疾疾，護法現身！　資安管理系統全方位屏障企業資安

本文與 BRITA 合作，泛科學企劃執行。

你確定你喝的水真的乾淨嗎？

如果你回到兩百年前，試圖喝一口當時世界上最大城市的飲用水，可能會立刻放下杯子——那水的顏色帶點黃褐，氣味刺鼻，甚至還飄著肉眼可見的雜質。十九世紀倫敦泰晤士河的水，被戲稱為「流動的污水」，當時的人們雖然知道水不乾淨，但卻無力改變，導致霍亂和傷寒等疾病肆虐。

幸運的是，現代自來水處理系統已經讓我們喝不到這種「肉眼可見」的污染物，但問題可還沒徹底解決。面對 21 世紀的飲水挑戰，哪些技術真正有效？

濾水技術：從霍亂危機到高效濾芯

19 世紀的歐洲因為城市人口膨脹與工業發展，面臨了前所未有的水污染挑戰。當時多數城市的供水系統仍然依賴河流、湖泊，甚至未經處理的地下水，導致傳染病肆虐。

1854 年，英國醫生約翰·斯諾（John Snow）透過流行病學調查，發現倫敦某口公共水井與霍亂爆發直接相關，這是歷史上首次確立「飲水與疾病傳播的關聯」。這項發現徹底改變了各國政府對供水系統的態度，促使公衛政策改革，加速了濾水與消毒技術的發展。到了 20 世紀初，英國、美國等國開始在自來水中加入氯消毒，成功降低霍亂、傷寒等水媒傳染病的發生率，這一技術迅速普及，成為現代供水安全的基石。    

 19 世紀末的台灣同樣深受傳染病困擾，尤其是鼠疫肆虐。1895 年割讓給日本後，惡劣的衛生條件成為殖民政府最棘手的問題之一。1896 年，後藤新平出任民政長官，他本人曾參與東京自來水與下水道系統的規劃建設，對公共衛生系統有深厚理解。為改善台灣水源與防疫問題，他邀請了曾參與東京水道工程的英籍技師 W.K. 巴爾頓（William Kinnimond Burton） 來台，規劃現代化的供水設施。在雙方合作下，台灣陸續建立起結合過濾、消毒、儲水與送水功能的設施。到 1917 年，全台已有 16 座現代水廠，有效改善公共衛生，為台灣城市化奠定關鍵基礎。

進入 20 世紀，人們已經可以喝到看起來乾淨的水，但問題真的解決了嗎？ 科學家如今發現，水裡仍然可能殘留奈米塑膠、重金屬、農藥、藥物代謝物，甚至微量的內分泌干擾物，這些看不見、嚐不出的隱形污染，正在成為21世紀的飲水挑戰。也因此，濾水技術迎來了一波科技革新，活性碳吸附、離子交換樹脂、微濾、逆滲透（RO）等技術相繼問世，各有其專長：

• 活性碳吸附：去除氯氣、異味與部分有機污染物

• 離子交換樹脂：軟化水質，去除鈣鎂離子，減少水垢

• 微濾技術、逆滲透（RO）技術：攔截細菌與部分微生物，過濾重金屬與污染物等

這些技術相互搭配，能夠大幅提升飲水安全，然而，無論技術如何進步，濾芯始終是濾水設備的核心。一個設計優良的濾芯，決定了水質能否真正被淨化，而現代濾水器的競爭，正是圍繞著「如何打造更高效、更耐用、更智能的濾芯」展開的。於是，最關鍵的問題就在於到底該如何確保濾芯的效能？

濾芯的壽命與更換頻率：濾水效能的關鍵時刻濾芯，雖然是濾水器中看不見的內部構件，卻是決定水質純淨度的核心。以德國濾水品牌 BRITA 為例，其濾芯技術結合椰殼活性碳和離子交換樹脂，能有效去除水中的氯、除草劑、殺蟲劑及藥物殘留等化學物質，並過濾鉛、銅等重金屬，同時軟化水質，提升口感。

然而，隨著市場需求的增長，非原廠濾芯也悄然湧現，這不僅影響濾水效果，更可能帶來健康風險。據消費者反映，同一網路賣場內便可輕易購得真假 BRITA 濾芯，顯示問題日益嚴重。為確保飲水安全，建議消費者僅在實體官方授權通路或網路官方直營旗艦店購買濾芯，避免誤用來路不明的濾芯產品讓自己的身體當過濾器。

