111 身心障礙特考三等 資訊處理 資通網路 考古題詳解

核心觀念

本題考查 IPv6 的：

1. 位址型態：IPv6 不使用 Broadcast，而以 Multicast 取代。
2. IPv6 基本標頭中的：

• Traffic Class：8 位元，用於封包分類、優先權、壅塞通知及服務品質處理。
• Flow Label：20 位元，用於識別同一資料流，使路由器能對該資料流採取一致的處理方式。

3. QoS 的兩種主要服務架構：

• IntServ（Integrated Services，整合式服務）
• DiffServ（Differentiated Services，差異化服務）

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解題方法

本題分為兩部分：

• 第一部分直接列出 IPv6 的三種位址型態，並說明其功能。
• 第二部分先解釋 Traffic Class 與 Flow Label 的用途，再分別對照 IntServ 與 DiffServ 的資源配置、路由器狀態及封包處理方式。

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（一）IPv6 支援的三種 Address Types

IPv6 支援下列三種位址型態：

1. Unicast Address（單播位址）

單播位址代表單一網路介面，封包由來源端傳送至一個特定目的端。

例如：

• 一台主機的全球單播位址
• 一台路由器介面的位址

其傳送關係為：

$$\text{一個來源端} \longrightarrow \text{一個目的端}$$

IPv6 的 Global Unicast Address 功能類似 IPv4 的公用單播位址。

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2. Multicast Address（多播位址）

多播位址代表一組接收者。封包傳送至多播群組後，只有加入該群組的介面會接收封包。

其傳送關係為：

$$\text{一個來源端} \longrightarrow \text{一組目的端}$$

IPv6 使用 Multicast 取代 IPv4 的 Broadcast。例如：

• ff02::1：Link-local scope 的所有節點
• ff02::2：Link-local scope 的所有路由器

IPv6 沒有傳統的 Broadcast Address，若要傳送給區域網路上的所有節點，通常使用適當範圍的 All Nodes Multicast Address。

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3. Anycast Address（任播位址）

任播位址可配置給多個介面，但封包只會送至其中「距離最近」或依路由成本判定最佳的一個介面。

其傳送關係為：

$$\text{一個來源端} \longrightarrow \text{多個候選目的端中的一個}$$

Anycast 常用於：

• 尋找最近的 DNS 伺服器
• 提供具備備援能力的服務
• 將使用者導向拓撲距離較近的伺服器

路由器會依路由表及路由協定計算出的最佳路徑，選擇其中一個 Anycast 接收端。

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（二）IPv6 如何支援 IntServ 與 DiffServ

IPv6 Header 相關欄位

1. Traffic Class

Traffic Class 是 IPv6 基本標頭中的 8 位元欄位，主要用途包括：

• 封包分類
• 指定優先權
• 指定服務處理類別
• 表示壅塞狀態

在 DiffServ 架構中，Traffic Class 通常承載 DS Field，其中主要包含 DSCP（Differentiated Services Code Point），供路由器依不同服務類別執行不同的 Per-Hop Behavior（PHB）。

Traffic Class 的 8 位元可表示：

$$2^8 = 256$$

種欄位值，但實際使用方式須依相關服務及標準定義。

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2. Flow Label

Flow Label 是 IPv6 標頭中的 20 位元欄位，用於識別資料流。

同一資料流的封包通常具有相同的：

• Source Address
• Destination Address
• Flow Label

路由器可根據 Flow Label 快速辨識封包所屬的資料流，並對該資料流採用一致的：

• 路由路徑
• 排程方式
• 佇列處理
• 頻寬配置
• 延遲及抖動控制策略

Flow Label 可表示的數值數量為：

$$2^{20} = 1,048,576$$

Flow Label 本身不等於資源保證，也不直接完成頻寬預約；它是供網路設備識別及處理資料流的標記，必須搭配 RSVP、排程器、佇列管理及路由機制，才能形成完整 QoS 服務。

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1. IntServ（Integrated Services）

