110 中央印製廠分類職 資安管理員 資通安全 考古題詳解

核心觀念

本題考查資通安全的基本安全目標與安全服務，核心可分為：

• CIA 三要素：私密性、完整性、可用性。
• 身分與責任追溯機制：來源辨識、不可否認性。

答題時應針對每一項說明「保護的對象、要防止的威脅，以及常見實現方式」。本題屬申論題，無選項可逐一分析；不涉及特定計算公式。法規背景以命題當年（民國 110 年）法規為準。

解題方法

可採用「定義—防護目標—實務措施—例子」四段式作答：

1. 先寫出該安全功能的正式意義。
2. 說明其防止的資安事件。
3. 補充常見技術或管理措施。
4. 以政府機關或資訊系統情境舉例。

其中「來源辨識」與「不可否認性」容易混淆，應特別區分：

• 來源辨識：確認對方是誰，重點在身分或來源的真實性。
• 不可否認性：留下足以歸責的證據，使行為人事後不能否認曾從事該行為。

(一) 私密性（Confidentiality）

意義

私密性是指資訊只能由經授權的使用者、程序或系統存取，避免機密資訊遭未經授權的揭露、竊取或瀏覽。

其保護重點是「資訊不被不應知悉的人知道」。

防止的威脅

私密性主要防止：

• 未經授權讀取檔案。
• 網路傳輸遭竊聽。
• 帳號密碼外洩後被登入。
• 個人資料、國家機密或營業秘密遭洩漏。
• 資料庫權限設定錯誤，導致一般使用者看見機敏資料。

常見實現方式

• 使用者身分驗證與存取控制。
• 最小權限原則。
• 資料分類分級與權限分層。
• 傳輸加密，例如 TLS。
• 儲存加密，例如磁碟或資料庫加密。
• 多因素驗證。
• 機密資料遮罩與去識別化。
• 網路分區及防火牆控管。

舉例

公務員只能查閱其業務所需的國民個人資料，其他人即使可以使用同一資訊系統，也不得任意瀏覽該資料。這是對私密性的維護。

(二) 完整性（Integrity）

意義

完整性是指資訊在儲存、傳輸及處理過程中，應保持正確、完整、未遭未授權或不當的竄改。

其保護重點是「資料內容沒有被不當改變」。

完整性不僅包括防止資料被修改，也包括防止未經授權的刪除、插入、偽造或破壞。

防止的威脅

完整性主要防止：

• 攻擊者竄改帳務資料。
• 傳輸過程中封包遭修改。
• 惡意程式改寫系統設定。
• 未授權刪除或新增資料。
• 資料庫內容遭植入錯誤資訊。
• 程式或人員操作錯誤造成資料不一致。

常見實現方式

• 雜湊函數，例如 SHA-256，用以檢查資料是否遭變更。
• 訊息鑑別碼（MAC）。
• 數位簽章。
• 存取控制及異動權限管理。
• 交易紀錄與稽核軌跡。
• 版本控制與資料備份。
• 輸入驗證及資料庫交易一致性控制。
• 異動通知與雙人覆核機制。

雜湊值只能協助發現資料是否改變；若要確認資料是由特定來源產生，通常須搭配訊息鑑別碼或數位簽章。

舉例

考試成績上傳後，系統應防止未授權人員修改分數；即使資料在網路傳輸中遭竄改，接收端也應能透過訊息鑑別機制發現異常。這是對完整性的維護。

(三) 可用性（Availability）

意義

可用性是指經授權的使用者，在需要時能及時、持續且正常地使用資訊、系統及網路服務。

其保護重點是「需要使用時，系統能正常提供服務」。

防止的威脅

可用性主要防止：

• 分散式阻斷服務攻擊（DDoS）。
• 勒索軟體加密檔案，造成系統無法使用。
• 硬體故障或儲存設備損壞。
• 網路中斷。
• 電力中斷或機房災害。
• 資源耗盡。
• 維護不當造成服務停止。

常見實現方式

• 定期備份及異地備援。
• 高可用性架構與故障轉移。
• 負載平衡。
• 網路及電力設備備援。
• 災害復原計畫。
• 備援機房或雲端備援。
• 監控、告警及容量管理。
• DDoS 防護。
• 服務水準協定與復原時間目標（RTO）。
• 復原點目標（RPO）設定。

