開啟。

四、tracert：追蹤資料封包的旅行路線

tracert會顯示封包到達目的主機前經過的路由節點。在Windows使用 tracert；Linux與macOS通常使用 traceroute。

tracert www.google.com

可能看到如下結果：

1     7 ms     7 ms     6 ms    10.200.200.200
2    16 ms    16 ms    15 ms    router.example.edu.tw [120.xxx.xxx.xxx]
3    22 ms    24 ms    25 ms    140.xxx.xxx.xxx
...
10   27 ms    27 ms    27 ms    142.xxx.xxx.xxx

畫面內容	意義
最左邊的數字	第幾個躍點（Hop）
三個ms數值	三次測試的往返時間
主機名稱	路由節點的反向DNS名稱；不一定每站都有
IP位址	該路由節點回應時所使用的位址
*	該次測試在期限內未收到回應

各站時間不一定一路增加。網路負載、回程路線與路由器回應測試封包的優先順序都會造成差異，因此不能把每一站的毫秒數相加。

人在家中，為什麼路徑可能經過學校？

如果電腦正在使用學校VPN，網路封包可能先建立加密通道回到學校，再由校園出口前往Google。另一種情況是：使用者正在遠端控制學校電腦，實際執行指令的是校內電腦。因此，「人所在的位置」和「網路封包的出口」不一定相同。

五、nslookup：查詢DNS網域名稱

人比較容易記住 www.google.com，電腦傳輸時則需要IP位址。DNS負責將網域名稱轉換成IP位址，而 nslookup可以觀察這個查詢結果。

nslookup www.google.com

查詢結果通常會包含：

• 目前使用的DNS伺服器。
• DNS伺服器的IP位址。
• 查詢網域所對應的一個或多個IPv4／IPv6位址。

查詢MX郵件伺服器

MX（Mail Exchanger）記錄指出某個網域應該由哪一部郵件伺服器接收電子郵件。

nslookup
> set type=MX
> nfu.edu.tw

也可以直接使用單行指令：

nslookup -type=MX nfu.edu.tw

若一個網域有多筆MX記錄，通常優先值越小，使用順序越前面；主要伺服器無法服務時，寄件端才會嘗試其他郵件伺服器。

六、電腦教室會有NAT嗎？

多數電腦教室可能使用NAT，但NAT設備通常位於校園核心路由器或防火牆，而不是放在每一間教室。NAT可以讓多部使用私有IP的電腦共用一個或少量公有IPv4位址連上網際網路。

教室電腦（私有IP） → 教室交換器 → 校園核心網路 → 防火牆／NAT → 公有IP → 網際網路

判斷方式：

1. 使用 ipconfig 查詢本機IPv4位址。
2. 用瀏覽器搜尋「我的IP」，查詢網站看到的對外IP。
3. 如果本機是私有IP，而網站看到不同的公有IP，表示中間很可能經過NAT。

NAT不等於防火牆：NAT負責轉換IP位址；防火牆負責允許或阻擋網路流量。實際網路設備經常同時具備兩種功能。

七、四項工具的使用順序

步驟	工具	要回答的問題
1	ipconfig	我的電腦取得哪些網路設定？
2	ping	我能否與目的主機進行基本通訊？
3	tracert	封包經過哪些路由節點？
4	nslookup	網域名稱解析成哪些IP或郵件伺服器？

八、個人實作任務

請每位學生選擇一個合法且公開的網站，完成下列操作：

ipconfig /all
ping 網域名稱
tracert 網域名稱
nslookup 網域名稱
nslookup -type=MX 網域名稱

將結果整理成下表：

觀察項目	紀錄結果
本機IPv4位址
預設閘道
DNS伺服器
目的網站與IP
ping平均延遲與遺失率
tracert躍點數
MX郵件伺服器
是否可能使用NAT

九、思考與討論

1. 網域名稱與IP位址有什麼不同？為什麼需要DNS？
2. ping失敗時，為什麼網站仍可能正常開啟？
3. tracert中的三個時間為什麼不完全相同？
4. 為什麼後面的躍點有時比前面的躍點回應更快？
5. 同一間電腦教室的多部電腦，對外IP為什麼可能相同？
6. 人在家中上網時，什麼情況會讓封包先經過學校網路？
7. MX記錄和一般網站的IP查詢有什麼不同？

十、資安與隱私提醒

• 只測試教師指定、本人管理或公開合法的網站。
• 不要掃描整個校園網段，也不要嘗試未授權的連接。
• 繳交報告時，MAC位址可遮蔽後三組，例如 A4-B1-C2-XX-XX-XX。
• IP、主機名稱與路由可能隨時間改變，報告應註明測試日期與網路環境。

小結

ipconfig讓我們知道「我是誰、出口在哪裡」；ping回答「能不能到達」；tracert呈現「經過哪些路」；nslookup則說明「網域名稱如何找到伺服器」。把四項工具串在一起，就能從看似抽象的網際網路原理，建立一套可以實際操作與驗證的網路診斷流程。