109 高普考高考三級 資訊處理 資通網路 考古題詳解

核心觀念

本題為國家考試「資通網路」經典的名詞辨析與比較題，評量考生對實體層傳輸規格、網路效能指標、控制信令架構及傳輸服務模式的基礎定義與本質差異：

1. 光纖載波規格（SONET/SDH 架構）：比較光纖傳輸階層中「通道化多工（Channelized）」與「串接式未通道化（Concatenated）」在酬載結構上的設計差異。基本單元為 STS-1（$51.84\text{ Mbps}$），OC-3 速率為 $3 \times 51.84 = 155.52\text{ Mbps}$。
2. 網路延遲成因與效能指標：區分封包發送至鏈路的時間（由發送端硬體與頻寬決定）與電磁波在物理介質中傳遞的時間（由傳播距離與光電在介質中的速度決定）。涉及公式：

• 傳輸延遲：$d_{\text{trans}} = \frac{L}{R}$（$L$ 為封包長度，$R$ 為傳輸速率）。
• 傳播延遲：$d_{\text{prop}} = \frac{d}{s}$（$d$ 為兩端實體距離，$s$ 為介質傳播速率）。

3. 通訊控制信令（Signaling）機制：比較控制訊號（建立、維護、拆除連線或管理指令）與使用者資料（Payload）是否共用相同的傳輸通道或路徑。
4. 資料傳輸服務模式：比較在傳遞資料前，端點（或中繼節點）之間是否需要預先建立連線狀態與握手協議（Handshake）。

解題方法

此類「比較名詞差異」題型在國考申論題中切入重點在於：定義與概念 $\to$ 核心差異比較（表格化呈現） $\to$ 實例說明。

1. (一) OC-3 與 OC-3c：從「訊號結構」與「酬載（Payload）運用」切入。雖然實體線路速率皆為 $155.52\text{ Mbps}$，但關鍵在於後綴的「c」（Concatenated，串接），區分多路獨立低速串流交錯傳輸，還是單一大容量資料流。
2. (二) transmission rate 與 propagation rate：從「物理意義」、「衡量單位」、「決定因素」及「對應延遲公式」四個維度切入，徹底釐清 $R$ 與 $s$ 的差別。
3. (三) in-band signaling 與 out-of-band signaling：從「通道架構（實體/邏輯是否分離）」、「安全性」、「效率」與「代表性協定」切入說明。
4. (四) connection-oriented service 與 connectionless service：從「連線建立程序（Handshaking）」、「狀態維護（State Maintenance）」、「可靠度與保證」及「代表性協定」切入說明。

各題詳細對比與分析

(一) OC-3 與 OC-3c

(二) transmission rate 與 propagation rate

(三) in-band signaling 與 out-of-band signaling

核心觀念

本題考查現代數位通訊與網路實體層（Physical Layer）傳輸中，將「類比訊號（Analog Signal）」轉換為「數位訊號（Digital Signal）」的基礎核心理論——取樣理論（Sampling Theory）與博碼調變（Pulse Code Modulation, PCM）。

涉及之核心定義與公式如下：

1. 奈奎斯特–夏農取樣定理（Nyquist-Shannon Sampling Theorem）： 若一連續類比訊號的最高頻率為 $f_{max}$（頻寬為 $B$），則取樣頻率 $f_s$ 必須滿足： $f_s \ge 2 f_{max}$ 其中 $2 f_{max}$ 稱為奈奎斯特率（Nyquist Rate）。若 $f_s < 2 f_{max}$，頻譜將產生重疊，造成混疊失真（Aliasing）。
2. 取樣週期（Sampling Period）： $T_s = \frac{1}{f_s} \le \frac{1}{2 f_{max}}$
3. 量化階層與位元數關係： 若以 $n$ 個位元（bits）代表一個取樣點，可表示的量化階層數（Quantization Levels）$L$ 為： $L = 2^n$
4. 數位傳輸位元率（Bit Rate, $R$）： $R = f_s \times n \quad (\text{bps})$
5. 訊號雜訊比（Signal-to-Quantization-Noise Ratio, SQNR）： 均勻量化下之理論訊噪比為： $\text{SNR}_{\text{quant}} \approx 6.02 n + 1.76 \quad (\text{dB})$ 每增加 1 個量化位元，動態範圍與訊噪比約提升 $6\text{ dB}$。

