111 專技高考高等考試 資訊技師 系統分析與資訊安全 考古題詳解

核心觀念

本題考兩個觀念：軟體流程的選用，以及依需求建立 UML 類別圖。

計畫驅動流程（Plan-driven）著重事前規劃、文件與階段性管控；敏捷流程（Agile processes）著重短週期交付、持續溝通與因應需求變動。類別圖則要辨認類別、屬性、繼承與關聯，並用多重度表達每一端可以連結的物件數量。

解題方法

比較兩種流程時，依題目指定的五個面向逐項對照。繪製類別圖時，先將共同的客戶資料放入父類別，再由買房客戶與賣房客戶繼承；接著依「由誰登錄」、「一對多或多對多」及「清單包含哪些房屋」建立關聯。

（一）計畫驅動與敏捷流程

計畫驅動適合需求穩定、法規或文件要求高、須預先掌握成本與時程的專案。敏捷流程適合需求常變、須快速交付並依使用者回饋調整的專案。流程選擇應配合專案風險、需求穩定度與客戶參與程度。

（二）類別圖

空格填寫

• （I）：«abstract»，表示 Customer 為抽象父類別。
• （II）：Name、Age、Tel。
• （III）：買房條件 Criteria，包含 Location、Type、Size、屋齡及 Price；也可將這些欄位直接列為 Buyer 的屬性。
• （IV）：Location、Type、Size、Age、Price，並應有房屋是否售出的狀態，例如 SoldStatus。

Customer 的 Age 是客戶年齡；House 的 Age 是屋齡，兩者語意不同。

類別與關聯

核心觀念

本題的核心在於軟體工程（Software Engineering）中的品質管理體系與軟體產品品質模型，主要涵蓋以下標準與理論架構：

1. SQA（Software Quality Assurance）與 SQC（Software Quality Control）的層次區隔： 依據 IEEE 730 與 CMMI（Capability Maturity Model Integration）之定義，品質管理包含「流程面」的品質保證與「產出物/產品面」的品質控制。兩者常被混淆，考點在於釐清「預防（Prevention）」與「檢驗（Detection）」的任務定位。
2. 軟體品質模型標準（ISO/IEC 25010 / SQuaRE 系列）： ISO/IEC 25010 取代早期的 ISO/IEC 9126，將「可維護性（Maintainability）」細分為五大子特性：模組化（Modularity）、可再用性（Reusability）、可分析性（Analysability）、可修改性（Modifiability）與可測試性（Testability）。
3. 軟體度量（Software Metrics）的實務應用： 可維護性屬於軟體內部/外部屬性，必須透過具體的定量指標（如圈複雜度、平均修復時間 MTTR、測試覆蓋率等）與領域情境（如高度要求交易一致性與法規變動的銀行系統）進行結合衡量。

解題方法

1. 子題 (一) 切入點：

• 採「對比矩陣法（Comparison Matrix）」結構化呈現。國家考試評分委員偏好表格化對照，能迅速檢驗考生是否精確掌握命題核心。
• 緊扣題目要求的維度：著重點（Focus）、工具性（Tooling）、面對缺陷的處理方式（Defect Handling），並補足「生命週期階段」與「人員角色」以展現深度。

2. 子題 (二) 切入點：

• 標準依據：開門見山點出依據 ISO/IEC 25010 定義之五大子特性，避免使用模糊口語或過時的 ISO/IEC 9126 舊分類（雖舊標準亦有參考價值，但 ISO 25010 是現行閱卷標準）。
• 實例情境化：將「銀行存提款系統」的業務特性（如：跨行轉帳手續費變更、帳務交易異常追蹤、高併發交易防死鎖等）融入度量指標，說明「量化指標公式／定義」與「收集量測方式」，切忌僅寫抽象觀念。

選項分析

本題為專技高考之申論題（非選擇題），無選項分析。考生於應試時應嚴格依據題號 (一)、(二) 條列作答，版面力求工整、重點加粗或標號清晰，以利閱卷委員依評分規準給分。

