研究者發現阻擋駭客的新量子加密法

功與工作

有些大家慣用的字彙常常會被專業學科借用，專家賦予這些字新的定義，比平常的意思更具體、也更有技術性。物理學有個例子是「功」（work）。如果向一個粒子施加定力，並推動一段距離，你所做的功就定義為施力（沿著粒子運動方向的分量）乘上粒子移動的距離。

這是個很具體的物理量，實際上也是能量的一種形式。做多少功，物體的能量就會增加多少。顯而易見的，這個定義和日常生活中我們對工作（work）的理解有點相關：世人為了完成一些目標（大多是想獲取金錢報酬），而費心費力工作。

不過，物理所講的功有明確的意義，使用的範圍也很清楚；相較之下，平常大家說的工作的意思就有些模糊，泛指很多事情。

動力與動量

動量（momentum）這個字看來不太一樣。物理學的動量是 γmv（相對論的珈瑪符號乘上物體靜止質量、再和物體速度相乘），是一種量化方式，用來描述粒子以已知速率往某個固定方向持續前進的傾向。若粒子的速率遠比光速小，γ會非常接近一， 所以能省略掉。

而更廣義的動力（momentum）用來指稱政治運動，或其他社會變動及政策背後的推力。同樣的，一件事的動力愈大，也暗示它愈難停下。不過，這些領域都沒有明確定義何謂「動力」。

物理學中的「場」

到目前為止，我試著不要太常用一些字，但在之後的章節這些字會很常出現。其中一個就是「場」（-eld）。通常場是一片平坦土地的代稱，上頭種了些植物，可能有農夫在照顧，也許還會有幾頭乳牛。

此外這個字也可以代表特定的研究領域或專業，往前翻你就會知道我已經用過這個意思了。這兩個意思其實也可以合併使用，像在解釋稻草人為什麼可以獲得終生教職的時候，就會用到。

物理學的「場」有個更技術性，但還是和前面意義相關的定義。物理學家說的場是個物理量，在空間中某個區域的每個點上都有特定的對應值。如果你待在一個房間內，就可以用各式各樣的場來描述這個環境。身為一位物理學家，你或許會這麼做：

首先你要想出一個方式來明確指出房間中的每一個點。有個好辦法是先選定房間地面的某個角落為「原點」。

然後選取交於原點的其中一個牆面，沿著地面平行於這面牆的方向走過一段距離（稱為x）；接著再順著平行另一面牆的方向走一段（稱為y），你就能碰到地上所有的點。進一步的，只要往上走段距離（叫作z），就可以抵達房間內所有的點了。你需要的只有三個數字：x、y、z。

幾種有用的場

現在可以來談談幾種有用的場了。舉例來說，溫度就是一種場，房間裡的每一點都有一個溫度值。假設平均來看，我們說房內的溫度是攝氏二十一度；如果房間中每一處的溫度都和平均值一樣，那麼你得到的就是一個常量場（constant field）：場的值和點的位置無關，也就是和x、y、z沒有關係。

然而，天花板附近的溫度很有可能比地面的高出一點，因為熱空氣的密度比冷空氣小，會升向天花板。我們可以用某個場來描述溫度與高度的關係，好比T(z)，換句話說，溫度T只和高度z有關。

T是z的函數（function。另一個生活常用字「功能」，這次是被數學家借去用了），可能像T(z) =20.5 + 0.5z，這裡的z以公尺為單位、而T以攝氏溫標（℃）為單位，舉例來說。在兩公尺高的房間內，地面的溫度是 20.5 + 0.5×0 = 20.5℃，而天花板的溫度則是 20.5 + 0.5×2 =21.5℃。

至於天花板和地板之間其他每一點的溫度，都可以用這個溫度場的函數計算出來。其他的場可以用來描述不同的事情，好比空氣密度，或甚至是噪音量。

以上所談的場在每個點都只由一個數字代表。這些場有大小，卻沒有方向。因此我們稱它為「純量場」（scalar -eld）。「純量」（scalar）代表只有大小、卻沒有方向的東西。

