108 國安局特考三等 資訊組(選試英文) 網路應用與安全 考古題詳解

核心觀念

P2P（Peer-to-Peer，點對點）網路是一種讓網路中的節點彼此直接交換資源的架構。每個節點（Peer）可同時扮演服務提供者與服務使用者：既能向其他節點取得資料，也能將自己的資料或運算資源提供給其他節點。P2P 不一定完全沒有伺服器；有些系統會用伺服器協助搜尋、登入或追蹤節點，但資料傳輸仍可由節點彼此完成。

傳統 Client/Server（主從式）架構則由伺服器集中提供服務，Client 向伺服器提出請求並接收回應。兩者的主要差異在於資源與服務是否集中於少數伺服器。

解題方法

依題目要求，分成三部分作答：

1. 先定義 P2P：說明節點間的對等關係，以及節點可同時提供與使用資源。
2. 再比較優點：從成本、擴充性、負載分散、可用性等面向，對照主從式架構的集中服務特性。
3. 最後說明安全隱憂：指出 P2P 的開放與分散特性如何增加惡意內容、身分信任、存取控制、隱私及管理上的風險。

作答時要呈現「架構特性如何形成優點，也如何帶來風險」，避免只列名詞。

P2P 網路的優點

• 降低建置與維運成本：不必由單一組織建置大型中央伺服器承擔所有服務；可利用參與節點既有的儲存空間、頻寬與運算能力。
• 擴充性較佳：節點增加時，也可能同時增加可用的頻寬與儲存資源。以檔案分享為例，下載者完成部分下載後可再提供給其他節點，減輕單一來源的傳輸壓力。
• 負載分散：請求與資料傳輸可分散至多個節點，不必全部集中在同一伺服器，可降低伺服器成為瓶頸的情形。
• 降低單點故障影響：部分節點離線時，只要仍有其他節點持有資源，服務就可能繼續提供，整體可用性較不依賴單一伺服器。
• 資源利用較有效：可共享閒置的頻寬、儲存空間及運算能力，形成分散式資源池。

以上優點並非所有 P2P 系統都必然具備；實際效果仍取決於節點數量、網路拓樸、資源複本及是否依賴中央服務。

P2P 網路的安全隱憂

核心觀念

本題考查 DNS 的名稱解析流程，以及攻擊者如何利用 DNS 紀錄快速輪替，掩護惡意網站或控制伺服器。DNS（Domain Name System，網域名稱系統）是分散式、階層式的命名系統，負責將人類易記的網域名稱轉換為網路通訊所需的 IP 位址，也能提供郵件路由、別名及其他服務資訊。

DNS 常見紀錄包括：

• A、AAAA：分別將網域名稱對應至 IPv4、IPv6 位址。
• CNAME：將一個名稱指向另一個名稱。
• MX：指定接收該網域電子郵件的郵件伺服器。
• NS：指定該網域的權威名稱伺服器。
• TXT：存放文字資訊，常用於網域驗證及郵件安全設定。

DNS 回應通常附有 TTL（Time to Live，存活時間），表示解析結果可在快取中保留多久。

解題方法

作答時分成兩部分：先說明 DNS 的用途與解析流程，再說明 fast flux 的運作方式及攻擊目的。流程中要區分遞迴解析器與權威名稱伺服器的角色，並指出快取如何減少重複查詢。

DNS 的工作原理

以使用者查詢 www.example.com 為例：

1. 檢查本機快取：作業系統或瀏覽器先查詢已有的 DNS 快取；若紀錄仍在 TTL 有效期間內，就直接使用。
2. 詢問遞迴解析器：若本機沒有可用快取，便向設定的遞迴解析器提出查詢，常見的是網際網路服務供應商或企業網路提供的 DNS 伺服器。
3. 逐層尋找權威資訊：遞迴解析器若也沒有快取，會依 DNS 階層查詢根名稱伺服器，再查詢頂級網域（例如 .com）的名稱伺服器，最後找到 example.com 的權威名稱伺服器。
4. 取得並回傳答案：權威名稱伺服器回覆該名稱的紀錄，例如 A 或 AAAA 紀錄。遞迴解析器將結果回傳給用戶端，並依 TTL 暫存，以供後續查詢使用。

其中，遞迴解析器代表用戶端完成查詢並回傳結果；權威名稱伺服器則提供其所管理網域的正式紀錄。DNS 採分散式階層管理，不必由單一伺服器保存所有網域資料。

核心觀念

本題考查雲端服務模式的責任分工，以及虛擬化環境中的隔離失效風險。IaaS、PaaS、SaaS 的差別，在於雲端服務提供者代為管理的技術層次不同：由 IaaS 到 SaaS，提供者管理的範圍逐步增加，使用者直接管理的範圍則逐步減少。

解題方法

作答時可先依「服務提供者交付什麼」區分三種模式，再說明各模式下由誰管理基礎設施、作業系統、執行環境與應用程式。接著指出虛擬機逃逸破壞了虛擬機與主機之間的隔離，並說明其可能造成的影響。