解題方法

本題為申論說明題，作答切入點應採「先學理基礎（取樣理論），後工程實作（PCM 機制）」之階層式邏輯展開，依序剖析訊號在時域與頻域中的轉換歷程。

一、 取樣理論（Sampling Theory）的原理

1. 物理意涵： 連續時間訊號在時間軸上具有無限多個點，無法直接儲存於數位系統中。取樣理論證明了：只要取樣間隔夠密（即取樣率大於或等於訊號最高頻率的兩倍），無須記錄所有連續點，僅憑離散時間取樣值即可百分之百還原原始類比訊號。
2. 頻域分析與混疊現象：

• 類比訊號 $x(t)$ 與理想脈衝序列（Impulse Train）相乘後，其頻譜為原始訊號頻譜以 $f_s$ 為週期在頻率軸上重複複製延拓： $X_s(f) = \frac{1}{T_s} \sum_{k=-\infty}^{\infty} X(f - k f_s)$
• 當 $f_s \ge 2 f_{max}$ 時，複製的各頻譜帶之間存在間隔或剛好相切，接收端可透過**理想低通濾波器（Low-Pass Filter, LPF）**將高頻複製成分濾除，完整無失真地重建原始訊號。
• 當 $f_s < 2 f_{max}$ 時，相鄰頻譜在邊界發生重疊，產生無法逆向消除的「混疊現象（Aliasing）」。因此在取樣前，工程上必須先加入抗混疊濾波器（Anti-Aliasing Filter），濾除高於 $f_{max}$ 的雜訊與無效高頻。

二、 博碼調變（PCM）的原理

PCM 是將連續類比訊號轉換為二進位數位代碼（A/D Conversion）最標準的調變技術，包含三大循序處理程序：

類比訊號 ──> [ 取樣 (Sampling) ] ──> [ 量化 (Quantization) ] ──> [ 編碼 (Encoding) ] ──> 數位 PCM 串流
 (PAM 訊號) (離散振幅數值) (二進位位元串)

1. 取樣（Sampling）——時間的離散化：

• 依據取樣理論，以固定週期 $T_s = \frac{1}{f_s}$ 擷取類比訊號之瞬間振幅大小。
• 此階段產出的是「脈衝振幅調變（Pulse Amplitude Modulation, PAM）」訊號。
• 特性：時間軸已離散化，但振幅值仍為連續的類比數值。

2. 量化（Quantization）——振幅的離散化：

• 連續的 PAM 振幅值具有無限精度，必須將連續的電壓動態範圍分割為有限個預定的區間（共 $L$ 個階層），將落於某一區間內的取樣值強制近似至該區間對應的代表值（量化位準）。
• 量化誤差（Quantization Error / Noise）：近似過程所產生的截斷誤差稱為量化雜訊，此誤差在類比轉數位後無法完全復原，但可藉由增加位元數 $n$（增加階層數 $L$）縮小步階大小（Step size, $\Delta$）來壓低雜訊。
• 均勻與非均勻量化：針對語音通訊訊號多集中於小振幅之特性，實務上常採用非均勻量化配合壓擴技術（Companding），如北美採用的 $\mu$-law 與歐洲/台灣採用的 A-law，對小訊號提供較細的階層、大訊號提供較粗的階層，以改善動態範圍。

3. 編碼（Encoding）——數值的符號化：

核心觀念

本題評量考生對「實體層傳輸理論」與「經典電信傳輸標準」的整合應用能力，核心在於**夏農定理（Shannon Theory / Shannon-Hartley Theorem）**以及 T1 載體（T1 Carrier）傳輸速率規格。