某些種類的場則擁有方向，我們叫這種場為「向量場」（vector field）。我之前有提到一些向量場的例子，像是大型強子對撞機的磁鐵製造的電場與磁場。這個房間也有重力場這個向量場。重力場在房內的每一點都有個值（力的大小大約是每公斤九．八牛頓），以及方向（指向地面）。

實際上，電場和磁場都是量子場，重力場可能也是，但科學家還不清楚相關理論。在日常用途中這件事常被忽略掉，但如果你在極小的尺度下觀察這些場，就會發現它其實不是個數值連續體，而是底層的量子場中一連串離散（discrete，意思是不連續，如階梯般一級一級，而不是如漸層色彩一樣柔和變化）的量子、或激發（excitation）的總和（疊加）。

這些激發有點像是波又有點像粒子。電磁學的量子理論―量子電動力學擁有兩個場，分別是光子場以及電子場。我們量測到的電磁波，或是獨立的光子及電子，都是這兩個場的激發。這裡我們又看到一個科學家借用日常名詞的例子。很明顯「激發」和平常我們的用法緊密相關，因為量子場論是個扣人心弦（exciting）的理論。

無論是不是量子理論，場的概念都是一樣的。場是個物理量，在你感興趣的空間範圍內的每一點，都擁有對應的值，可能是單純的數值或是很多個量子的總和。

——本文摘自《撞出上帝的粒子：深入史上最大實驗現場》，2022 年 12 月，貓頭鷹出版，未經同意請勿轉載。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《AI 智鬥駭客，數位戰警網路掃黑》
• 作者／李宗祐｜科技大觀園特約編輯

網路數位世界黑影幢幢，美國有線電視新聞網 CNN 曾報導，全世界每天產生超過 100 萬個惡意程式；臺灣軟體聯盟也曾發布調查報告，全球企業因惡意程式攻擊，每年損失超過 10 兆新臺幣，相當於我國 109 年度政府總預算的 5 倍。駭客散播惡意程式橫行網路，不僅企業深受其害，各國政府也防不勝防。

行政院資通安全處偵測統計，我國各政府單位每月被攻擊次數高達 2,000 萬到 4,000 萬次。近期最受矚目的就是，總統府在蔡英文總統 520 連任就職前夕，驚傳遭駭客入侵電腦竊取資料；接著 5 月底美國資安公司「Cyble Inc」揭露駭客在暗網^[1]兜售「臺灣全國戶政登記資料庫」超過 2,000 萬筆臺灣民眾個資，接連引發輿論譁然。

面對駭客無窮盡的闇黑攻擊，臺灣大學電機工程學系教授林宗男從 2018 年開始，帶領團隊利用資料科學處理分析，建立網路異常與攻擊預測模式，發展「AI Cyber Security」（人工智慧網路安全）系統，從偵測藏身於 Windows 與 Android 系統的惡意程式、暗網流量分類與網路惡意流量偵測等「四管齊下」，全面展開網路掃黑行動，防堵駭客散播惡意程式搞破壞。 

抓出惡意程式的 AI 網路安全系統

這項研究計畫今年邁進第 3 年，「我們做出來的技術，都是可以馬上用的真槍實彈！」林宗男透露，相關前瞻技術初步成果陸續發表後，「國家安全局就找上門，要跟我們技術合作。」隨著世界各國競相重點投資，引領 AI 成為國力象徵，研究團隊除了以建置臺灣國家級網路防禦系統為目標，更希望這套系統能夠推廣成為捍衛各國企業或組織的數位戰警。