解題技巧

1. 口訣記憶 SQA vs. SQC：

• SQA = Process-oriented / Proactive（重流程、預防勝於治療）。
• SQC = Product-oriented / Reactive（重產出、抓蟲除錯驗收）。

2. ISO 25010 可維護性五大子特性速記：

• 「模（Modularity）、再（Reusability）、分（Analysability）、修（Modifiability）、測（Testability）」$\rightarrow$ 記憶口訣：「模範再修測」。

3. 情境測量題答題陷阱：

• 切忌只列公式不提情境。題目明確要求「以銀行存提款系統為例」，若只回答抽象的「平均修復時間」而未提及「扣帳失敗、存簿利息計算規則修改」等業務場景，分數通常僅能拿到基本分。務必將指標對應至該系統的核心模組與業務邏輯。

【答案】

(一) 軟體品質保證（SQA）與軟體品質控制（SQC）之任務特性比較

軟體品質保證（SQA）與軟體品質控制（SQC）同屬軟體品質管理系統，但分屬「流程導向」與「產出物導向」的不同層級。其核心任務特性比較如下表：

核心觀念

本題出自民國 111 年專技高考資訊技師《系統分析與資訊安全》科目，核心聚焦於軟體安全開發生命週期（SSDLC）、架構層級安全設計原則，以及程式碼層級安全實作（Secure Coding），分述如下：

1. IEC 62443-4-1 與 Secure by Design（設計即安全）： IEC 62443 為工業自動化與控制系統（IACS）之國際資安標準，其中 Part 4-1 規範產品開發生命週期需求。其核心要求在於將資安控制措施前移至架構規劃與系統設計階段，而非於開發完成後才以修補（Patching）方式因應。
2. 縱深防禦（Defense in Depth）與常見 Web 弱點防禦： 縱深防禦強調單一防線失效時，其他層級仍能提供保護。本題針對 OWASP Top 10 最具代表性的兩大注入與腳本攻擊：

• SQL Injection (SQLi)：惡意 SQL 語句破壞後端資料庫查詢語意。
• Cross-Site Scripting (XSS)：惡意腳本植入前端並於受害者瀏覽器執行。

3. C 語言動態記憶體管理缺陷（Use After Free, CWE-416）： 指標變數在釋放（free）後若被繼續解參照（Dereference），即構成「釋放後使用」（Use-After-Free）。此行為在 C 語言標準中屬於未定義行為（Undefined Behavior），可導致程式崩潰（Segmentation Fault）或受攻擊者利用造成任意程式碼執行。

解題方法

1. 子題 (一) 切入點：

• 明確給出 Secure by Design 的標準定義。
• 列舉關鍵支柱：威脅塑模（Threat Modeling）、最小攻擊面（Attack Surface Reduction）、預設安全（Secure by Default）與縱深防禦。

2. 子題 (二) 切入點：

• 觀念定義：定義縱深防禦的多層防護概念（網路層、主機層、應用層、資料層）。
• 情境實踐：以「網路銀行轉帳子系統」為情境，必須覆蓋敏感交易特性（高可用性、不可否認性、資金安全）。
• SQLi 防護切入：區分「應用程式層（參數化查詢、輸入白名單）」、「中介/網路層（WAF 檢驗）」、「資料庫層（最小權限原則、獨立 DB 帳號）」。
• XSS 防護切入：區分「客戶端/瀏覽器層（CSP、Cookie HttpOnly/SameSite）」、「應用程式層（情境感知輸出編碼、輸入過濾）」、「傳輸與邊界層（WAF）」。

3. 子題 (三) 切入點：

• 問題剖析：分析 for (struct node *p = head; p != NULL; p = p->next) 之迴圈步進條件。在執行迴圈體內之 free(p) 後，記憶體已被歸還系統，後續在步進陳述式執行 p = p->next 時，存取了已釋放記憶體的成員 next，造成 Use-After-Free（CWE-416）。
• 重構方案：在釋放當前節點前，引入暫存指標（如 next 或 temp）保存下一個節點之記憶體位址，確保走訪與釋放順序正確。