辨識濾芯其實並不難——正品 BRITA 濾芯的紙盒下方應有「台灣碧然德」的進口商貼紙，正面則可看到 BRITA 商標，以及「4週換放芯喝」的標誌。塑膠袋外包裝上同樣印有 BRITA 商標。濾芯本體的上方會有兩個浮雕的 BRITA 字樣，並且沒有拉環設計，底部則標示著創新科技過濾結構。購買時仔細留意這些細節，才能確保濾芯發揮最佳過濾效果，讓每一口水都能保證潔淨安全。

不過，即便是正品濾芯，其效能也非永久不變。隨著使用時間增加，濾芯的孔隙會逐漸被污染物堵塞，導致過濾效果減弱，濾水速度也可能變慢。而且，濾芯在拆封後便接觸到空氣，潮濕的環境可能會成為細菌滋生的溫床。如果長期不更換濾芯，不僅會影響過濾效能，還可能讓積累的微小污染物反過來影響水質，形成「過濾器悖論」（Filter Paradox）：本應淨化水質的裝置，反而成為污染源。為此，BRITA 建議每四週更換一次濾芯，以維持穩定的濾水效果。

為了解決使用者容易忽略更換時機的問題，BRITA 推出了三大智慧提醒機制，確保濾芯不會因過期使用而影響水質：

1. Memo 或 LED 智慧濾芯指示燈：即時監測濾芯狀況，顯示剩餘效能，讓使用者掌握最佳更換時間。

2. QR Code 掃碼電子日曆提醒：掃描包裝外盒上的 QR Code 記錄濾芯的使用時間，自動提醒何時該更換，減少遺漏。

3. LINE 官方帳號自動通知：透過 LINE 推送更換提醒，確保用戶不會因忙碌而錯過更換時機。

在濾水技術日新月異的今天，濾芯已不僅僅是過濾裝置，更是智慧監控的一部分。如何挑選最適合自己需求的濾水設備，成為了健康生活的關鍵。

濾水技術：不僅是進步，更是守護未來

人類對潔淨飲用水的追求，從未停止。19世紀，隨著城市化與工業化發展，水污染問題加劇並引發霍亂等疾病，促使濾水技術迅速發展。20世紀，氯消毒技術普及，進一步保障了水質安全。隨著科技進步，現代濾水技術透過活性碳、離子交換等技術，去除水中的污染物，讓每一口水更加潔淨與安全。

今天，消費者不再單純依賴公共供水系統，而是能根據自身需求選擇適合的濾水設備。例如，BRITA 提供的「純淨全效型濾芯」與「去水垢專家濾芯」可針對不同需求，從去除餘氯、過濾重金屬到改善水質硬度等問題，去水垢專家濾芯的去水垢能力較純淨全效型濾芯提升50%，並通過 SGS 檢測，通過國家標準水質檢測「可生飲」，讓消費者能安心直飲。

然而，隨著環境污染問題的加劇，真正的挑戰在於如何減少水污染，並確保每個人都能擁有乾淨水源。科技不僅是解決問題的工具，更應該成為守護未來的承諾。濾水器不僅是家用設備，它象徵著人類與自然的對話，提醒我們水的純淨不僅是技術的勝利，更是社會的責任和對未來世代的承諾。

*符合濾(淨)水器飲用水水質檢測技術規範所列9項「金屬元素」及15項「揮發性有機物」測試
*僅限使用合格自來水源，且住宅之儲水設備至少每6-12個月標準清洗且無受汙染之虞

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《無法複製的晶片指紋——PUF技術》
• 作者／林三谷｜科技大觀園特約編輯

隨著萬物聯網時代到來，越來越多數據以數位化方式儲存共享，架構安全性也越來越受到重視。就在今年 5 月，美國賓州大學研究團隊開發出一種基於石墨烯的 PUF（Physically Unclonable Function），能夠有效防範利用 AI 模型的新型攻擊，使加密金鑰更難以被破解。

