108 高普考高考三級 資訊處理 資訊管理與資通安全 考古題詳解

108 年・高普考・高考三級・資訊處理
試題代碼 資訊管理與資通安全

第 一 題25 分

支援向量機(Support Vector Machine, SVM)是常見的資料分類演算法。

請詳述支援向量機的運作原理,並舉出兩個採用支援向量機進行資料分類的應用實例。

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核心觀念

支援向量機(Support Vector Machine, SVM)是一種監督式學習的分類方法。其核心作法是在特徵空間中尋找一個能區分不同類別的決策邊界,並使分類邊界與最近訓練樣本之間的距離最大化。這個最大化的間隔有助於模型對未見資料維持較好的泛化能力。

以二元分類為例,訓練資料為 (xi,yi)(\mathbf{x}_i,y_i),其中 xi\mathbf{x}_i 是特徵向量,yi∈{−1,+1}y_i\in\{-1,+1\} 是類別標籤。線性決策邊界可寫成:

wTx+b=0\mathbf{w}^{\mathsf T}\mathbf{x}+b=0

其中 w\mathbf{w} 是超平面的法向量,bb 是偏移量。分類時依據 wTx+b\mathbf{w}^{\mathsf T}\mathbf{x}+b 的正負,判斷資料屬於哪一類。

解題方法:最大間隔與支援向量

SVM 將兩類樣本分別推到決策邊界兩側,並以兩條邊界表示:

wTx+b=+1,wTx+b=−1\mathbf{w}^{\mathsf T}\mathbf{x}+b=+1,\qquad \mathbf{w}^{\mathsf T}\mathbf{x}+b=-1

兩條邊界之間的間隔寬度為 2/∥w∥2/\|\mathbf{w}\|。因此,最大化間隔等同於最小化 ∥w∥\|\mathbf{w}\|;一般寫成下列最佳化問題:

min⁡w,b12∥w∥2使得yi(wTxi+b)≥1\min_{\mathbf{w},b}\frac{1}{2}\|\mathbf{w}\|^2 \quad\text{使得}\quad y_i(\mathbf{w}^{\mathsf T}\mathbf{x}_i+b)\geq 1

最靠近決策邊界、落在間隔邊界上的訓練資料稱為支援向量。它們決定了超平面的位置與方向;其他離邊界較遠的樣本通常不直接決定最終邊界。

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第 二 題25 分

智慧城市(Smart City)是現代化城市的創新建構。

請說明智慧城市的定義,並舉出兩個智慧城市的應用實例及其搭配採用的相關資訊科技。

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核心觀念

本題考查智慧城市的核心定義,以及如何將城市服務需求與資訊科技配對。智慧城市不是單純把感測器或網路設備部署在城市中,而是運用資訊與通訊科技(ICT)蒐集、整合及分析城市資料,改善公共服務、資源運用與市民生活品質,並提升城市治理的效率與永續性。

智慧城市常見的技術包括物聯網(IoT)、感測器、行動通訊、雲端運算、大數據分析、人工智慧(AI)、地理資訊系統(GIS)及智慧電網等。選擇技術時,應先指出要解決的城市問題,再說明資料如何蒐集、分析,以及如何用於改善服務。

解題方法

可採「城市需求 → 資料蒐集 → 資料分析 → 服務改善」的架構作答。先用整合式定義說明智慧城市,再挑選兩種不同的城市應用,逐一交代其用途與搭配的資訊科技。以下以交通管理與能源管理為例。

應用實例一:智慧交通

智慧交通運用即時交通資料,改善道路通行效率與交通服務。例如,在路口或道路部署車流感測器、攝影機及車載設備,蒐集車流量、車速與壅塞狀況;系統再分析資料,動態調整號誌秒數,並透過手機應用程式或資訊看板提供路況與替代路線。

搭配科技:​物聯網感測器、攝影機、行動通訊、雲端平台、大數據分析、人工智慧及 GIS。

效益:​降低交通壅塞與行車時間,提升道路使用效率,也可協助緊急車輛調度。

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第 三 題25 分

依據行政院所屬各機關資訊業務委外服務作業參考原則,除相關法令另有規定或屬政府核心資訊業務者外,基於提升營運效率的考量,請詳述政府機關有哪些類型的資訊業務可委託民間資訊服務業者辦理?