可用性並非要求系統永遠不中斷，而是要求系統在可接受的時間內恢復，並維持符合業務需求的服務能力。

舉例

戶政或報稅系統在民眾辦理業務期間必須維持正常服務；若主機故障，可由備援主機接手，確保授權使用者仍能完成業務。這是對可用性的維護。

(四) 來源辨識（Authentication）

意義

來源辨識是指確認使用者、設備、系統或訊息來源的身分是否真實，以避免未經授權者冒充合法對象。

其保護重點是「確認對方是誰，以及訊息確實來自所聲稱的來源」。

核心觀念

本題考查五項資訊安全技術的「主要功能、保護對象、運作層次及彼此差異」：

• TLS：保護應用程式與伺服器間的傳輸連線。
• VPN：在不受信任的網路上建立受保護的虛擬私有通道。
• IPSec：在 IP 層提供機密性、完整性、身分認證及重送防護。
• SSH：提供安全的遠端登入、遠端命令執行與加密通道。
• DSA／DSS：產生及驗證數位簽章，確認資料來源與內容完整性。

本題屬於技術定義與功能比較題，沒有計算公式，也沒有法律條文適用問題；因此重點在於明確說明每項技術「保護哪一層、解決哪一種安全問題」。

解題方法

可採用「名稱—所在層次—安全功能—典型用途」的方式作答：

1. 先指出該技術屬於協定、架構、演算法或標準。
2. 說明其主要安全功能，例如加密、認證、完整性或數位簽章。
3. 交代典型應用情境。
4. 補充與其他名詞的差異，避免將 VPN、IPSec、TLS、SSH 混為一談。
5. 說明 DSA 是簽章演算法，不能誤寫成加密演算法。

一、TLS（Transport Layer Security）

1. 定義與層次

TLS 是用於網路通訊安全的加密協定，主要保護應用程式與遠端伺服器之間的連線。實務上常見於 HTTPS，也可用於電子郵件、即時通訊及其他 TCP 應用服務。

TLS 通常位於應用層與傳輸層之間，應用程式透過 TLS 建立安全通道後，再傳送應用資料。

2. 主要功能

（1）機密性

TLS 使用對稱式加密保護傳輸中的資料，使竊聽者即使攔截封包，也無法直接讀取內容。

實際傳輸時通常使用工作階段金鑰進行對稱式加密，因為對稱式加密速度較快，適合大量資料傳輸。

（2）伺服器身分認證

TLS 通常利用數位憑證及憑證機構，驗證伺服器是否為聲稱的網站或服務。例如使用者連線至銀行網站時，瀏覽器會檢查伺服器憑證的名稱、有效期間及簽發者。

（3）資料完整性

TLS 會對傳輸資料進行完整性保護，使接收端能夠偵測資料是否在傳輸過程中遭到竄改。

（4）安全協商

TLS 握手階段會協商加密套件、建立工作階段金鑰，並完成必要的身分認證。握手完成後，雙方使用協商出的工作階段參數傳送資料。

3. 常見誤解

TLS 的主要保護範圍是「特定應用程式連線」，不是整台主機的所有 IP 流量。使用 HTTPS 時，HTTP 內容受到 TLS 保護，但其他未使用 TLS 的服務不會因此自動受到保護。

二、VPN（Virtual Private Network）

1. 定義

VPN 是一種透過公共網路建立「虛擬私有網路」的技術架構。它將原本可能暴露於網際網路上的資料，封裝、加密並透過受保護的通道傳送，使遠端使用者或不同網路之間能安全互通。

VPN 本身是整體架構與服務概念，不是單一固定協定。IPSec、SSL VPN、TLS VPN 等均可用來實現 VPN。

2. 主要功能

（1）建立安全通道

VPN 在使用者與 VPN 閘道、分支機構與總部之間建立受保護的通訊通道。

（2）資料加密

透過加密避免公共網路上的竊聽者直接讀取傳輸資料。

（3）身分認證

VPN 通常要求使用者、裝置或網路節點完成認證，以限制未授權者進入內部網路。

（4）網路互連

VPN 可讓遠端員工如同連接組織內部網路一般，存取內部系統，也可讓不同分支機構透過網際網路建立安全的網路對網路連線。

3. 常見類型

• 遠端存取 VPN：個人使用者連線至組織內部網路。
• 站點對站點 VPN：兩個以上的網路透過加密通道互聯。
• 全隧道 VPN：所有指定流量均經由 VPN 通道傳送。
• 分割隧道 VPN：只有特定內部網路流量經由 VPN，其餘流量直接連線。