什麼是 PUF？

要解釋什麼是 PUF，就得先理解物聯網（Internet of Things , IoT）的概念。簡單來說，物聯網就是讓設備裝上感測器、軟體及技術來相互連接傳輸資料所形成的網路，是很多產業智慧化的基礎，然而很容易就可以想像這種便利性同時也帶來更高的資安風險，由於物聯網設備涵蓋的領域相當廣泛，駭客從許多層面都可以發動攻擊。

過去談到物聯網的資訊安全，許多人都會先想到軟體及網路加密連線，但其實除了網路層面的安全防護，實體設備同樣存在著威脅。一旦出現仿冒晶片或其他問題，駭客就可能透過網路遠端控制設備獲得金鑰和其他敏感資訊，進而造成企業損失。以軟體為主的資安設計已不再足以提供全面保障，這也是為什麼基於硬體的安全技術開始逐年受到青睞。

全名為「物理不可仿製功能」 的 PUF 就是這樣一種硬體安全技術。透過半導體製程中引入的隨機變數，讓晶片在微觀結構上產生些許差異，在變數無法預測及控制的情況下，複製該晶片成為幾乎不可能的事，減少遭人逆向工程或操作的擔憂。這樣的隨機性、唯一性及不可複製性，讓 PUF 彷彿成為一種「晶片指紋」的存在，因此自然也變成新世代資安「零信任」（Zero Trust）架構下的熱門選擇。

不同於傳統資訊加密技術將密鑰儲存在設備的方式，PUF 技術主要使用一個客製應用積體電路（Application Specific Integrated Circuit , ASIC）或現場可程式閘陣列（Field Programmable Gate Array , FPGA）就可以完成，透過製造時挑戰／反應數據庫（Challenge／Response）的建立，便能在無須加密認證演算法的情況下對設備進行驗證，防止身分被竊取、竄改的同時，也免除了將私鑰儲存在設備的額外成本以及金鑰遺失的風險。

自 2013 年開始，PUF 已經開始逐漸受到重視，只是就像所有的密碼學應用一樣，儘管 PUF 技術存在著這些驚人特性，駭客攻擊手法也仍在持續演化中。國外一些研究已經證明，透過機器學習，AI 技術還是可能預測出密鑰並獲取數據，因此針對 PUF 技術的改良研發也仍在持續進步中。

以賓州大學團隊 5 月公布在《 Nature Electronics 》的最新研究為例，工程科學與力學助理教授 Saptarshi Das 就進一步結合了石墨烯（Graphene）的諸多特性，開發出一種新型低功耗、可擴展及可重構的 PUF，在面對 AI 攻擊時也能保持顯著彈性不易被入侵。

據研究人員表示，透過石墨烯獨特的物理和電學性質，新型 PUF 更加節能、可延展，即使受到 AI 攻擊試圖預測金鑰，受損的系統也可以在不需要額外硬體或更換元件的情況下重新配置過程並生成新密鑰，藉此有效抵抗對傳統矽製 PUF 構成威脅的 AI 攻擊。

隨著物聯網走入各大產業、設備數量大規模增長，可想見更嚴峻的資安挑戰也即將到來。目前國內廠商及研究團隊許多針對 PUF 的努力正在進行，除了矽智財知名大廠力旺開發的 NeoPUF 技術，成功大學電機系張順志教授進行的研究也是其中之一。

在「具高安全性且低耗能之物聯網晶片電路及系統之分析、設計及實作」整合型計劃中，張教授希望透過超低功耗之類比數位轉換器設計技術及內建物理密鑰技術、 AI 輔助訊號轉換電路設計技術的研發，來提升物聯網晶片的安全性與穩定性。據了解，該項目已經進入後期階段，將基於先前的經驗嘗試完成整個物聯網系統的實體整合與量測驗證。

資料來源

1. 初探物聯網安全趨勢下PUF晶片安全發展機會｜跨域資安強化產業推動計畫網站 ACW
2. 具高安全性且低耗能之物聯網晶片電路及系統之分析、設計及實作-子計畫三：應用於高安全性且低耗能物聯網系統的類比至數位轉換器之研製（ I ）
3. Stabilization in Physically Unclonable Constants
4. Graphene key for novel hardware security | Penn State University