就如同 CNN 報導，全世界每天產生超過 100 萬個惡意程式，網路數位世界危機四伏；但值得注意的是，這個數據還是 2015 年的統計，現在恐怕有增無減。研究團隊以先發制人策略，杜絕惡意程式伸出魔爪，利用 CNN（Convolutional Neural Networks，卷積神經網路）模型^[2]訓練 AI ，偵測是否有惡意程式潛伏在使用者電腦 Windows 或手機 Android 系統蠢蠢欲動。

Windows 與 Android 的惡意程式偵測

「我們的目標是在他還沒有執行之前，阻止惡意程式啟動。」面對五花八門的應用程式，研究團隊指出，使用者在下載執行前，「把程式的 exe 執行檔轉換成圖片檔，放進我們建立的模型，AI 就會告訴你這個程式是惡意程式的機率是多少。如果很高，就不要執行，避免系統被惡意程式感染。」林宗男強調，能夠辨認程式碼到底是惡意或者是正常，是確保網路安全最重要的基本功。

經過測試驗證，Windows 偵惡系統成功率與準確率達 88.9%，超越全球圖形處理器領導廠商 NVIDIA 發表的 AI 偵惡技術 7.2%。林宗男指出，很多軟體公司都競相投入研究，就過去已公開發表的研究論文，NVIDIA 抓駭效率暫時領先群雄；臺大團隊與擁有雄厚資源的 NVIDIA 研究團隊相較，就像是小蝦米與大鯨魚，能夠超越他們很不容易。「但這僅是初步研究結果，我們還在持續精進中。」 

相對於 Windows 偵惡系統獨立開發，Android 偵惡系統則是與日本 NICT（情報通信研究機構）合作研發，利用臺大團隊提出的新演算法，把 NICT 研發的 AI 偵惡系統抓駭效率從 92% 提升到 96.2%，青出於藍而勝於藍，讓日本團隊印象深刻。 

透過機器學習，分析暗網流量

雖然無法做到百分之百滴水不漏，但為了知已知彼，研究團隊更直搗黃龍，「潛水」暗網蒐集情資，分析駭客行為特徵。林宗男表示，駭客為了躲避追蹤，都在暗網活動，因為透過 TOR 瀏覽器加密，網管人員無法辨識使用者到底是在上網聊天、傳資料、發送 Email，還是看 YouTube 聽音樂或追劇等。對追蹤技術研究者而言，到暗網觀察駭客「水面下」的活動，是很重要的情資來源。 

研究團隊透過 AI 研究分析已知惡意程式的網路行為特徵，再側錄蒐集暗網不同使用者上傳流量與行為模式，找出「壞人經常走的路徑」，把暗網流量做善惡分類，研判哪些是正常上網行為，哪些是惡意程式發動攻擊。林宗男舉例，就像防疫期間每個人都戴著口罩，但年紀大的和年紀輕的行為就是不一樣，「我們就是利用 AI 從行為特徵分辨使用者上網行為是否正常。」 

研究成果經與美國 IBM 和中華電信合作驗證測試，辨識率高達 99.6%，遠超過加拿大研究團隊的 81.6%。對 ISP（網路服務供應商）而言，若能明確辨識暗網流量分類，就不必把看影片或聽音樂等受到惡意攻擊可能性極低的影音串流，全部導入 IDS（入侵檢測系統）資安偵測，大幅節省資源。

惡意流量偵測，鞏固第 2 道防線

研究團隊也利用最近 3 年眾所周知的 10 種惡意程式，包括 2017 年肆虐全球的勒索軟體 WannaCry（想哭）進行惡意流量偵測「實兵演練」。畢竟惡意程式偵測不可能做到百分之百，漏網之魚在所難免。根據資安調查顯示，惡意程式滲透入侵電腦系統之後，平均長達 56 天才會被發現。 