4. 常見誤解

VPN 不等於單純的加密軟體，也不等於一定使用 IPSec。VPN 是目的與架構，IPSec 是其中一種實作技術。

三、IPSec（Internet Protocol Security）

1. 定義與層次

IPSec 是一組在 IP 層提供安全保護的協定與標準。它能保護不同應用程式所產生的 IP 封包，因此不必逐一修改應用程式。

IPSec 常用於 VPN，特別是站點對站點 VPN。

2. 主要安全功能

（1）機密性

IPSec 可透過加密保護 IP 封包內容，使未授權者無法讀取資料。

（2）資料完整性

IPSec 可驗證封包內容在傳輸途中是否遭到竄改。

（3）來源認證

接收端可確認封包是否來自經認證的對等端點。

（4）重送攻擊防護

IPSec 可利用序號及相關機制偵測攻擊者重複傳送過去的合法封包，降低重送攻擊風險。

3. 主要協定

（1）AH（Authentication Header）

AH 主要提供：

• 封包來源認證
• 資料完整性
• 重送攻擊防護

AH 不提供資料內容加密，因此無法單獨提供機密性。

（2）ESP（Encapsulating Security Payload）

ESP 可提供：

• 資料內容加密
• 資料完整性
• 來源認證
• 重送攻擊防護

現代 IPSec VPN 多以 ESP 為主要保護機制。

4. 傳輸模式與通道模式

（1）Transport Mode

只保護原 IP 封包中的有效負載，原本的 IP 標頭仍保留。此模式常用於兩台主機直接通信。

（2）Tunnel Mode

核心觀念

本題考查電子憑證的驗證程序，以及利用公開金鑰密碼系統進行身分鑑別的挑戰—回應程序。

電子憑證通常由憑證機構（Certification Authority, CA）簽發，主要內容包括：

• 憑證持有人身分資料。
• 持有人的公開金鑰。
• 憑證序號、有效期間及用途。
• 憑證機構名稱。
• 憑證機構對上述內容所作的數位簽章。

電子憑證的功能，是以憑證機構的可信任簽章，建立「特定身分」與「特定公開金鑰」之間的可靠關聯。以命題當年（民國110年）法規及電子簽章法制觀念為準。

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（一）使用電子憑證前應檢查的三項程序【9分】

1. 驗證憑證內容及憑證機構的數位簽章

先確認憑證格式與內容完整，包括：

• 憑證持有人名稱或身分識別資料。
• 憑證內的公開金鑰。
• 憑證序號。
• 憑證用途及金鑰使用限制。
• 憑證機構名稱。

再使用已信任的憑證機構公開金鑰，驗證憑證機構對該憑證所作的數位簽章。驗證成功，表示憑證內容未遭竄改，且確實由該憑證機構簽發。

若數位簽章驗證失敗，該憑證不得採信。

2. 檢查憑證是否仍在有效期間內

檢查目前時間是否落在憑證所載的有效期間：

$$NotBefore \leq CurrentTime \leq NotAfter$$

其中：

• $NotBefore$：憑證開始生效時間。
• $NotAfter$：憑證失效時間。
• $CurrentTime$：目前驗證時間。

若憑證尚未生效或已經過期，即使憑證簽章正確，也不得使用。

3. 查詢憑證是否遭撤銷

透過憑證撤銷清冊（Certificate Revocation List, CRL）或線上憑證狀態協定（Online Certificate Status Protocol, OCSP），確認該憑證序號是否已被憑證機構撤銷。

憑證可能尚未過期，卻因下列原因被提前撤銷：

• 私密金鑰遺失或外洩。
• 憑證持有人身分資料變更。
• 憑證遭不當使用。
• 憑證機構發現簽發錯誤。

因此，「仍在有效期間」不等於「目前仍然有效」，有效期間檢查與撤銷狀態檢查必須分別進行。

補充檢查

實務上還應確認：

• 憑證鏈是否能一路驗證至受信任的根憑證。
• 憑證用途是否符合目前交易目的。
• 憑證所載身分是否為預期的交易對象。
• 憑證中的公開金鑰演算法及金鑰長度是否符合安全要求。

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（二）使用挑戰—回應程序鑑別使用者乙【16分】

解題方法

甲不能只要求乙傳送電子憑證，因為憑證本身可能被複製。正確方法是要求乙證明自己持有與憑證公開金鑰相對應的私密金鑰。

因此採用「隨機挑戰值＋數位簽章」的挑戰—回應程序。

鑑別程序

步驟一：甲產生一次性隨機挑戰值

甲產生一組足夠長度且不可預測的隨機數 $N$，並附加交易內容、工作階段識別碼或時間戳記，例如：

$$M = N \parallel SessionID \parallel TransactionData$$

其中 $\parallel$ 表示串接。

甲將挑戰訊息 $M$ 傳送給乙。

步驟二：乙使用私密金鑰進行數位簽章

乙收到 $M$ 後，使用與電子憑證內公開金鑰相對應的私密金鑰 $SK_B$，對訊息產生數位簽章：

$$\sigma = Sign_{SK_B}(M)$$

乙將 $M$ 或其必要內容、數位簽章 $\sigma$ 及電子憑證傳回甲。

步驟三：甲使用憑證內的公開金鑰驗證簽章

甲已完成第一小題的憑證檢查，因此可取得憑證內的公開金鑰 $PK_B$。

甲使用 $PK_B$ 驗證乙回傳的數位簽章：

$$Verify_{PK_B}(M,\sigma)$$

核心觀念

本題要求同時提供：

1. 資料完整性：確認資料在傳輸途中未遭竄改。
2. 資料來源鑑別性：確認資料確實由節點 $A$ 發送。
3. 發送者不可否認性：$A$ 事後不能合理否認曾發送該資料。