評析與陷阱

• 子題 (一) 陷阱：避免僅以口語回答「在設計時注意安全」。須明確強調「在系統生命週期初期融入安全機制」、「威脅塑模」與「成本效益」（初期修復漏洞之成本遠低於發布後修補）。
• 子題 (二) 陷阱：許多考生將縱深防禦簡化為「只要寫好 Prepared Statement 就好」，這屬於單點防禦（Single Point of Failure），不符合縱深防禦的要旨。作答必須同時展現「邊界防禦（WAF）」、「核心邏輯（輸入驗證/輸出編碼/參數化）」及「後端最小權限/隔離機制」。
• 子題 (三) 陷阱：部分考生誤以為錯誤在於沒有回傳值或沒有將指標設為 NULL。核心錯誤在於迴圈步進（Update Expression）對已釋放指標解參照。修正程式碼時，必須確保釋放節點與記錄後繼節點的順序不顛倒。

解題技巧

1. 架構化作答模式：申論題採「定義 $\rightarrow$ 原則 $\rightarrow$ 實例應用」三段式排版，條列分明，使閱卷委員能快速勾稽評分要點。
2. 對應 CWE 編號加分：在程式安全子題中，主動標註 CWE-416（Use After Free）與 Undefined Behavior 等專有名詞，能顯著提升回答專業度。
3. 程式碼重構風格：以標準、可讀性高的 while 迴圈或引進安全暫存指標的 for 迴圈修正，並附上精確的註解。

【答案】

(一) 「基於安全的設計」（Secure by design）之意涵

「基於安全的設計」（Secure by Design）是一種軟體與系統工程哲學，強調在系統架構規劃與設計初期（而非實作或測試之後），即主動將安全性納入核心考量，使安全成為系統固有的架構屬性。其核心要點如下：

1. 主動性與生命週期左移（Shift-Left Security）： 依據 IEC 62443-4-1 標準，安全需求必須於概念與設計階段確定，透過威脅塑模（Threat Modeling）識別潛在攻擊路徑，從源頭消除結構性設計缺陷，大幅降低後期修補成本與系統風險。
2. 核心架構原則實踐：

• 預設安全（Secure by Default）：系統出廠或初始部署時即具備最高安全層級配置（如關閉不必要之連接埠、強制高強度密碼原則）。
• 最小特權（Principle of Least Privilege）：各元件僅配置維持功能所需之最低權限。
• 縮減攻擊面（Attack Surface Reduction）：停用非必要功能與服務，降低可被攻擊的介面。
• 失效安全（Fail-Safe Defaults）：系統遇例外或崩潰時，狀態應偏向拒絕存取（Deny by default），防止保護機制繞過。

核心觀念

本題的核心架構源自軟體安全領域經典的「軟體安全錯誤七大王國」（Seven Pernicious Kingdoms）分類法（由 Tsipenyuk、Chess 與 McGraw 於 2005 年提出，並廣泛被 Fortify、MITRE CWE 及各國資安檢測標準所採用）。在安全軟體開發生命週期（SSDLC）的實務中，本題主要考核以下三大弱點領域的機轉與危害：

1. 時間與狀態（Time and State，CWE-361 相關）：涉及程式執行期間的並行性（Concurrency）與原子性（Atomicity）。當多執行緒、多程序或分散式節點在未適當同步的狀況下共用資源時，時間差與狀態轉換可能被惡意利用，破壞資料完整性或繞過安全檢查。
2. 輸入驗證及表示（Input Validation and Representation，CWE-19 相關）：軟體系統未嚴格落實邊界防護，直接信任或未正確規範化（Canonicalization）外部不受信任的輸入資料，使惡意構造的資料被解譯為指令或超出緩衝區限制。
3. 錯誤處理（Error Handling，CWE-388 相關）：系統遭遇非預期狀況時，未貫徹「安全失敗」（Fail-Safe / Fail-Secure）原則，可能導致內部敏感資訊洩漏，或使系統進入未受控、易遭繞過防禦的異常狀態。