核心概念

IntServ 以「逐一資料流」為單位提供 QoS。每一個資料流都可提出特定的服務需求，例如：

• 最低頻寬
• 最大延遲
• 最大抖動
• 封包遺失率限制

其特色是提供較明確的端到端資源保證，但路由器必須維護每一條資料流的狀態。

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IPv6 欄位與 IntServ 的搭配

（1）Flow Label 識別資料流

來源端為同一資料流的 IPv6 封包設定相同的 Flow Label。路由器依下列資訊辨識資料流：

$$(\text{Source Address},\ \text{Destination Address},\ \text{Flow Label})$$

路由器可利用此識別資訊，將同一資料流的封包導向相同路徑及相同 QoS 處理佇列。

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（2）Traffic Class 指定優先處理方式

Traffic Class 可用來表示該資料流的優先等級或服務類別。例如：

• 即時語音需要低延遲
• 視訊需要穩定頻寬
• 一般資料可採用 Best Effort

路由器可依 Traffic Class 將封包放入不同佇列，並設定不同的排程優先權。

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（3）使用 RSVP 進行資源預約

IntServ 通常搭配 RSVP（Resource Reservation Protocol）進行資源預約。接收端提出資源需求後，RSVP 訊息沿著資料傳送路徑建立預約，各中間路由器執行：

1. 確認路徑及流量需求。
2. 檢查本身是否有足夠頻寬、緩衝區及處理能力。
3. 進行 Admission Control（允入控制）。
4. 若資源足夠，為該資料流建立狀態並保留資源。

核心觀念

本題考查深度封包檢測（Deep Packet Inspection, DPI）的定義、常見整合功能，以及封包分類後的處置方式。重點在於區分：

• 一般封包過濾：主要檢查標頭資訊。
• 深度封包檢測：進一步檢查封包內容與應用程式層資訊。

DPI 通常依據封包標頭、通訊內容、應用程式協定、使用者行為與流量特徵進行分類，再依安全政策採取相應措施。

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（一）何謂深度封包檢測？（8分）

深度封包檢測是指網路設備不僅檢查封包的標頭資訊，例如來源與目的 IP 位址、通訊埠號、傳輸協定，也進一步檢查封包有效負載（payload）及應用程式層內容，以辨識封包所屬的應用程式、服務、內容類型或安全威脅。

其檢查範圍可包含：

1. 網路層資訊：來源 IP、目的 IP。
2. 傳輸層資訊：TCP 或 UDP、來源埠、目的埠。
3. 應用層資訊：HTTP、DNS、FTP、SMTP、VoIP、P2P 等協定。
4. 內容特徵：惡意程式碼、病毒特徵、異常指令或不當內容。
5. 流量行為：封包頻率、連線模式、流量大小與異常通訊行為。

DPI 常透過特徵比對（signature matching）、協定分析、狀態追蹤及行為分析進行判斷。因此，它能辨識「這是 HTTP 封包」以外的更細緻資訊，例如「這是社群網站中的影音串流」、「這是 P2P 傳輸」或「這是疑似攻擊流量」。

與一般封包過濾的差異

一般封包過濾多依下列條件判斷：

$$\text{來源 IP}+\text{目的 IP}+\text{通訊協定}+\text{埠號}$$

DPI 則會再加入應用程式內容與行為特徵：

$$\text{封包分類} = f(\text{標頭資訊},\text{內容},\text{應用協定},\text{行為特徵})$$

因此，DPI 能處理使用相同埠號但承載不同應用程式的流量，也能發現隱藏在正常協定中的攻擊或違規內容。

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（二）DPI 常結合的三種類別功能（9分）

常見 DPI 系統會整合下列三大類功能：

1. 防火牆與存取控制功能

此類功能依據安全政策決定封包是否可以通過，例如：

• 允許或拒絕特定 IP 位址。
• 封鎖特定通訊埠。
• 禁止特定應用程式或網站。
• 依使用者、群組、時間或地點設定存取規則。

傳統防火牆主要依網路位址與埠號判斷，結合 DPI 後可以進一步依應用程式及內容進行控制。

2. 入侵偵測與入侵防禦功能

此類功能用於辨識網路攻擊與可疑行為，包括：

• 病毒、木馬、蠕蟲等惡意程式。
• SQL Injection、跨網站攻擊等應用層攻擊。
• 連接埠掃描、暴力破解。
• 分散式阻斷服務攻擊。
• 異常封包或違反協定規範的流量。