• 本文轉載自科技大觀園，原文為《為什麼網路廣告都知道我去過哪些地方？手機通訊的資安隱憂與個資保護新技術》
• 作者／吳謹安｜科技大觀園特約編輯

新冠肺炎疫情在國際間蔓延接近兩年，疫情前期政府推出「電子圍籬」系統，透過手機監測居家隔離者是否違規外出，卻也衍生出人民隱私遭到侵犯的討論。但事實上，早在疫情前電信商就能取得使用者身分與手機位置的資料。即使關閉 GPS，日常手機在與周邊基地台交換數據的過程中，就需要提供裝置身分識別與位置資訊。當電信公司將相關資訊販賣給資料仲介（data broker）等第三方，或是資訊傳輸過程被駭客竊取，便可能造成潛在的資安問題。

因此，南加州大學（University of Southern California）研究團隊便提出一項新技術－Pretty Good Phone Privacy （PGPP），嘗試在確保服務品質的情況下，保護裝置使用者位置的隱私性。

身分驗證：通訊網路如何識別用戶與提供服務

「我們在不知不覺間同意讓手機變相成為行蹤跟監裝置，但直到今天我們對現況仍然沒有其他選擇－使用手機等於同意接受跟監。」PGPP 研究者 Barath Raghavan 表示。另一位研究者 Paul Schmitt 則進一步指出，現有通訊網絡的問題在於身分驗證與提供通訊服務使用的透過相同的管道進行。不僅讓電信商能利用這些敏感資訊尋求商業利益，也讓駭客有機會從外部透過技術取得使用者的敏感資訊。

不過，想了解使用者訊息是如何在環環相扣的網絡中被蒐集，甚至面臨被竊取的風險，必須先從手機如何取得通訊服務講起。

日常生活中，手機在接收資訊時，需要與遍布周遭的基地台與通訊網路取得聯繫，由各個基地台以六角形的方式構成的通訊網絡，也稱作蜂巢式網絡（Cellular network）。為了提供收發資訊的服務，手機需要藉由無線電波與網絡中的基地台驗證身分，確認裝置為付費用戶後通訊網絡便可以開始提供其他服務。

進一步以 5G 服務為例，5G 架構可以分為 NG-RAN（Next Generation Radio Access Network）與 NGC（Next Generation Core）兩部分（如圖一）：（1）NG-RAN 由手機（UE）與基地台（gNodeB）組成，手機可以透過基地台手機連接到NGC。（2）NGC 則提供身分驗證、計費、簡訊和資料連接等服務，包含 AMF（Access and Mobility Management Function）、AUSF（Authentication Server Function）、SMF（Session Management Function）和 UPF（User Plane Function）五個部分。其中 AMF 主要負責與手機溝通、AUSF 負責驗證、SMF 和 UPF 則提供 IP 位置與連線服務。

連網過程中，手機會透過最鄰近的基地台將儲存於 SIM 卡中的身分識別碼－SUPI（Subscription Permanent Identifier）在 4G 中稱作 IMSI（International Mobile Subscriber Identity）傳送給 AMF，此時 AUSF 會對 SUPI 進行驗證確保此手機是有效用戶。通過驗證後，SMF 與 UPF 便會提供 IP 位置與開放網路服務。而在驗證過程中，電信商的 AUSF 資料庫會記錄所有透過它取得網服務的 SUPI 以及其他註冊資訊。由於每個 SUPI 都是全球唯一且永久的識別碼，因此除了電信商，對有意監控手機用戶的人而言，SUPI 也成為一個極具價值的目標。

基地台定位系統可能成為駭客攻擊的跳板

此外，敏感資訊在前面提到的層層傳輸過程中也面臨駭客的威脅，駭客可以透過被動擷取與主動蒐集兩種方式，掌握用戶的 SUPI／IMSI 與位置資訊，並進行一連串後續的侵權行為。

被動擷取是利用手機與基地台溝通之間的漏洞來達成目的。例如，近年基地台模擬器－IMSI 擷取器（IMSI catchers）或俗稱魟魚逐漸興起，利用手機會自動連接到鄰近最強訊號源（通常是基地台），並提供自身 SUPI／IMSI 以供驗證的特性。IMSI 擷取器發送強於周圍合法基地台的訊號，藉此取得用戶的識別碼，讓監控者可以辨識與監聽未加密的用戶通訊內容，其實這種作法早已在情報單位與極權國家被廣泛地利用。

