推薦序

潘天佑博士是我的老同事也是好朋友，我們在微軟亞洲研究院有緊密的互動

與合作。潘博士學養與經驗俱佳，曾經領導研發團隊參與幾次成功的創業，並擁

有豐富的企業與資訊管理經驗。更難能可貴的是他對教育工作的使命感，不論工

作再忙，仍抽空在大學裡開課與演講，和學生分享企業的實務經驗。

網際網路的開放性為大家帶來便利，卻也產生許多前所未聞的安全威脅。由

於人們對資訊系統依賴日深，這些威脅所造成的衝擊也越來越嚴重。因此微軟公

司與其他友商無不投入極大的人力與財力開發更安全的產品；面對新威脅時，也

莫不搶在第一時間提供修補方案。毫無疑問地，資訊安全是一個重要課題，需要

產品開發者、系統管理員和使用者共同重視與配合。

市面上中文的資訊安全書籍似嫌不足，潘博士這部大作適時地填補這個需

求。這本書從科技與管理兩個角度切入，可以讓讀者建立比較完整的資訊安全概

念。我向大家推薦這一本書，也呼籲大家共同努力，建立一個更安全的資訊環境。

微軟亞洲研究院

院長 洪小文

序

在 1998 年，曾經領導一個優秀的團隊在新竹科學園區設計智慧卡晶片與嵌

入式作業系統，從那時開始，即深刻地認識到資訊安全領域的「博大精深」。從

「博大」的角度說，資訊安全要能防禦各種形態的攻擊：可能是設計精巧的木馬

程式，也可能是站在 ATM 後方窺視別人輸入密碼的墨鏡男。從「精深」的角度

說，每家防毒軟體公司的資料庫裡都收集了數以萬計的電腦病毒，每天還有更多

的人在創造新的病毒與變種。我們光要瞭解所有的病毒都已經不可能，更何況在

整個資訊安全領域中，病毒已經算是比較傳統而單純的攻擊手法了。

就拿一張簡單的智慧卡來說，駭客可能會切開卡片、取出晶片、在實驗室以

微探針（microprobe）刺探記憶體內的數位資料。也可能不必這麼暴力，他可以

調高或調低智慧卡的電壓或時脈速度，讓晶片發生規律性的錯誤，藉此騙取卡片

裡的秘密資料。駭客甚至不需要這些複雜的電子設備，只要一台電腦就有機會破

解智慧卡裡加解密的算法，（真正安全的算法並不多，我們團隊就曾經獨力破解

廣泛使用的 GSM COMP128）。或許壞人根本不需要以上的任何技術，他只要能

騙你說出卡片密碼，就能領光你的錢！為了應付以上各種可能性，我們在智慧卡

裡設計了許多軟體與硬體的安全機制，當然也犧牲了一部分晶片的成本與效能。

設計一張小小的智慧卡都需要這麼多學問（晶片設計與製程、軟體技術、數學算

法、還要瞭解詐欺手法），更何況整個資訊安全領域？

許多年前，一位外國朋友對我說：「維護資訊安全就像保護自己家，沒有人

會在門上裝十道鎖，卻不關窗戶。」他的話使我有寫這本書的動機。有的書或課

程會專注在某一個資訊安全課題上，就像在研究如何把門鎖得更緊實；但這本書

儘量廣泛地涵蓋所有的資訊安全課題，它關心每一個可能遭歹徒侵入的地方，不

只是門，還包括每一扇窗、圍牆、電梯、與冷氣孔。

本書分成四篇共十六章。第一篇「認識問題」除了簡介資訊安全之外，主要

在討論資訊安全所面對的問題，包括資訊犯罪、惡意程式、以及駭客攻擊等。第

四章比較詳細地介紹駭客手法，讓讀者瞭解在實務上攻擊事件是如何發生的。第

二篇「安全架構」廣泛地討論資訊安全的背景理論，包括存取控制、安全模型、

密碼學與網路模型等。每一個課題的背後都有深奧的理論，但本書的目標是以最

精簡的內容讓學習者對各項課題建立觀念。第三篇「縱深防禦」進一步說明在實

務上要如何架構有深度的防禦體系，除了分章討論防火牆、入侵偵測系統、及防

毒軟體等防禦工具，我們在第十二章逐項檢視資訊環境，確保沒有脆弱的環節。

第四篇「全面管理」則跳脫技術層面，從管理的角度探討如何建立一個安全的組

織。這一篇的核心是資訊安全管理系統（ISMS），也涵蓋了實體安全、營運安全、

風險管理、資訊服務管理與緊急應變計畫。

這本書主要寫給三種類型的讀者：第一種是在大專、技職院校修習資訊安全

課程的學生，可以把它當作教科書或參考書。第二種是從事資訊相關工作的專業

人士，這本書以實務為主，相信能給他們帶來幫助。第三種是要考資訊安全專業

證照的朋友，這本書對準備 CISSP、SSCP、Security+、或是 CEH 考試都有幫助。

如果考生的英文沒有問題，這本書應該足以幫他取得一張理想的國際證照。

潘天佑

目錄

第一篇 認識問題

Chapter 1 資訊安全概論

1.1 資訊安全問題的演進 ........................................................................... 1-2

1.2 推動資訊安全應有的觀念 ..................................................................... 1-3

資訊安全是一種取捨 ........................................................................... 1-3

資訊安全是管理議題 ........................................................................... 1-4

1.3 資訊安全的範圍與目標 ........................................................................ 1-5

資訊安全的三元素 .............................................................................. 1-6

資訊安全的目標 ................................................................................. 1-7

1.4 基本的存取控制 ................................................................................. 1-8

身分認證的方法 ................................................................................. 1-8

較先進的身分認證協定 .......................................................................1-10

1.5 基本的網路安全 ................................................................................1-11

制定安全設計目標 .............................................................................1-12

切割安全區域....................................................................................1-12

融入新科技 .......................................................................................1-13

管理資訊風險....................................................................................1-15

建立多層次防禦 ................................................................................1-16

自我評量 ................................................................................................1-18

Chapter 2 資訊法律與事件處理

