歡迎來到第 5 章：互聯網及其用途！

各位未來的電腦科學家好！本章將深入探討我們日常生活中密不可分的技術——互聯網。了解它的運作原理不僅對你的考試至關重要，更有助於你在現代數字世界中安全地遊走。
如果「協定」（Protocol）或「DNS」這些術語聽起來很陌生，別擔心！我們會透過簡單的例子為你拆解，讓你輕鬆掌握這些概念！

5.1 互聯網與全球資訊網 (World Wide Web)

重大區分：互聯網 vs. 全球資訊網

許多人會混用這兩個術語，但它們實際上指代的是兩樣不同的事物。試著用道路的概念來理解：

  • 互聯網 (The Internet，基礎設施)： 這是連接全球龐大硬件（如電纜、路由器、伺服器、光纖線路）的網絡。它是物理基礎，就像是全球公路系統。
    （課程大綱筆記：互聯網是基礎設施。）
  • 全球資訊網 (World Wide Web, WWW 或 'The Web')： 這是透過互聯網並使用如 HTTP 等協定所存取的網站、文件及資源集合。它就像是公路沿線建造的房屋和商店。
    （課程大綱筆記：WWW 是透過互聯網存取的網站和網頁集合。）

重點總結： 互聯網是硬件連接；WWW 是在該連接上傳輸的內容。

了解統一資源定位符 (URL)

統一資源定位符 (URL) 是你輸入瀏覽器以查找 WWW 上特定資源的文字地址。

URL 包含幾個關鍵部分：

  1. 協定 (Protocol)： 例如 HTTP 或 HTTPS。它告訴瀏覽器如何與伺服器進行通訊。
  2. 域名 (Domain Name)： 例如 www.cambridgeinternational.org。這是指向特定網頁伺服器的可讀名稱。
  3. 網頁/檔案名稱 (Web Page/File Name)： 例如 /syllabuses/cs0478.pdf。這指定了你想要存取伺服器上的具體文件或檔案。
網頁通訊協定：HTTP 與 HTTPS

協定簡單來說就是通訊的規則集。

  • 超文字傳輸協定 (HTTP)： 用於在網頁伺服器和網頁瀏覽器之間傳輸網頁和數據的標準協定。
  • 超文字傳輸安全協定 (HTTPS)： 這是 HTTP 的安全版本。
    • HTTPS 的目的與運作： HTTPS 使用加密（特別是安全通訊端層 (SSL) 安全協定）來擾亂瀏覽器與伺服器之間發送的數據。
    • 為什麼這很重要？ 如果你正在登入、購物或發送私人數據，HTTPS 可確保即使駭客攔截了數據（數據攔截），他們也無法讀取其內容。
網頁瀏覽器

網頁瀏覽器（如 Chrome、Firefox 或 Safari）是一種應用軟件，其主要目的是渲染（顯示）HTML（超文字標記語言）並向你展示網頁。

網頁瀏覽器的常見功能：

  1. 地址列： 允許使用者輸入 URL。
  2. 導覽工具： 前進、後退、重新整理按鈕。
  3. 分頁： 允許同時開啟多個分頁來檢視不同的網頁。
  4. 歷史記錄： 記錄使用者歷史（過往存取過的網頁列表）。
  5. 書籤/我的最愛： 儲存常用 URL 以便快速存取。
  6. 儲存 Cookie： 管理及儲存 Cookie 數據（詳見下文）。


快速回顧： HTTP 是標準協定，HTTPS 則因使用 SSL 加密而更安全。

網頁如何被定位與檢索（過程）

當你輸入 URL 時，會啟動一個涉及多個關鍵組件的複雜過程：

  1. 輸入 URL： 網頁瀏覽器讀取 URL（例如 www.example.com）。
  2. DNS 查詢： 瀏覽器首先需要找出伺服器的實際位置（即其 IP 位址）。它會詢問 域名伺服器 (DNS)，DNS 就像互聯網的電話簿，負責將人類可讀的域名（example.com）轉換為其唯一的數值 IP 位址（例如 192.0.2.1）。
  3. 發送請求： 瀏覽器使用 HTTP/HTTPS 向找到的 IP 位址發送請求。
  4. 伺服器回應： 請求抵達託管網站檔案的正確網頁伺服器。
  5. 數據傳輸： 網頁伺服器將請求的頁面數據（通常為 HTML 格式）透過互聯網發回。
  6. 渲染： 網頁瀏覽器接收 HTML 並進行解釋，最終將格式化後的網頁顯示在你的裝置上。
什麼是 Cookie 及其用途？

Cookie 是你瀏覽網站時，網站放置在你電腦中的小型文字檔案。它們用於儲存狀態資訊或追蹤瀏覽活動。

課程大綱要求你了解兩種類型及幾種功能：

  1. 階段性 Cookie (Session Cookies)： 這些是暫時性的，僅在你關閉瀏覽器前有效。
  2. 持續性 Cookie (Persistent Cookies)： 這些會儲存在你的裝置上一段特定時間（有時甚至數年）。

Cookie 的常見用途：

  • 儲存登入詳細資訊： 記住你的用戶名和密碼，這樣你就無需每次都重新輸入。
  • 保留網上購物車內的物品： 如果你離開了網站，Cookie 會記住你放入購物車的商品。
  • 追蹤使用者偏好： 記住語言設定、主題選擇或字體大小。
  • 儲存個人詳細資料： 自動填寫表格（如你的姓名或地址）。