其中，入侵偵測系統（IDS）偏重於發現與告警；入侵防禦系統（IPS）則可在發現威脅後主動阻擋或丟棄封包。

3. 流量管理與服務品質控制功能

此類功能依應用程式、使用者或流量類型進行頻寬與優先權管理，例如：

核心觀念

本題考查 SNMP 的運作方式、OID 與 MIB 的關係，以及 SNMP 在未妥善設定安全機制時所產生的兩類資安風險。

SNMP 採用管理者與代理者架構：

• SNMP Manager：網路管理系統，用來查詢或設定設備。
• SNMP Agent：執行於路由器、交換器、伺服器等設備上的代理程式。
• MIB（Management Information Base）：設備管理資訊的資料庫。
• OID（Object Identifier）：MIB 中每項管理資訊的唯一識別碼。
• GET：查詢設備資訊。
• SET：修改設備參數。
• TRAP／INFORM：設備主動回報事件。

SNMPv1、SNMPv2c 通常使用 community string 作為驗證資訊，例如 public、private。此資訊多以明文傳送，且其安全性遠低於具備驗證與加密功能的 SNMPv3。

解題方法

本題可依照「查詢可讀資訊」與「驗證資訊及寫入權限」兩個方向作答：

1. 說明攻擊者如何利用 SNMP 的 GET 或封包監聽取得設備資訊。
2. 說明攻擊者如何取得 community string 或其他驗證資料。
3. 說明取得寫入權限後，如何利用 SET 竄改設備設定。
4. 以具體 OID、封包或設備設定作為例子，完整呈現威脅與影響。

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（一）竊取系統資訊

1. 威脅原理

若設備開啟 SNMP，且允許不特定來源查詢，攻擊者可利用 SNMP GET、GETNEXT 或 WALK 指令，依 OID 查詢 MIB 中的管理資訊。

SNMP 所回傳的內容不只包含設備名稱，也可能包括：

• 設備廠牌、型號與作業系統版本
• 主機名稱與網路位置
• 網路介面名稱、IP 位址與 MAC 位址
• 介面流量、錯誤封包與連線狀態
• 路由表、ARP 表與 VLAN 資訊
• CPU、記憶體及儲存空間使用率
• 執行中的服務或軟體資訊
• 系統管理及網路拓撲相關資料

這些資訊本身未必直接造成入侵，但可用於建立目標設備的情報，協助攻擊者進行後續弱點掃描、版本漏洞攻擊與網路拓撲分析。

2. 具體例子

例如攻擊者知道某設備的 SNMP community string 為 public，便可執行 SNMP WALK，查詢下列常見 OID：

• 1.3.6.1.2.1.1.1.0：sysDescr，取得設備描述、硬體與作業系統版本。
• 1.3.6.1.2.1.1.5.0：sysName，取得設備名稱。
• 1.3.6.1.2.1.2.2.1.2：介面描述，取得網路介面資訊。
• 1.3.6.1.2.1.4.21.1：IP 路由表相關資訊。

攻擊者從 sysDescr 得知設備使用某廠牌路由器及特定韌體版本，再依該版本尋找已知漏洞；從介面與路由表得知內部網段及伺服器位置，便可規劃更精確的攻擊路徑。

3. 資安影響

此類威脅屬於資訊洩漏與偵察型攻擊，主要影響包括：

• 暴露內部網路拓撲及設備位置。
• 暴露設備版本，使攻擊者容易對應已知漏洞。
• 洩漏網路介面、IP、MAC、VLAN 及路由資訊。
• 協助攻擊者鎖定重要主機或管理介面。
• 使後續的弱密碼攻擊、漏洞利用及阻斷服務攻擊更精準。