2.1 網路的罪與罰 ..................................................................................... 2-2

電腦在犯案中的角色 ........................................................................... 2-3

電腦犯罪的種類 ................................................................................. 2-4

iv

2.2 資訊的所有權 ..................................................................................... 2-5

2.3 資訊安全事件的處理方法 ..................................................................... 2-7

問題分類 ........................................................................................... 2-8

問題調查 ........................................................................................... 2-9

問題隔離 ......................................................................................... 2-10

問題分析 ......................................................................................... 2-11

復原與紀錄 ...................................................................................... 2-11

自我評量 ............................................................................................... 2-13

Chapter 3 資訊安全威脅

3.1 資訊安全威脅的目的 ........................................................................... 3-2

以侵入為目的..................................................................................... 3-2

以竄改或否認為目的 ........................................................................... 3-3

以拒絕服務為目的 .............................................................................. 3-3

3.2 認識一般的攻擊 ................................................................................. 3-4

攻擊通關密碼..................................................................................... 3-4

利用後門 ........................................................................................... 3-5

攔截與偽裝 ........................................................................................ 3-5

3.3 認識軟體弱點的利用 ........................................................................... 3-7

3.4 認識惡意程式 ..................................................................................... 3-7

認識病毒 ........................................................................................... 3-8

認識蠕蟲 ........................................................................................... 3-9

認識木馬與邏輯炸彈 ........................................................................... 3-9

3.5 認識網路攻擊 ................................................................................... 3-10

認識 TCP/IP 協定 ............................................................................. 3-11

有關 TCP/IP 的攻擊手法 .................................................................... 3-13

3.6 認識社交工程 ................................................................................... 3-15

自我評量 ............................................................................................... 3-16

v

Chapter 4 駭客手法研究

4.1 攻擊網站 ........................................................................................... 4-2

網站的掃描、分析、與攻擊 .................................................................. 4-3

4.2 攻擊網頁 ........................................................................................... 4-6

混淆攻擊法與 XSS .............................................................................. 4-6

資料隱碼攻擊法 ................................................................................. 4-7

搜尋引擎攻擊法 ............................................................................... 4-10

隱藏欄位攻擊法 ............................................................................... 4-12