1. 夏農通道容量公式（Shannon Capacity Formula）： 在存在高斯加性白雜訊（AWGN）的實體傳輸通道中，理論極限傳輸速率（通道容量）受限於通道頻寬與信號雜訊比： $C = B \log_2 (1 + \mathrm{SNR})$

• $C$：通道容量／極限資料傳輸速率（Channel Capacity），單位為每秒位元數（$\mathrm{bps}$）。
• $B$：通道頻寬（Bandwidth），單位為赫茲（$\mathrm{Hz}$）。
• $\mathrm{SNR}$：信號雜訊比（Signal-to-Noise Ratio），為信號功率與雜訊功率的線性比值（無因次純量），即 $\frac{S}{N}$。

2. T1 載體規格（T1 Carrier / DS1）： T1 系統採用分時多工（TDM），將 24 路 PCM 數位語音聲道取樣整合。每個聲道傳輸速率為 $64\ \mathrm{kHz} \times 8\ \text{bits} = 64\ \mathrm{kbps}$，再加上每個訊框（frame）額外配置的 1 個同步位元（即每秒 8,000 個訊框帶來 $8\ \mathrm{kbps}$ 開銷）： $C_{\mathrm{T1}} = 24 \times 64\ \mathrm{kbps} + 8\ \mathrm{kbps} = 1.544\ \mathrm{Mbps} = 1.544 \times 10^6\ \mathrm{bps}$

3. 訊雜比的分貝（$\mathrm{dB}$）表示法： 工程實務與通訊理論常將比值型態的 $\mathrm{SNR}$ 轉換為對數單位分貝（$\mathrm{dB}$）： $\mathrm{SNR}_{\mathrm{dB}} = 10 \log_{10} (\mathrm{SNR})$

解題方法

本題為計算申論題，須先將題目給定的隱含條件（T1 速率）與數值轉換為標準國際單位（SI Units），再代入夏農公式推導。

步驟一：彙整已知條件

• 頻寬 $B = 100\ \mathrm{kHz} = 100 \times 10^3\ \mathrm{Hz} = 10^5\ \mathrm{Hz}$。
• 目標傳輸速率 $C = 1.544\ \mathrm{Mbps} = 1.544 \times 10^6\ \mathrm{bps}$。
• 參考對數值 $\log_{10} 2 = 0.301$。

步驟二：代入夏農定理求對數值

根據夏農公式： $C = B \log_2 (1 + \mathrm{SNR})$

代入數值： $1.544 \times 10^6 = 10^5 \times \log_2 (1 + \mathrm{SNR})$

兩邊同除以 $10^5$： $\log_2 (1 + \mathrm{SNR}) = \frac{1.544 \times 10^6}{10^5} = 15.44$

步驟三：利用對數換底公式展開

題目給定常用對數值 $\log_{10} 2 = 0.301$，利用換底公式

核心觀念

本題考最小費用擴張樹（minimum cost spanning tree, MST）與 Kruskal 演算法。擴張樹必須連接所有節點，且不能形成迴路；若有 $n$ 個節點，擴張樹恰有 $n-1$ 條連線。

