（一）子網路遮罩

核心觀念

題目給定 IP 位址形式為 $192.168.x.x$，依一般私有網路規劃，視為原始網段為 $192.168.0.0/16$。將一個網段切成八個等大小子網路，須借用主機位元中的子網路位元。

解題方法

八個子網路可表示為：

因此須借用 $3$ 個位元作為子網路位元：

$/19$ 的子網路遮罩為：

換算成十進位：

第三個位元組的遮罩值 $224$，其區塊大小為：

所以各子網路的第三個八位元組起點依序為 $0、32、64、96、128、160、192、224$，共八個子網路。

解題技巧

切成 $2^n$ 個子網路，就借用 $n$ 個位元。原始為 $/16$，切成八個網段便直接加 $3$，得到 $/19$。

【答案】子網路遮罩為：

亦可寫成：

（二）電子郵件協定

（1）IMAP 伺服器的作用

核心觀念

IMAP 是電子郵件的「收信與管理」協定，全名為 Internet Message Access Protocol。其主要用途是讓使用者端郵件軟體連線至郵件伺服器，直接查看、讀取、搜尋、分類及管理伺服器上的郵件。

以 Gmail 為例

使用者以 Gmail 網頁版、手機 App 或 Outlook 等郵件軟體登入 Gmail 時，IMAP 伺服器會：

• 提供伺服器上的郵件清單與內容。
• 同步郵件的已讀、未讀、刪除及標記狀態。
• 同步資料夾或標籤等郵件管理資訊。
• 讓多個裝置存取同一份伺服器郵件資料。

IMAP 的重點是郵件主要保存在伺服器，使用者端取得的是同步後的檢視與操作結果。

（2）IMAP4 與 POP3 的主要差異

核心觀念

IMAP4 與 POP3 都是收取電子郵件的協定，但設計理念不同：

IMAP4 可將伺服器上的郵件狀態同步至多個裝置。例如在手機上將 Gmail 郵件標示為已讀，電腦登入同一帳號後通常也會顯示為已讀。

POP3 則通常在收信時將郵件下載到本機。郵件下載後是否保留伺服器副本，取決於郵件軟體設定；若未設定保留副本，郵件可能會從伺服器刪除，其他裝置便無法取得完整郵件。

解題技巧

可用一句話區分：

• IMAP4：郵件「留在伺服器，跨裝置同步」。
• POP3：郵件「下載到本機，以收信為主」。

此外，SMTP 主要負責寄信，IMAP4 與 POP3 主要負責收信，三者功能不可混淆。

【答案】

第二題詳解

核心觀念

本題考查：

1. 記憶體分頁或快取的替換演算法。
2. 無向加權圖的最小成本擴張樹（Minimum Cost Spanning Tree, MST）。
3. Quick Sort 的 Divide and Conquer 概念。
4. Binary Search 的時間複雜度。

（一）FIFO、LRU、LFU 演算法

1. 使用堆疊（Stack）操作者

三者中，LRU 可利用堆疊操作實作。

每次存取某一頁面時，將該頁移至堆疊頂端：

• 堆疊頂端：最近使用的頁面。
• 堆疊底端：最久未使用的頁面。
• 發生置換時，淘汰堆疊底端頁面。

FIFO 通常使用佇列（Queue），LFU 則主要使用使用次數計數器，不是典型的堆疊操作。

2. FIFO（First-In/First-Out）

FIFO 按照頁面進入記憶體的先後順序置換：

• 最早進入記憶體的頁面最先被淘汰。
• 通常以佇列實作。
• 優點是實作簡單。
• 缺點是可能淘汰仍經常使用的頁面，且可能發生 Belady anomaly：增加頁框數反而造成缺頁次數增加。

3. LRU（Least Recently Used）

LRU 淘汰「最久沒有被使用」的頁面：

• 依據最近使用時間判斷。
• 最常見的實作方式是堆疊，亦可使用雙向鏈結串列搭配雜湊表。
• 通常比 FIFO 更能反映程式的區域性（locality）。
• 缺點是必須記錄頁面使用順序，實作成本較高。