雖然現有通訊網路嘗試提供暫時性驗證碼－如 GUTI（Globally Unique Temporary UE Identity）來代替 SUPI。只要手機成功連到網路，便會用 GUTI 代替 SUPI，成為該手機的臨時標籤，減少 SUPI 暴露在網絡傳輸過程的次數。但就算 GUTI 會由 AMF 定期更換，實務經驗指出 GUTI 對於使用者隱私的保護有限，駭客仍可以透過技術將 GUTI 去匿名化，進而掌握特定個人的行蹤。

除了被動擷取資訊，駭客還可以利用基地台呼叫（paging）定位的原理主動地發動攻擊。為了能快速定位用戶位置以確保通訊服務能被送達，電信商會將數個基地台覆蓋區域組成一個追蹤區域（tracking area），並且如果有訊息傳送到閒置中的手機時，基地台會要求手機回傳臨時識別碼。駭客在不知道用戶位置與身分識別碼的情況下，可以頻繁地撥打電話給鄰近追蹤區域內的裝置再迅速掛斷。用戶手機可能根本不會跳出通知，但駭客卻可以利用追蹤區域的基地台呼叫訊息，在短時間內定位出用戶的大略位置，甚至進一步可以癱瘓與綁架目標用戶手機服務。

值得一提的是，儘管 5G 技術在保護隱私上做了許多改進。但 5G 訊號使用更高的頻段，提供高傳輸速率與低延遲服務的同時，也伴隨通訊距離、覆蓋範圍較 4G 小的限制。為了確保通訊服務便需要提高基地台密度，等於變相讓電信商與駭客能更準確定位使用者的位置。

PGPP：將身分識別驗證與網路服務分開進行

雖然個人行蹤隱私與手機識別訊息洩漏會造成龐大的社會成本，但要透過改變現有通訊網絡硬體設計，達到保護個資的目的，也需面臨設備更新成本巨大的挑戰。因此 PGPP 嘗試從軟體的角度解決問題，讓用戶可以透過 PGPP 保護自己的行蹤隱私。

「解決問題的關鍵在於，如果要希望保持匿名性，又要怎麼讓通訊網絡驗證你是合法的使用者？」Barath Raghavan 說。為了將身分驗證與網路服務的過程拆開，PGPP 使用了加密標記（Token）與代理伺服器的概念。在 PGPP 的協定中，付費用戶可以從電信商取得一個加密標記。而所有用戶第一次連接到基地台時，使用的是一樣的 SUPI／IMSI，讓使用者連結到代理伺服器的驗證畫面（PGPP－GW），並以加密代幣進行驗證。過程中電信商與駭客只能看到所有用戶都使用同樣的 SUPI／IMSI 與 IP 位置進行連網，如此一來，身分識別資訊與基地台資訊就能夠完成分離（圖二）。

此外，為了解決駭客利用追蹤區域基地台呼叫訊息來定位用戶，PGPP 為每個手機隨機客製不同的追蹤區域，而非傳統地由電信商定義出追蹤區域。如此一來，駭客即便取得追蹤區域編號也無法得知用戶實際所處的位置在哪裡（圖三）。

為了能真實測試 PGPP，Barath Raghavan 與 Paul Schmitt 甚至成立了一家新創公司－Invisv。結果顯示 PGPP 在保護個資的同時，也幾乎不會有延遲增加、流量過載，以及其他匿名網路會遇到的延展性問題。由於 PGPP 只是停止讓手機向基地台傳送自己的身分，因此其他定位功能還是可以正常使用。

最後，Barath Raghavan 也指出現在是人類有史以來第一次，幾乎每個人無時無刻的行蹤都能及時地被掌握。但人們常常默許地將關於自身資訊的控制權交給大公司與政府，PGPP 的發明就是希望在這樣的洪流中取回一些對自身隱私的控制權。

資料來源

1. Pretty Good Phone Privacy
2. Is Your Mobile Provider Tracking Your Location? This New Technology Could Stop It.
3. 4G、5G技術漏洞可讓駭客追蹤用戶地點、癱瘓手機、攔截通話內容