114 高普考高考三級 資通安全 資通安全概論 考古題詳解
第 一 題25 分
資訊科技發展快速且應用廣泛，企業面臨的資安挑戰也越來越多，使得企業必須實施有效的資安措施來保護企業的資訊資產。防火牆作為維護資安的重要設備之一，請詳述防火牆對企業網路與資訊安全有哪些重要性？
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核心觀念
防火牆（Firewall）是部署於不同網路區域之間的安全控制機制，依據預先設定的安全政策，檢查並允許、拒絕或記錄進出網路的流量。它可以是硬體設備、軟體服務，或由兩者共同構成。
防火牆的核心功能是控制網路通訊，不是單純「阻擋所有外部連線」。企業須依業務需求設定允許的來源、目的地、連接埠、通訊協定及連線方向，實踐「預設拒絕、必要才允許」的原則。
解題方法
本題問的是防火牆對企業網路與資訊安全的「重要性」，適合從防護、管理、監控及限制等面向作答：
- 說明防火牆如何控制網路邊界流量。
- 說明如何透過網路分區限制攻擊擴散。
- 說明其管理、記錄與事件應變功能。
- 補充防火牆的防護範圍與限制，呈現完整理解。
防火牆對企業網路與資訊安全的重要性
一、控制網路存取，降低未授權連線風險
防火牆可依安全規則過濾封包或連線，只允許符合政策的流量通過。例如限制外部來源連入內部伺服器的服務埠，或封鎖已知不應使用的通訊服務。這能減少未授權存取及不必要服務暴露的機會。
二、建立網路邊界與區域隔離
企業可利用防火牆區隔外部網路、內部網路、伺服器區及 DMZ（非軍事區）。對不同區域設定不同的存取政策，可避免所有系統處於同一個信任範圍。即使某一台主機遭入侵，區域間的存取限制也能降低攻擊者橫向移動、擴大損害的風險。
三、保護對外服務並落實存取原則
企業網站、郵件伺服器等對外服務，通常須開放特定連線。防火牆可只開放業務必要的服務，並限制管理介面僅供特定來源或內部網路存取。這有助於落實最小權限原則，降低因錯誤設定或服務暴露而遭利用的風險。
四、協助偵測異常流量與支援事件應變
第 二 題25 分
企業常用 STRIDE 威脅模型，讓資安分析者可以理解威脅系統的方式，並設法找出威脅。請詳述 STRIDE 模型代表哪六種威脅種類及其對應的資安特性。
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核心觀念
STRIDE 是一種威脅建模方法，常用於分析系統、資料流程與信任邊界可能遭受的威脅。六個英文字母分別代表六類威脅；每一類都對應一項需要維護的資安特性：
| 威脅種類 | 中文說明 | 對應的資安特性 |
|---|---|---|
| S — Spoofing | 偽冒他人身分或系統身分 | 身分鑑別（Authentication） |
| T — Tampering | 未經授權竄改資料或程式 | 完整性（Integrity） |
| R — Repudiation | 否認曾執行某項操作或傳送某筆資料 | 不可否認性（Non-repudiation） |
| I — Information Disclosure | 未經授權取得或揭露資訊 | 機密性（Confidentiality） |
| D — Denial of Service | 阻斷或降低系統、服務的正常使用 | 可用性（Availability） |
| E — Elevation of Privilege | 未經授權提升權限，取得較高權限能力 | 授權（Authorization） |
解題方法
第 三 題25 分
密碼學是一種產生密文的科學與藝術活動，目前是依據柯克霍夫原則（Kerckhoff’s Principle）來發展密碼系統。
(一) 請說明柯克霍夫原則。（5 分）
(二) 另從分析密碼系統角度而言，請詳述有哪幾種破密分析（Cryptanalysis）方法？（20 分）
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核心觀念
本題考查兩項密碼學基礎：柯克霍夫原則說明密碼系統應以何者作為安全根基；破密分析模型則依攻擊者能取得或選擇的明文、密文資料，區分攻擊能力強弱。