4.3 攻擊身分認證 ................................................................................... 4-13

通關密碼破解法 ............................................................................... 4-13

輸入截取攻擊法 ............................................................................... 4-15

4.4 攻擊無線網路 ................................................................................... 4-16

WEP 的安全問題 .............................................................................. 4-17

無線網路的竊聽攻擊 ......................................................................... 4-17

欺騙的無線基地台 ............................................................................ 4-18

無線網路的拒絕服務攻擊 ................................................................... 4-18

自我評量 ............................................................................................... 4-20

第二篇 安全架構

Chapter 5 認證、授權與存取控制

5.1 存取控制的主要概念 ........................................................................... 5-2

存取控制的類別 ................................................................................. 5-2

存取控制的威脅 ................................................................................. 5-3

5.2 身分與身分認證 ................................................................................. 5-4

單點登錄 ........................................................................................... 5-6

身分認證元件..................................................................................... 5-7

智慧卡 .............................................................................................. 5-8

生物特徵 ......................................................................................... 5-11

身分管理 ......................................................................................... 5-13

vi

5.3 資料存取控制 ................................................................................... 5-13

5.4 入侵偵測與入侵測試 ......................................................................... 5-16

自我評量 ............................................................................................... 5-18

Chapter 6 資訊安全架構與設計

6.1 國際標準管理系統 .............................................................................. 6-2

全面品質管理 – TQM .......................................................................... 6-2

資訊安全管理系統 – ISMS ................................................................... 6-3

資訊技術服務管理 – ITSM ................................................................... 6-4

能力成熟度模型整合 – CMMI ............................................................... 6-4

6.2 安全等級與評估準則 ........................................................................... 6-5

可信任的運算基礎 – TCB .................................................................... 6-7

產品安全性的評估準則 ........................................................................ 6-8

6.3 正式的安全模型 ............................................................................... 6-10

狀態機模型 ...................................................................................... 6-10

Bell-LaPadula 模型 .......................................................................... 6-11

Biba 模型 ........................................................................................ 6-12

Bell-LaPadula & Biba 聯合模型 ......................................................... 6-14

Clark-Wilson 模型 ............................................................................ 6-14

存取控制矩陣................................................................................... 6-16

不干擾模型 ...................................................................................... 6-17

Brewer & Nash 模型 ......................................................................... 6-17

6.4 安全模式 ......................................................................................... 6-18

自我評量 ............................................................................................... 6-20

Chapter 7 基礎密碼學

7.1 密碼學的演進 ..................................................................................... 7-2

位移加密法 ........................................................................................ 7-2

替換加密法 ........................................................................................ 7-3

頻率分析法 ........................................................................................ 7-3

多重字母替換加密法 ........................................................................... 7-4

vii

7.2 電子時代的新挑戰 .............................................................................. 7-5

連續金鑰加密..................................................................................... 7-6

成功的密碼機器：「謎」 ..................................................................... 7-7

另類的加密法..................................................................................... 7-8

現代電腦密碼學 ................................................................................. 7-9

7.3 對稱式加密法 ................................................................................... 7-10

DES 加密法 ..................................................................................... 7-11

AES 加密法 ..................................................................................... 7-12

對稱式加密法的優缺點 ...................................................................... 7-13

7.4 非對稱式加密法 ............................................................................... 7-13

RSA 加密法 ..................................................................................... 7-16

其它非對稱式加密算法 ...................................................................... 7-17

非對稱式加密法的優缺點 ................................................................... 7-17

7.5 雜湊、簽章與複合式系統 ................................................................... 7-17

複合式系統 ...................................................................................... 7-19

7.6 對稱式加密的模式 ............................................................................ 7-20

ECB 模式 ........................................................................................ 7-21

CBC 模式 ........................................................................................ 7-22

CFB 模式 ........................................................................................ 7-23

OFB 模式 ........................................................................................ 7-23

CTR 模式 ........................................................................................ 7-24

Triple DES ...................................................................................... 7-25

7.7 加密法的應用 ................................................................................... 7-26

PKI 應用範例 ................................................................................... 7-27

瞭解 X.509 ...................................................................................... 7-27

瞭解 SSL 與 TLS............................................................................... 7-28