Kruskal 演算法將連線依費用由小到大檢查，遇到不會形成迴路的連線就加入，直到所有節點連通。本題圖中有 7 個節點，故擴張樹須有 6 條連線。

第二小題將「每一分支最多 3 段連線」解讀為：以節點 0 為根，從節點 0 到任何節點的路徑最多 3 段連線。

解題方法

依圖讀得各連線與費用如下，並按費用由小到大排列：

（一）不含限制條件

依費用順序檢查：

此時已選 6 條連線，所有節點均連通，停止。總費用為

（二）每一分支最多 3 段連線

核心觀念

本題結合時事資安事件與網路安全防護架構，測驗考生對常見資安威脅形態、惡意程式運作原理及縱深防禦實務的理解：

1. 惡意程式威脅識別：2020 年（民國 109 年）中油事件為典型的「勒索軟體／勒索病毒（Ransomware）」目標性勒索攻擊。
2. 勒索軟體技術特徵：利用混淆型對稱與非對稱加密技術（如 $\text{AES} + \text{RSA}$）、橫向移動（Lateral Movement）與網域控制權奪取（Active Directory/GPO）進行批次感染與資料加密。
3. 縱深防禦與營運持續架構：包含「3-2-1 備份架構」、離線備份（Air-Gap / Immutable Storage）、最小權限原則（PoLP）、多因子驗證（MFA）及網路微隔離（Micro-segmentation）。
4. 法規依據：以命題當年（民國 109 年）法規為準，公營事業與關鍵基礎設施提供者受《資通安全管理法》（民國 108 年 1 月 1 日施行）規範，須具備相應之防護控制措施與資安事件應變能力（現行法於後續年度針對關鍵基礎設施之實體與資通防護有進一步稽核作業規定）。

解題方法

本題為申論問答題，答題時採用「三段式架構」循序破題：

1. 第 (一) 小題切入點：直接定性該事件為「勒索軟體／勒索病毒（Ransomware）」攻擊。隨後分層次論述此類病毒的核心機制（混淆加密技術）、入侵與擴散管道（進階持續性威脅 APT 結合 AD 網域滲透）及威脅模式（敲詐勒索與雙重勒索演進），展現技術深度。
2. 第 (二) 小題切入點：明確肯定「具備有效預防策略」。採取「防禦手段＋背後理由」成對呼應的論述方式，由「資料層（備份）」、「身分與存取層（網域權限控管）」、「邊界與端點層（分段修補）」至「人員組織層（社交工程防治）」立體展開，論證各策略如何切斷勒索病毒的破壞鏈。

選項分析

本題為非選擇題（問答申論題），無單選或複選之選項。各小題之作答要點與評分規準說明如下：

• 第 (一) 小題評分重點（10 分）：須精確指出「勒索病毒／軟體（Ransomware）」，若僅回答「電腦病毒」或「木馬程式」無法取得高分；說明內容必須涵蓋不可逆加密特性、金鑰控制權與系統鎖定等核心技術特徵。
• 第 (二) 小題評分重點（10 分）：若僅提出防護策略而未說明「理由」，或僅寫泛泛的「安裝防毒軟體」，無法取得完整分數；必須具體寫出離線備份、權限限縮等有效手段，並精確論證其防禦機轉。

解題技巧

1. 關鍵字命中：作答必須出現專有名詞，如 Ransomware、對稱／非對稱混合加密、Active Directory (AD)、Group Policy Object (GPO)、3-2-1 備份原則、Air-gap (實體隔離)、最小特權原則 (Principle of Least Privilege)、EDR (端點偵測與回應)。
2. 避開常犯陷阱：

• 避免將防護策略全壓在「特徵碼防毒軟體」上。現代勒索軟體具備高度多態性與免殺能力，唯有強調「離線不可變備份」與「AD 網域縱深防禦」才是高分關鍵。
• 避免只回答技術策略而忽略管理面。完整的資安防護必須涵蓋「技術、管理、人員」三大面向。

【答案】

(一) 本事件所屬病毒攻擊類型及該類病毒說明

2020 年 5 月台灣中油公司所遭遇之資安事件，屬於**勒索軟體／勒索病毒（Ransomware）**攻擊。

針對勒索病毒之說明如下：

1. 基本定義與運作機制：

• 勒索軟體為惡意程式（Malware）的一種，其核心目的非竊取機密販售，而是透過對受害系統的檔案進行強加密，或直接鎖定作業系統操作介面，藉此癱瘓企業營運，並要求受害者支付虛擬貨幣以換取解密金鑰或解鎖工具。
• 混合加密架構：為兼顧效率與安全性，現代勒索病毒通常在受害者主機上隨機產生對稱金鑰（如 $\text{AES-256}$）高速加密大量資料，再利用攻擊者預先埋設的公鑰（如 $\text{RSA-2048}$ 或 $\text{RSA-4096}$）加密該對稱金鑰。攻擊者掌握對應之私鑰，在沒有私鑰的情況下，數學上無法在有效時間內逆向破解。