IaaS、PaaS、SaaS 的區別

• 基礎設施即服務（IaaS）：提供者提供運算、儲存、網路等虛擬化基礎資源。使用者通常自行管理作業系統、中介軟體、應用程式與資料；提供者則負責實體設備及虛擬化平台等底層設施。例：租用雲端虛擬機，自行安裝並維護作業系統與應用程式。
• 平臺即服務（PaaS）：提供者除底層基礎設施外，也提供作業系統、執行環境或資料庫等開發與部署平台。使用者主要負責開發、部署及維護自己的應用程式與資料，不必直接管理底層伺服器和作業系統。例：將自行開發的程式部署至雲端應用平台。
• 軟體即服務（SaaS）：提供者直接提供可使用的應用軟體，並負責應用程式及其底層平台與基礎設施的維運。使用者透過瀏覽器或用戶端使用服務，主要管理帳號、設定及所存取的資料。例：使用雲端電子郵件或線上辦公軟體。

核心觀念

本題考查數位簽章的運作流程，以及公開金鑰基礎建設（Public Key Infrastructure, PKI）如何提供公鑰與身分之間可信的連結。數位簽章主要用來驗證訊息來源、確認訊息完整性，並在特定條件下提供不可否認性；它本身不負責保密。

數位簽章使用一對數學上互相對應的金鑰：

• 私密金鑰：由簽署者持有並妥善保管，用來產生簽章。
• 公開金鑰：可供他人取得，用來驗證簽章。

解題方法：依「簽署—傳送—驗證」說明

設原始訊息為 $M$，簽署者的私密金鑰為 $SK_A$，公開金鑰為 $PK_A$。

1. 計算訊息摘要：簽署者將 $M$ 輸入雜湊函數，產生固定長度的摘要 $h=H(M)$。
2. 產生數位簽章：簽署者使用自己的私密金鑰，對摘要執行簽章演算法，產生簽章 $\sigma$：

$\sigma=\operatorname{Sign}_{SK_A}(H(M))$

3. 傳送訊息與簽章：簽署者將 $M$ 與 $\sigma$ 一同傳給接收者。
4. 驗證簽章：接收者以簽署者的公開金鑰驗證 $\sigma$，並依簽章演算法取得或檢查其中所代表的摘要；同時自行計算收到訊息的摘要 $H(M)$。兩者相符，且簽章驗證成功，才接受訊息。

可概括為：

$\operatorname{Verify}_{PK_A}(M,\sigma)=\text{有效}$

表示簽章可由 $PK_A$ 驗證，且簽章所涵蓋的訊息內容與收到的 $M$ 相符。實際演算法的簽章與驗證步驟依所採用的數位簽章標準而定，並非所有演算法都只是單純以私鑰加密摘要、再以公鑰解密。

這個流程提供三項重要功能：

• 來源驗證：簽章能以某把公開金鑰驗證，表示相應的私密金鑰曾用於簽署。
• 完整性：訊息遭竄改時，重新計算的摘要不符，驗證會失敗。
• 不可否認性：在私密金鑰由簽署者專有、簽章程序可靠，且身分與金鑰的綁定可信等前提下，簽署者較難否認曾簽署該訊息。

核心觀念

Kerberos 是一種以對稱式密碼學與可信任第三方為基礎的網路認證協定，主要用來確認使用者與網路服務的身分，並安全地發放工作階段金鑰。它讓使用者不必在網路上傳送密碼，也不必讓每台服務主機各自保存使用者密碼。

Kerberos 的認證中心稱為 KDC（Key Distribution Center），通常由兩個邏輯服務組成：

• AS（Authentication Server）：驗證使用者，簽發通行證授予通行證（TGT）。
• TGS（Ticket Granting Server）：驗證 TGT，簽發前往特定服務的服務票證。
• 服務伺服器：提供使用者所需的網路服務。

KDC 與每個使用者、服務伺服器各自共享長期密鑰。使用者的長期密鑰通常由密碼衍生；服務伺服器的長期密鑰則由其與 KDC 安全配置。Kerberos 使用時間戳記與短效票證限制重送攻擊，因此用戶端與伺服器需要有大致同步的時鐘。

解題方法

依照 Kerberos 的三階段流程說明即可：先向 AS 取得 TGT，再向 TGS 取得特定服務的票證，最後向服務伺服器出示票證完成認證。每一步都要交代傳送者、接收者、票證用途及加密所使用的金鑰。

設：

• $C$：用戶端（使用者）
• $S$：服務伺服器
• $K_C$：使用者與 KDC 共用的長期密鑰
• $K_S$：服務伺服器與 KDC 共用的長期密鑰
• $K_{TGS}$：TGS 的長期密鑰
• $K_{C,TGS}$、$K_{C,S}$：分別供用戶端與 TGS、用戶端與服務伺服器使用的工作階段金鑰

工作原理

一、向 AS 取得 TGT

1. 用戶端向 AS 提出認證請求，內容包括使用者身分及所需服務資訊；此時不會在網路上直接傳送使用者密碼。
2. AS 查核使用者資料後，產生用戶端與 TGS 之間的工作階段金鑰 $K_{C,TGS}$，並回覆兩部分資料：

• 用 $K_C$ 加密的用戶端資料，包含 $K_{C,TGS}$ 等資訊。
• TGT，內含用戶端身分、$K_{C,TGS}$、有效期限等資料，並以 $K_{TGS}$ 加密。

3. 用戶端以由密碼衍生的 $K_C$ 解密第一部分，取得 $K_{C,TGS}$；TGT 則保留給後續向 TGS 使用。由於 TGT 以 TGS 的密鑰加密，用戶端不能自行竄改其中的內容。

二、向 TGS 取得服務票證

1. 用戶端向 TGS 傳送 TGT、欲使用的服務名稱，以及以 $K_{C,TGS}$ 加密的認證器。