瞭解 CMP 與 S/MIME........................................................................ 7-29

瞭解 SET......................................................................................... 7-29

瞭解 SSH ........................................................................................ 7-30

瞭解 PGP ........................................................................................ 7-31

瞭解 HTTPS、S-HTTP 與 IPSEC......................................................... 7-31

4 CH

駭客手法研究

4.1 攻擊網站

4.2 攻擊網頁

4.3 攻擊身分認證

4.4 攻擊無線網路

4-2

破壞資訊或網路的人未必都是技術高超的駭客，一些人只是貪圖小利，找方

法盜接有線電視或偷窺密碼使用免費資源的人；另一些是抱著惡作劇心態的年輕

人，他們通常並不具備技術能力，只會使用駭客工具進行攻擊，或是散布別人設

計的惡意程式。心有不滿的員工也會破壞資訊系統，這些人從組織內部攻擊，造

成傷害很大，但也未必有高明的技術。真正具備高級技術能力的專業駭客為數不

多，他們經常為經濟利益、意識形態、或自我炫耀而發起攻擊。駭客可分為以下

三類：

黑帽駭客（blackhat hackers）：Hacker 這個名詞原指玩電腦的狂熱分

子，但現在已經被用來指惡意攻擊電腦系統及網路的人。一般我們所稱的

駭客都是黑帽駭客。

白帽駭客（whitehat or ethical hackers）：是一些資訊安全專家，以類

似駭客的手法檢驗系統與網路，協助公司或組織找到資訊安全漏洞。

灰帽駭客（grayhat hackers）：是指大多不違法，但又遊走法律邊緣常

以類似駭客之手法便宜行事的人。

本章將介紹一些駭客的攻擊手法，目的要讓讀者在學習各種資訊安全防禦措

施時，更清楚它們的意義。

4.1 攻擊網站

Tim Berners-Lee 在 1989 年首創 World Wide Web，它包括以下幾個部分（見

圖 4-1）：

瀏覽器（browsers）：如微軟的 Internet Explorer 或自由軟體 FireFox 等。

通訊協定：例如 Hypertext Transfer Protocol（HTTP）或有加密能力之

Secure Socket Layer（SSL）都是常用的協定。

網頁伺服器（web servers）：最常見的是微軟的 Internet Information

Server（IIS）和自由軟體 Apache 等。

網站應用（applications）：使用 Hypertext Preprocessor（PHP）與 Active

Server Page（ASP）的應用程式比較常見。

Ch 04 駭客手法研究

4-3

圖 4-1 網站結構

專業駭客攻擊特殊對象的最可能目標就是網站，因為它是組織對外的接觸

點。如果我們將內部網路視為一棟建築，那麼網站就像大門；好人使用它方便進

出，壞人也利用它登堂入室。網站攻擊大概會採取以下步驟：

首先駭客會掃描攻擊目標的網頁伺服器，以工具或社交工程手法蒐集該網

站之資訊。

以蒐集到的資訊為基礎，駭客會進一步查詢並分析這個網站的弱點。

駭客發動攻擊的目標可能是網頁伺服器，而最易受攻擊之伺服器就是沒有

及時安裝補丁者。

網頁伺服器由大公司出版，尋找攻擊弱點相對困難。網站應用程式則多由

組織自行設計或外包設計，駭客直接攻擊網頁更容易成功。

網站常使用身分認證來區分使用者權限，因此也成了駭客的攻擊目標。不

嚴謹的身分驗證易被破解或蒙騙，本章將介紹部分破解通關密碼的手法。

本章除了逐一說明以上各項，會在最後一節討論駭客攻擊無線網路的手法。

無線網路系統沒有實體連結，而且可連線的區域不明確，造成實體安全措施（如

圍牆、門禁等）無法對它提供保護，成為駭客的最愛。

網站的掃描、分析、與攻擊