（一）柯克霍夫原則（Kerckhoffs’ Principle）
柯克霍夫原則指出：密碼系統即使其設計與運作方式全部公開，只要密鑰仍然保密，系統仍應具有安全性。
因此，密碼系統的安全性應建立在密鑰的保密與管理上，而不應依賴演算法、協定或實作細節不為外界所知。這項原則也稱為「系統公開、密鑰保密」的設計觀念。
其實務意義包括：
- 演算法可公開接受檢驗，讓研究者找出弱點並促進改良。
- 若密鑰外洩，應能透過更換密鑰恢復安全，而不必更換整套系統。
- 將演算法保密當作唯一防線，屬於「安全性依賴隱匿」；一旦設計遭揭露，整套系統便可能失守。
（二）破密分析方法
破密分析常依攻擊者可取得的資料及可操作的能力分類。以下由攻擊者能力較弱到較強說明：
1. 唯密文攻擊（Ciphertext-Only Attack, COA）
攻擊者只取得一個或多個密文，沒有對應明文，也不能自行選擇輸入資料；其目標是推測明文、密鑰，或取得其他有用資訊。
例如，攻擊者截獲一段加密通訊，僅依密文的統計特徵或可能的語意內容進行分析。
2. 已知明文攻擊（Known-Plaintext Attack, KPA）
攻擊者取得若干組對應的明文與密文，利用這些樣本推導密鑰，或解讀其他密文。
例如，攻擊者知道加密檔案中固定標頭的明文內容，並取得其加密後的密文，再利用這組對應關係分析系統。
3. 選擇明文攻擊（Chosen-Plaintext Attack, CPA）
第 四 題25 分
因應量子電腦的發展潮流，量子密碼學及後量子密碼學等兩大新興的密碼科學類型已被提出。
(一) 請說明何謂量子密碼學及後量子密碼學，試比較之。（15 分）
(二) 請詳述量子密碼基於哪些特性來確保其安全性。（10 分）
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核心觀念
本題要比較兩種名稱相近、但「使用量子力學的方式」不同的密碼學：
- 量子密碼學：把量子力學原理用於密碼任務，常見代表是量子密鑰分配（Quantum Key Distribution，QKD）。
- 後量子密碼學：設計可抵抗量子電腦攻擊的密碼演算法；演算法仍在傳統電腦上執行。
答題時可先抓住這個區別：量子密碼學利用量子態傳遞或處理資訊；後量子密碼學則以傳統方式運算，目標是抵抗量子攻擊。
（一）量子密碼學與後量子密碼學的定義及比較
1. 量子密碼學
量子密碼學是將量子力學原理應用於密碼學，以達成密鑰建立、傳輸或其他安全功能的領域。最具代表性的應用是 QKD：通訊雙方利用光子的偏振或其他量子態建立共同密鑰，並透過公開通道比對部分傳輸結果，以檢查是否遭到竊聽。
QKD 的主要功能是安全地建立密鑰，並不等同於直接把所有訊息都以量子方式加密。取得密鑰後，實務上仍可使用傳統加密演算法保護資料。
2. 後量子密碼學
後量子密碼學（Post-Quantum Cryptography，PQC），又稱抗量子密碼學，是設計能抵抗傳統電腦與量子電腦攻擊的密碼演算法。其演算法通常在現有傳統電腦、網路與通訊協定上執行，不需要量子通道或量子硬體。
PQC 會採用目前認為量子電腦也難以有效求解的數學問題，例如格問題、雜湊函數等，建立加密、金鑰封裝或數位簽章機制。其目的之一，是因應 Shor 演算法對 RSA、橢圓曲線密碼等公鑰密碼所帶來的威脅。
3. 比較
| 比較項目 | 量子密碼學 | 後量子密碼學 |
|---|---|---|
| 安全基礎 | 量子力學特性與量子通訊協定 | 量子電腦難以有效求解的數學問題 |
| 是否需要量子硬體 | 典型 QKD 需要量子態產生、傳送與量測設備 | 不需要，通常以傳統電腦執行 |
| 是否需要量子通道 | QKD 需要量子通道，通常另有公開的傳統通道進行協定協調 | 不需要量子通道 |
| 主要用途 | 代表性用途是建立或分配密鑰 | 可替換或補充現有公鑰加密、金鑰封裝與數位簽章 |
| 安全性來源 | 竊聽會因量子態量測等特性留下可偵測的影響 | 攻擊者即使使用量子電腦，仍難以有效破解其數學問題 |