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核心觀念

本題考查「行政院所屬各機關資訊業務委外服務作業參考原則」所列的政府資訊業務委外範疇。以命題當年(民國 108 年)法規為準:除相關法令另有規定,或屬政府核心資訊業務外,在機關能有效監督、評估及控制委外服務品質的前提下,可將資訊業務委託民間資訊服務業者辦理。

解題方法

依參考原則「政府資訊業務委外範疇」分成兩大類作答,並列出各類的服務內容:

  1. 政府一般資訊業務:資訊設備、系統及日常維運等例行性工作。
  2. 政府資訊應用業務:具特定功能的資訊系統,其規劃、建置、整合及推廣等工作。

作答時須交代委外的前提與例外,避免只列服務項目而漏掉適用範圍。

可委外的資訊業務類型

一、政府一般資訊業務

包括設備汰舊換新、程式設計、系統管理、硬體操作、軟體開發與維護、資料庫建置、資料處理、硬體維護、網路管理、機器操作與維護、機房設施管理,以及備援服務等例行性工作。

二、政府資訊應用業務

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第 四 題25 分

公開金鑰基礎建設(Public Key Infrastructure,簡稱 PKI)涵蓋技術、管理、法令等三大議題。以發行數位憑證(Digital Certificate)為例,請詳述這三大議題的主要具體內容。

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核心觀念

本題考查公開金鑰基礎建設(PKI)發行數位憑證時,如何由技術、管理、法令三個面向共同建立可信任的憑證制度。數位憑證的核心功能,是由可信任的憑證機構(CA)確認公鑰與特定主體身分間的關聯,並以數位簽章保障憑證的完整性與來源可信度。

解題時須區分三個面向:技術面說明憑證如何產生、驗證及撤銷;管理面說明由哪些組織與程序維持信任;法令面則說明憑證與電子簽章的法律效力、責任及監督依據。

法規基準:​以命題當年(民國 108 年)法規為準。當時主要法源為《電子簽章法》及其相關子法;《電子簽章法》現行法已修正,作答仍依命題當年規定說明。

解題方法

依題目指定的三大議題分段作答,並以「憑證從申請、核發、使用到失效」的生命週期串連內容。每一面向都要落到具體措施,避免只寫「技術、管理、法令很重要」等抽象敘述。

三大議題的主要具體內容

一、技術議題

技術面處理憑證的格式、密碼機制、驗證及生命週期中的技術操作。

  • 憑證內容與格式:​數位憑證通常包含憑證持有人身分、公鑰、憑證序號、有效期間、核發者及簽章演算法等資訊,常見格式為 X.509。
  • 金鑰與憑證核發:​申請者產生或取得金鑰對,向憑證機構提出申請。憑證機構核驗申請者身分及資料後,將申請者的公鑰與身分資訊綁定,核發憑證並以 CA 私鑰簽章。
  • 憑證驗證:​使用者檢查憑證簽章是否由可信任的 CA 簽發、憑證鏈是否可追溯至受信任的根憑證、憑證是否在有效期間內,以及憑證用途與持有人是否符合使用情境。
  • 撤銷與狀態查詢:​憑證在私鑰疑似外洩、持有人資料變更或其他失效情形下,須能撤銷;驗證端可透過憑證撤銷清冊(CRL)或線上憑證狀態協定(OCSP)查詢其狀態。
  • 安全防護:​妥善保護 CA 私鑰及簽章設備,使用適當的密碼演算法與金鑰管理措施,並保留稽核紀錄,避免憑證遭偽造、竄改或冒用。

二、管理議題

管理面確保憑證的核發、使用與撤銷有明確權責及可稽核程序。

  • 建立信任架構與權責:​明確規範憑證機構(CA)、註冊機構(RA)、憑證持有人、依賴憑證者及監督機關的角色。RA 可負責受理申請與身分查驗,CA 負責核發及管理憑證。
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