駭客常使用合法而且免費的工具，例如可由網路下載的 Nmap 或 Amap 等，

掃描攻擊對象的網址。可以輕易地查到開放的電腦連接埠，並瞭解作業系統等。

也有一些合法的網站，如 www.netcraft.com，提供功能強大並且不需要安裝的掃

描工具。在這個網站的「What‘s that site running?...」欄打上欲查詢之網址，就

可以看到該網站的相關資訊，如圖 4-2 所示，從伺服器系統、網頁應用程式、到

網站位置都敘述詳盡。

4-4

簡單的通訊協定（如 Ping 或 Telnet）也可以測試網路結構，我們隨意 Telnet

一個網址，便可能收集到以下資訊：

C:\>telnet www.anysite.com 80 HTTP/1.1 400 Bad Request Server: Microsoft-IIS/5.0

當然本機必須開啟 Telnet 服務。80 連接埠是 HTTP 協定，Telnet 並不會成功，

但從回復的訊息看到對方使用的網頁伺服器是 Microsoft IIS 5.0，那是 Windows

Server 2000 的一部分。

蒐集特定網站的資訊不一定只用技術性的手段，駭客也會長期觀察該對象平

時不經意洩漏的訊息。例如系統管理員在網站上公告：「本公司伺服器由 Windows

Server 2003 升級為 Windows Server 2008，所有通關密碼和以前一樣，不需重新

設定。有任何問題請聯絡 ABC 先生（xxx@email.com）。」或是在求才廣告登出：

「徵網路工程師一名，負責管理 Windows 2003 Active Directory 環境，包括

Exchange、SQL、Citrix 等。」這些公開的訊息讓有心人士更清楚地了解組織的

相關資訊設備。

圖 4-2 從 Netcraft.com 上查詢某網站資訊

Ch 04 駭客手法研究

4-5

如果同仁的通訊錄被公佈在網站上，駭客更容易利用社交工程手法蒐集資

訊。有的資訊部門同仁常在外部 BBS 或論壇網站上討論或抱怨自己組織的網路問

題。雖然他並未洩漏組織名稱，但郵件地址可能輕易地讓駭客知道他是哪家的公

司的員工，進而知悉該公司的網路弱點。

攻擊者查出網頁伺服器的廠牌、型號後，便能進一步尋找該伺服器的已知弱

點。舉例說明，如果工具（例如 Netcraft）指出伺服器為 Microsoft IIS 6.0，則該

系統使用 Windows Server 2003；若為 Microsoft IIS 5.0 則是 Windows Server

2000 。 攻 擊 者 可 以 在 許 多 公 開 網 站 ， 如 www.securityfocus.com 或

http://nvd.nist.gov，找出該系統的已知弱點。

舉例說明，我們可以從 Security Focus 的網頁下點選「vulnerabilities（弱

點）」，再輸入「Microsoft IIS 5.0」就能找到包括「.printer ISAPI Extension Buffer

Overflow」等項目，從 2000 年至今累積七、八十項。圖 4-3 顯示點選該項弱點後，

就能查閱相關資訊。微軟公司針對每一項弱點都已發行補丁，但若沒有依指示及

時安裝補丁，就容易成為受攻擊的標的。

由於網頁伺服器是大部分網站的根本（尤其是 IIS 與 Apache），如果它被找

到弱點並被利用，就容易造成大規模的傷害。例如以下兩個 IIS 5.0 弱點曾經遭受

攻擊：

緩衝區溢位（buffer overflow）：2001 年 IIS 5.0 被發現有.printer 檔案

的緩衝區溢位，若連續被塞入 420 個以上的字元，緩衝區就會滿溢。此時

伺服器可能回覆給攻擊者一個提示字元（prompt），讓他有機會對主機直

接下達指令。

檔案系統橫越（Unicode directory traversal）：原先的 IIS 5.0 對 Unicode

檢查不夠嚴謹，如果直接在 URL 欄填入長 Unicode，就可能騙過網站檢

查。例如將「/」符號輸入 URL 欄應該受到檢查，但若輸入它的長 Unicode

「%c0%af」就能夠不被檢查而直接接受。這讓「../../../」（移往根目錄）

這種不該被接受的語句能被插入 URL 欄，形成安全問題。

2001 年 Code Red 蠕蟲利用了緩衝區溢位弱點；同年 Nimda 蠕蟲利用多項系

統弱點，包括檔案系統橫越。此二者皆於極短時間內癱瘓數十萬台網頁伺服器。