4. LFU（Least Frequently Used）

LFU 淘汰「使用次數最少」的頁面：

• 每個頁面維護一個使用次數計數器。
• 每次存取頁面時，其計數值加一。
• 發生置換時，淘汰計數值最低的頁面。
• 若多個頁面的使用次數相同，通常再以 FIFO 或 LRU 作為平手判定方式。
• 缺點是早期曾被大量使用、目前已不常使用的頁面，可能因累積次數高而長期留在記憶體中。

解題技巧

快速判斷方式如下：

• FIFO：看「誰最早進來」→ 佇列。
• LRU：看「誰最久沒用」→ 堆疊。
• LFU：看「誰使用次數最少」→ 計數器。

（二）最小成本擴張樹

核心觀念

擴張樹必須符合：

1. 包含圖形中的所有頂點。
2. 所有頂點彼此連通。
3. 不得形成循環。
4. 若圖形有 $n$ 個頂點，擴張樹必須有 $n-1$ 條邊。

本題有 $7$ 個頂點，因此最小成本擴張樹需選出：

解題方法：Kruskal 演算法

Kruskal 演算法將所有邊依權重由小到大排列，再依序選取；若加入該邊會形成循環，則跳過。

圖中各邊依權重排序如下：

依序選取：

核心觀念

本題考查 IPv4 網路遮罩、預設類別式網路，以及 CIDR 子網切割。

網路遮罩（Network Mask）是與 IP 位址同樣具有 32 位元的數值，用來區分：

• 網路部分（Network Portion）
• 主機部分（Host Portion）

遮罩中：

• 連續的 $1$ 表示 IP 位址的網路部分。
• 連續的 $0$ 表示 IP 位址的主機部分。

將 IP 位址與網路遮罩進行逐位元 AND 運算，即可取得網路位址：

CIDR 表示法中的 /n，代表遮罩前 $n$ 個位元為 $1$。

（一）網路遮罩的定義

網路遮罩是用來判斷 IP 位址中哪些位元屬於網路位址、哪些位元屬於主機位址的 32 位元數值。

例如：

其二進位表示為：

前 24 位為網路部分，後 8 位為主機部分。

當 IP 位址與網路遮罩進行 AND 運算時，主機部分會被遮罩中的 $0$ 清除，留下網路位址。例如：

（二）求 $140.36.14.92$ 的網路位址

1. 判斷 IP 位址類別

IP 位址的第一個十進位數為 $140$，其範圍介於 $128$ 至 $191$ 之間，因此屬於 B 級位址。

B 級位址的預設遮罩為：

也就是：

2. 進行網路位址判斷

B 級位址的前兩個八位元組為網路部分，後兩個八位元組為主機部分：

套用遮罩：

前兩段保留，後兩段歸零，因此：

（三）將 $140.36.12.64/26$ 切割成四個相同大小的子網段

1. 判斷原網段大小

原網段為：

/26 表示前 26 位為網路部分，剩下：

位為主機部分。

因此原網段共有：

個 IP 位址。

原網段範圍為：

2. 計算子網所需借用的位元

需要切成 4 個相同大小的子網：

因此，需從原本的主機部分借用 2 個位元作為子網部分：

每個子網剩下：

位主機位元，因此每個子網包含：

個 IP 位址。

3. 求新的遮罩

/28 的遮罩為：

核心觀念

本題考查三項資訊安全基本能力：

1. 應用系統交付前的安全性檢測
2. 分散式阻斷服務攻擊（DDoS）的原理
3. 緩衝區溢位攻擊的成因與危害

應用系統不能只確認功能正常，還必須確認身分驗證、權限控管、輸入資料處理、程式碼及系統組態沒有重大安全弱點。

解題方法

第一小題採「系統交付安全檢查」角度回答，依序涵蓋：

• 程式碼本身
• 執行環境與組態
• 網路與主機弱點
• 實際攻擊測試
• 權限、紀錄及資料保護

第二、三小題則分別掌握攻擊的核心：

• DDoS：大量來源同時消耗服務資源，使正常使用者無法使用。
• Buffer Overflow：輸入資料超過記憶體緩衝區容量，覆寫鄰接資料，進而造成程式崩潰或執行非預期程式碼。