即使攻擊者只有讀取權限，仍能透過大量 OID 查詢掌握組織的網路環境。

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（二）盜用密碼及竄改設定

1. 盜用 community string

在 SNMPv1、SNMPv2c 中，community string 兼具識別與簡易驗證作用，常見名稱包括：

• public：通常用於讀取。
• private：通常用於寫入。

但 community string 並非真正的加密密碼。SNMP 封包若未經加密，攻擊者可在相同網段利用封包側錄工具擷取 community string。

例如管理者使用 public 查詢設備資訊，攻擊者監聽 UDP 161 埠的 SNMP 封包，即可直接看到封包中的 public 字串。若管理設備使用 private 作為寫入 community string，該字串遭竊取後，攻擊者便可能取得修改設備設定的權限。

2. 利用弱 community string 猜測

核心觀念

本題考查兩種媒體存取控制方法：

1. CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection）

• 主要用於傳統半雙工乙太網路。
• 傳送前先聽取媒體是否忙碌。
• 傳送期間持續偵測碰撞。
• 發生碰撞後，所有碰撞節點執行退避，再重新競爭媒體。

2. CSMA/CA（Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance）

• 主要用於無線區域網路。
• 無線節點難以在傳送期間可靠偵測碰撞，因此採取「盡量避免碰撞」的方式。
• 隱藏式終端問題是無線網路中常見的碰撞來源。

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（一）CSMA/CD 每個通訊節點的作業行為

解題方法

CSMA/CD 的作業流程可依序分為：

1. 節點有資料要傳送。
2. 先感測媒體。
3. 媒體忙碌時持續等待。
4. 媒體閒置時開始傳送。
5. 傳送期間持續偵測是否發生碰撞。
6. 若未碰撞且資料傳送完成，表示成功。
7. 若發生碰撞，停止正常傳送並送出 jam signal，使其他節點得知碰撞。
8. 根據 Binary Exponential Backoff 選擇隨機退避時間。
9. 等待退避時間後重新傳送。
10. 超過最大重傳次數則放棄該訊框並回報傳送失敗。

Pseudo code

CSMA_CD_Transmit(frame):

 retry_count ← 0

 while retry_count < MAX_RETRY do

 while channel is busy do
 wait

 transmit(frame)

 while frame transmission is not completed do
 if collision is detected then

 send jam signal
 stop transmission

 retry_count ← retry_count + 1

 if retry_count = MAX_RETRY then
 report transmission failure
 return FAILURE

 c ← min(retry_count, BACKOFF_LIMIT)
 K ← random integer in [0, 2^c - 1]

 wait K × slot_time
 go to next transmission attempt

 report transmission success
 return SUCCESS

 report transmission failure
 return FAILURE

關鍵公式

Binary Exponential Backoff 的隨機退避時間為：

$$T_{\text{backoff}}=K \times T_{\text{slot}}$$

其中：

$$K \in \{0,1,2,\ldots,2^c-1\}$$

$c$ 為第 $c$ 次碰撞後的退避階段，通常採用：

$$c=\min(\text{retry\_count},10)$$

傳統 IEEE 802.3 乙太網路的 slot time 為 $512$ bit times，重傳次數達到上限後即放棄傳送。

得分重點

• 傳送前進行 carrier sensing。
• 媒體忙碌時延遲傳送。
• 傳送期間偵測碰撞。
• 碰撞後送出 jam signal。
• 執行 Binary Exponential Backoff。
• 退避後重新傳送。
• 超過最大嘗試次數則放棄。

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（二）隱藏式終端問題（HTP）

定義

隱藏式終端問題是指：兩個無線節點彼此位於對方的無線涵蓋範圍之外，無法互相感測到對方正在傳送，但兩者都能與同一個接收端通訊，因而同時傳送並在接收端發生碰撞。

典型情境

假設有三個節點：

A ─────> B <───── C

• A 與 B 在彼此的通訊範圍內。
• C 與 B 在彼此的通訊範圍內。
• A 與 C 距離太遠，彼此無法感測對方的訊號。
• A、C 都要傳送資料給 B。

當 A 先傳送資料給 B 時，C 感測不到 A 的訊號，便會判斷媒體閒置並開始傳送。結果 A 與 C 的訊號在 B 處重疊，造成 B 收到碰撞資料，導致訊框傳輸失敗。