解題方法

本題為標準的 25 分申論題，配分比重為 (一) 5 分、(二) 10 分、(三) 10 分。作答時應切入本質並依序展開：

• 第 (一) 小題（5 分）：題目已指明多核心、多執行緒與分散式系統的執行期交互作用。切入點應鎖定「並行性漏洞」，提出最經典的「檢查到使用時間差」（TOCTOU）與「競爭條件」（Race Condition），並點出其引發之完整性破壞或阻斷服務危害。
• 第 (二) 小題（10 分）：此小題佔 10 分，不可僅列出單一攻擊。應分門別類列出代表性的常見攻擊型態（包含注入式攻擊、跨網站腳本、路徑穿透、緩衝區溢位等），每項均簡要說明「輸入驗證缺陷如何被武器化」。
• 第 (三) 小題（10 分）：要求舉出「兩種」類別或狀況。必須採取「類別名稱＋具體情境＋安全後果」的三段式論述，對比「資訊洩漏型（過多暴露）」與「流程控制型（忽略例外／Fail-Open）」兩種極端且常見的錯誤處理失誤。

選項分析

本題為非選擇題（申論題），無選項可供比對。各子題評分維度與答題關鍵如下：

• 第 (一) 小題：評分重點在於能否精準指出「TOCTOU」及「Race Condition」，若僅籠統回答「系統變慢」或「程式當機」將無法獲得專業分數。
• 第 (二) 小題：評分重點在於廣度與深度。需涵蓋 Web 應用層（如 SQLi、XSS）與底層系統記憶體層（如 Buffer Overflow），展現對輸入驗證範疇的全面理解。
• 第 (三) 小題：評分重點在於兩種狀況必須具備明確對比性與獨立性，不可將同一種情境（如「顯示資料庫錯誤」與「顯示程式碼行號」）拆成兩類，應清楚劃分為「洩漏內部資訊」與「忽視例外導致不安全狀態」。

解題技巧

1. 專業術語精準化：回答「時間與狀態」時，務必寫出「TOCTOU（Time-of-Check to Time-of-Use）」與「原子性（Atomicity）缺失」；回答「錯誤處理」時，務必帶入「Fail-Safe Defaults（安全預設／失效安全）」資安設計準則。
2. 答題結構化：每項攻擊或弱點皆以「弱點成因 $\rightarrow$ 攻擊手法 $\rightarrow$ 造成的衝擊（CIA 三要素）」架構呈現，能讓閱卷委員一眼掌握重點。
3. 避免常見陷阱：

• 誤將「輸入驗證」狹義侷限在 Web 的 SQL Injection，漏掉系統底層的「緩衝區溢位（Buffer Overflow）」或「路徑遍歷（Path Traversal）」。
• 誤將「錯誤處理」當作單純的「功能性 Bug」，忽略了「詳細錯誤訊息暴露系統指紋（Information Disclosure）」正是駭客進行偵察與漏洞利用的跳板。

【答案】

(一)「時間與狀態」可能導致之安全問題

在多核心、多執行緒或分散式架構下，若缺乏適當的同步與互斥鎖控制，將破壞交易的「原子性（Atomicity）」與「隔離性（Isolation）」，引發以下安全問題：

1. 檢查時間與使用時間差距漏洞（Time-of-Check to Time-of-Use, TOCTOU）：

• 原理：程式在「檢查資源狀態（如存取權限、檔案是否存在）」與「實際使用該資源」之間存在微小的時間窗（Time Window）。
• 危害：攻擊者可利用符號連結（Symlink）或非同步呼叫，在檢查完畢後的瞬間替換目標檔案，使高權限程式誤對惡意檔案進行讀寫，達成越權存取或權限提升。