（一）應用系統交付前應完成的安全性檢測

1. 安全需求檢查

確認系統是否依照需求文件實作必要的安全功能，例如：

• 使用者身分驗證
• 密碼複雜度與保存方式
• 多因素驗證
• 角色與權限控管
• 操作紀錄與稽核
• 個人資料及機敏資料保護
• 逾時登出與帳號鎖定

此項檢查是確認「應有的安全功能是否完整」，避免系統雖然沒有明顯漏洞，卻缺少必要的安全控制。

2. 原始碼安全檢測

對原始程式碼進行人工檢視及靜態程式碼分析，確認是否存在：

• SQL Injection
• Cross-Site Scripting（XSS）
• Command Injection
• 不安全的檔案處理
• 不當的錯誤訊息
• 硬編碼帳號、密碼或金鑰
• 不安全的密碼儲存
• 權限檢查遺漏
• 緩衝區溢位
• 不安全的函式使用

原始碼檢測可在系統正式執行前發現程式設計層面的問題，適合找出邏輯缺陷及不安全寫法。

3. 弱點掃描

使用弱點掃描工具檢查應用程式、伺服器、資料庫及網路設備，確認是否有：

• 過時的作業系統或套件
• 已知漏洞
• 不安全的服務
• 預設帳號與密碼
• 不必要的開放連接埠
• 不安全的通訊協定
• 錯誤的系統組態

掃描結果必須進行風險分級，重大及高風險弱點應在交付前修補，不能只完成掃描而未處理問題。

4. 滲透測試

以攻擊者角度實際測試系統，驗證弱點是否能被利用。測試範圍可包括：

• 登入及身分驗證
• 權限提升
• 未授權存取
• Session 管理
• 輸入驗證
• 檔案上傳
• API 安全
• 資料庫操作
• 機敏資料外洩

滲透測試與弱點掃描不同。弱點掃描主要是工具化檢查，滲透測試則進一步驗證漏洞的實際影響及可利用程度。

5. Web 應用程式安全測試

若系統為網站或 Web API，應特別檢測：

• SQL Injection
• XSS
• Cross-Site Request Forgery（CSRF）
• Broken Access Control
• 不安全的 Session Cookie
• 目錄遍歷
• 檔案上傳漏洞
• API 未授權存取
• 敏感資料未加密傳輸

例如，使用者只能查詢自己的資料，系統不得因修改 URL 參數或 API 參數便讀取他人資料。

6. 組態及部署安全檢查

確認正式環境的部署設定符合安全要求，包括：

• 移除測試帳號及預設帳號
• 關閉除錯模式
• 移除範例程式及測試頁面
• 設定正確的檔案及資料夾權限
• 限制管理介面來源
• 正確設定防火牆及網路存取規則
• 啟用 HTTPS
• 設定安全的 Cookie 屬性
• 隱藏伺服器版本資訊

許多安全事件不是程式碼本身造成，而是正式環境仍保留測試設定或過度開放的權限。

7. 身分驗證與授權測試

應分別測試：

• 正常登入及登出
• 錯誤密碼處理
• 帳號鎖定
• 密碼重設
• Session 逾時
• 一般使用者與管理者權限區隔
• 水平權限控管
• 垂直權限控管

其中：

• 水平權限問題：同等權限的使用者可以存取他人的資料。
• 垂直權限問題：一般使用者可以執行管理者功能。

8. 輸入驗證及錯誤處理測試

測試系統對下列輸入的處理能力：

• 空值
• 超長字串
• 特殊字元
• 不合法格式
• 負數及極大數值
• 惡意指令
• 異常檔案

錯誤訊息不得洩漏資料庫結構、檔案路徑、程式碼內容或系統版本。系統應記錄必要資訊供管理者稽核，但不能直接將內部錯誤細節顯示給一般使用者。

9. 資料保護及加密檢查

確認：

• 密碼以雜湊方式保存，並搭配 Salt
• 敏感資料傳輸使用加密通道
• 機敏資料儲存時適當加密
• 金鑰不直接寫入原始碼
• 備份資料受到存取控制
• 個人資料不在錯誤訊息及紀錄中不當曝光

10. 紀錄、稽核及事件追蹤測試

確認系統能記錄重要安全事件，例如：

• 登入成功及失敗
• 密碼變更
• 權限異動
• 資料新增、修改及刪除
• 管理者操作
• 異常存取
• 系統錯誤

紀錄內容應包含時間、使用者、來源位置、操作內容及結果，並防止未授權人員竄改。