「惡意流量偵測其實是第 2 道防線！發生惡意流量代表電腦已經中毒了，我們的目標是在最短時間偵測出惡意流量。」林宗男透露，跨國網路科技公司 CISCO 現有商用偵測系統精確度已達 97.7%，「我們做得再好，也僅能微幅提升到 98.2%。」研究團隊再發揮 3 個臭皮匠勝過 1 個諸葛亮的精神，把 2 套系統截長補短，將精確度再向上提升 0.3%，堅持沒有最好、只有更好的信念，鍥而不捨地挑戰不可能的任務。

eID 的潛在風險

然而，林宗男也深知，資安不可能做到百分之百的絕對安全。當內政部決定在明年全面換發 new eID 數位身分證，建置 T-Road（政府資料傳輸平臺），打造跨政府機關資料通道網路，推動「一卡多用」串聯戶籍資料、健保資料庫、汽機車駕照交通監理資料、國民年金與勞保勞退年金等，同時政府也將讓 new eID 擁有線上交易完整性與不可否認性，做為電子商務交易憑證。林宗男對此呼籲政府應正視 new eID 缺乏法源依據的問題，更要從資訊安全的角度，重新審慎評估全面換發數位身分證的必要性。 

「透過 new eID 建置 T-Road 聽起來好像很方便、很進步，但對駭客而言，要偷取全國 2,300 萬人的資料，也非常方便。一旦出現資安破口，整個系統就會因單點失效而全面瓦解。」林宗男說，「new eID 把國人從出生到死亡所有資料全部放在 T-Road，我們都知道網路沒有絕對安全，還要把所有的東西全部放在一個籃子裡面嗎？」政府應該要有分散風險的危機意識，數位身分證絕對不能「一卡多用」。  

註解

1. 利用 TOR（The Onion Router 洋蔥路由器）瀏覽器遮蔽使用者真實位址，避開網管系統追蹤的匿名網路。
2. 參考人類大腦視覺組織建立的深度學習模型。

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《大資安時代，走跳江湖有些事你不能不知道》
• 作者 / 科技大觀園特約編輯｜曾繁安

正在瀏覽這篇文章的你，很可能正被看不見的腥風血雨所籠罩——這不是危言聳聽，因為第三次世界大戰的戰場，極有可能就發生在網路上。網路與數位化的浪潮勢不可擋，面對資安環境高速變遷帶來的新興風險，我們又該如何自保防身？來聽聽資安專家——中山大學資訊管理系陳嘉玫教授怎麽說！

方便與安全，兩者不可兼得也

註冊或登入會員、設定和輸入密碼、提供各種個資如網頁瀏覽記錄，來換取和生活大小事離不了關係的線上服務，已經是數位原住民的日常。而在高度依賴網路、講求高效率的今日，我們都希望電腦軟體和手機 APP 的使用能越方便越好，但一味追求便捷，卻可能讓自己露出資安破綻，叫不法分子有機可乘。

「越安全的東西，越不方便使用。」陳嘉玫教授指出，安全與方便自古兩難全，如何找到兩者之間的平衡就是關鍵。

資工系出身、喜歡寫程式的陳教授，曾在美國花旗銀行全球資訊網路研究總部擔任要職。該企業内部一切開發需求重視安全遠勝於方便的嚴謹文化，成為她日後投身資安領域的契機。

客制化誘餌與駭客聯盟，讓威脅更升級

科技的進步，也見證駭客攻擊手法的進化錄。研究網路安全多年的陳教授指出，每個時期的使用者都有不同的使用習慣，從早期的電子郵件，到現在的臉書和 Line 群組，都是心懷不軌者潛伏之處。他們長期觀察和收集目標攻擊對象相關資訊、和刺探目標網路，利用人性的弱點，客製化各種引人上鈎的「誘餌」，來獲得他們想要的機密資訊。這就是網路犯罪最常見的社交工程（Social engineering）攻擊和釣魚式攻擊。