題目明確要求不提供機密性，因此不可加入 AES、3DES、DES 等加密功能。

最適合的核心技術是：

• 使用 SHA2 對明文 $M$ 計算摘要。
• 使用 ECDSA 搭配 $A$ 的私鑰 $\text{PR}_A$ 產生數位簽章。
• $B$ 使用 $A$ 的公鑰 $\text{PU}_A$ 驗證簽章。

數位簽章同時具備完整性、來源鑑別與不可否認性，因此不需再額外加入 HMAC 或對稱式訊息鑑別碼，以免增加傳輸與處理負擔。

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解題方法與機制設計

發送端 $A$

$$h = \text{SHA2}(M)$$

再使用 $A$ 的私鑰產生 ECDSA 數位簽章：

$$\sigma = \text{ECDSA.Sign}(\text{PR}_A,h)$$

封包資料 $C$ 設計為：

$$C = (M,\sigma)$$

圖形區塊如下：

A 端

明文資料 M
 │
 ▼
┌──────────────┐
│ SHA2 雜湊函數 │
└──────────────┘
 │
 ▼
訊息摘要 h
 │
 │ ＋ PR_A
 ▼
┌────────────────────┐
│ ECDSA 數位簽章產生器 │
└────────────────────┘
 │
 ▼
數位簽章 σ

封包 C = (M, σ)
 │
 ▼
 網路傳送至 B

接收端 $B$

$B$ 收到封包 $C=(M,\sigma)$ 後，先重新計算明文摘要：

$$h'=\text{SHA2}(M)$$

再使用 $A$ 的公鑰 $\text{PU}_A$ 驗證簽章：

$$\text{ECDSA.Verify}(\text{PU}_A,h',\sigma)$$

若驗證成功，表示資料可接受；若驗證失敗，則拒絕該封包。

B 端

收到封包 C = (M, σ)
 │
 ├──────────────► 取出明文 M
 │ │
 │ ▼
 │ ┌──────────────┐
 │ │ SHA2 雜湊函數 │
 │ └──────────────┘
 │ │
 │ ▼
 │ h'
 │
 └──────────────► 取出數位簽章 σ
 │
 │ ＋ PU_A
 ▼
 ┌────────────────────┐
 │ ECDSA 數位簽章驗證器 │
 └────────────────────┘
 │
 驗證成功：接受資料 M
 驗證失敗：拒絕資料 M

---

三項安全功能說明

一、資料完整性

$A$ 對 $M$ 計算摘要並簽章。若攻擊者竄改明文為 $M'$，則：

$$\text{SHA2}(M')\neq \text{SHA2}(M)$$

在 SHA2 具備抗碰撞性的前提下，攻擊者無法以原有簽章 $\sigma$ 通過驗證。因此，ECDSA 數位簽章能偵測資料遭竄改的情形。

二、資料來源鑑別性

簽章是以 $A$ 的私鑰 $\text{PR}_A$ 產生，$B$ 使用對應的公鑰 $\text{PU}_A$ 驗證。

若只有 $A$ 持有 $\text{PR}_A$，則能產生有效簽章者即被認定為 $A$。因此可確認資料來源。

此功能的前提是：

• $\text{PR}_A$ 未外洩。
• $\text{PU}_A$ 已透過憑證或其他可信方式確認確實屬於 $A$。
• $B$ 具備正確的公鑰管理機制。

三、發送者不可否認性

數位簽章使用非對稱式密碼技術：

• $A$ 使用私鑰 $\text{PR}_A$ 簽署。
• 任何持有 $\text{PU}_A$ 的驗證者均可驗證。
• $B$ 不持有 $\text{PR}_A$，因此不能自行產生一份可歸屬於 $A$ 的有效簽章。

相較於以 $A$、$B$ 共同持有的對稱式密鑰 $K$ 產生 MAC，數位簽章較能支援不可否認性。因為使用 MAC 時，$A$ 與 $B$ 都持有相同的 $K$，事後無法證明訊息一定由 $A$ 產生，也可能是 $B$ 自行產生。

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效能與安全性考量

在相同安全強度下，ECC 類技術通常具有較短的金鑰與簽章長度，並可降低儲存、傳輸及驗證負擔。因此，本題優先採用 ECDSA，而非 RSA 數位簽章。

建議配置可寫為：

$$\text{ECDSA using a 256-bit elliptic curve}$$

搭配：

$$\text{SHA-256}$$