過去駭客都單打獨鬥，但現在也出現分工明確、系統化的「駭客聯盟」。目前的攻擊趨勢，也演變成更危險的進階持續性威脅攻擊（Advanced Persistent Threats，簡稱 APT）。APT 是針對一個特定組織，長期滲透、客製化且多階段的網路攻擊。為了全方面瞭解目標攻擊對象、擬定有效戰略，駭客除了進行技術面的研究，會對目標組織做身家調查，包括員工名單、財務狀況、社交活動、社群網路留言。APT 棘手之處在於，如果一個戰術行不通，駭客會持之以恆，不斷嘗試直到找出破口。

「韓國黑暗日」（Dark Korea），就是著名的 APT 攻擊事件之一。這場韓國史上最大駭客攻擊，推論是由北韓主導，至少歷經八個月的精心策劃。駭客偷渡惡意程式到多家電視媒體與金融服務的電腦與伺服器，進行破壞性攻擊，造成各項服務停擺多日，韓國將這次攻擊視為國家級的戰爭行為。

如今「資訊即權力」當道，國家勢力著手培養駭客已不是新聞，不少國家也紛紛成立不需要一槍一彈的「第四軍種」——資通電軍 (俗稱網軍)。比起傳統軍武，發起資訊戰，無需花費一槍一彈，卻對社會經濟產業造成極大的衝擊。

零時差漏洞，得之可得天下？

提到駭客攻擊，就不得不談談號稱可一秒癱瘓世界的零時差漏洞（zero-day vulnerability）。零時差漏洞是可謂資安界最害怕的威脅，是指當漏洞被發現，而軟體開發商尚未發布修補程式 (patch) 之前，在這段時間，任何使用該軟體的主機，都有此安全漏洞，都有可能遭受駭客攻擊。

不過，要取得零時差漏洞也非易事。陳教授以武俠小説作比喻，零時差漏洞就像壓箱底的最後法寶，除非遇到最難纏的對手，否則駭客也不會輕易使出這一殺手鐧。這些高利用價值的漏洞，在黑市可是千金難換。一個小小的零時差漏可能掌握著一國民生基礎架構的命脈，是要挾國安的重要籌碼，可得也可毀滅天下。

為了避免讓自身弱點落入他人手中，很多公司重金懸賞發現該公司產品的安全漏洞的駭客。而就像江湖上同時存在邪道與正派，除了進行不法勾當、謀取利益的黑帽（Black Hat）駭客，也有著用意良善的白帽（White Hat）駭客。這個典故源自美國西部電影中，正派戴著白帽，而反派往往著黑帽的形象。

白帽駭客維護精益求精的駭客文化，以「提升安全性」為目的，挖掘程式漏洞，提供開發商漏洞資訊，以改善該系統的安全性，稱得上是駭客武林中的俠義心腸的一群。

守護資安，人人有責

雖然武俠故事的鎂光燈往往都聚焦在少數幾個武林高手身上，但江湖其實更大部分是由你我這樣平凡老百姓組成。陳教授坦言，很多人誤以為資安都是 IT（Information Technology）或 MI（(Manager Information System）部門的責任，但守護資安，應是所有使用者的責任。

「資安其實就是攻與防。知己知彼，才能百戰百勝。」

陳教授一再強調，要打造良好的資安環境，從小教育年輕一代正確使用手機、電腦等電子設備的資安知識，才是最有效的方式。根據調查，管理層級的主管越重視資安，透過資安教育訓練和宣導提高員工資安意識，才能在組織中形塑健全的資安文化。

除了管理好個人資訊和帳號密碼外，在上網時多存一份疑問，才能在第一時間發現不對勁、主動通報，越資訊化的時代，我們也越沒有隱私，駭客攻擊防不勝防。因此在江湖上行走時，常常更新資安資訊，隨時保持警惕，是避免遭受攻擊的不二法門。

參考資料

• 什麼是 APT 進階持續性威脅 (Advanced Persistent Threat, APT)？
• 韓國史上最大 APT 駭客事件始末
• 2021 年零日攻擊的數量破記錄！是攻擊次數比以前多，還是資安公司更擅長發現駭客？
• 維基百科：社交工程
• 維基百科：駭客