你知道嗎？ Cookie 通常是無害的文字檔案，但對於追蹤你在不同網站上的行為至關重要，這也是為什麼現在許多網站會在儲存它們之前詢問你的同意。

5.2 數字貨幣與區塊鏈 (Blockchain)

這是一個較新的課題，處理的是數字形式的貨幣。

數字貨幣

數字貨幣（如比特幣或其他加密貨幣）是一種僅以電子形式存在的貨幣或交易媒介。與實體貨幣不同，它沒有實體的硬幣或紙幣。

了解區塊鏈

數字貨幣依賴一個稱為區塊鏈的系統來安全地記錄交易。

  • 定義： 區塊鏈本質上是一個數字分類帳（記錄本）。
  • 結構： 它由一系列使用密碼學按時間順序連結起來的記錄（區塊）組成。
  • 關鍵特徵： 它是時間戳記的，設計上確保記錄無法被追溯篡改。一旦交易被記錄，它就是永久且對網絡公開可見的，這使其具有高度的安全性與透明度。

類比： 想像區塊鏈是一本巨大的共享筆記本，每一筆交易都會立即以永久墨水寫入其中。每個人都擁有一份副本，所以沒有人能秘密更改任何條目。

5.3 網絡安全 (Cyber Security)

隨著我們對互聯網的依賴日益增加，保護數據變得至關重要。網絡安全涉及防止對資訊的未經授權存取、使用、揭露、破壞、修改或毀損。

第一部分：網絡安全威脅

你需要能夠描述各種安全威脅所涉及的過程以及攻擊者的目標。

A. 網絡與系統攻擊
  • 駭客攻擊 (Hacking)： 未經授權存取電腦系統或網絡，通常旨在竊取或破壞數據。
  • 暴力破解攻擊 (Brute-force attack)： 一種透過嘗試所有可能的密碼組合，直到找到正確密碼為止的存取方法。
  • 分散式拒絕服務攻擊 (DDoS attack)： 從許多不同電腦（通常由惡意軟件控制）向網站或伺服器發送大量流量，導致網站癱瘓或無法向合法用戶提供服務。
  • 數據攔截 (Data Interception)： 在數據透過網絡傳輸時非法存取或監控數據（例如封包嗅探）。
B. 惡意軟件 (Malware)

惡意軟件是專門設計用於破壞、損害或獲取電腦系統未經授權存取的軟件。

  • 病毒 (Virus)： 一種自我複製並附著在其他程式上的程式碼，需要人類操作（如開啟檔案）才能傳播。目標：損壞檔案。
  • 蠕蟲 (Worm)： 與病毒相似，但可以自主在網絡中複製和傳播，無需宿主程式或用戶操作。目標：消耗頻寬和網絡資源。
  • 特洛伊木馬 (Trojan Horse)： 看起來合法的軟件（如免費遊戲），但包含隱藏的惡意程式碼。它不會自我複製。目標：為駭客建立後門。
  • 間諜軟件 (Spyware)： 秘密監控並記錄用戶活動（如按鍵記錄、密碼）的軟件。目標：竊取數據。
  • 廣告軟件 (Adware)： 自動向用戶投放廣告，通常會導致惱人的彈出式視窗。目標：為製作者創造收益。
  • 勒索軟件 (Ransomware)： 鎖定或加密用戶的數據或系統，並要求支付贖金以恢復存取。目標：獲取金錢。
C. 社交工程與欺詐
  • 社交工程 (Social Engineering)： 透過操縱人心使其洩露機密資訊（如密碼或銀行詳細資料）。這依賴的是人為錯誤而非技術漏洞。
  • 網路釣魚 (Phishing)： 發送偽裝成可信來源（如銀行）的假郵件或訊息，誘騙用戶點擊連結或提供個人資料。
  • 農場攻擊 (Pharming)： 將用戶重新導向至偽造網站，即使他們輸入了正確的 URL，通常是透過竄改用戶電腦或伺服器上的 DNS 設定來實現。（它比網絡釣魚更隱蔽，因為它繞過了檢查 URL 等常規防禦。）

快速回顧： 惡意軟件是「軟體」。駭客攻擊是「未經授權的存取」。網絡釣魚/農場攻擊/社交工程則針對「人」。

第二部分：網絡安全解決方案

我們使用各種方法來確保系統與數據安全：


A. 存取與身份驗證控制
  • 身份驗證 (Authentication)： 在授予存取權限前核實用戶身份。通常包括：
    • 用戶名與密碼： 最常見的方法。
    • 生物識別： 使用獨特的生理特徵（如指紋或人臉辨識）。
    • 雙步驟驗證 (2FA)： 在密碼之後要求第二個驗證因素（如發送到手機的代碼）。
  • 存取層級 (Access Levels)： 限制用戶登入後可查看或編輯的內容。範例：學生可能僅擁有檔案的唯讀權限，而教師則擁有讀寫權限。
B. 網絡保護
  • 防火牆 (Firewalls)： 一種根據既定安全規則監控並控制進出網絡流量的安全系統。它充當可信內部網絡與不可信外部網絡（如互聯網）之間的屏障。
  • 代理伺服器 (Proxy Servers)： 作為用戶與互聯網之間的中介伺服器。它可以過濾內容、透過快取網頁加快存取速度，並隱藏用戶 IP 位址，增加匿名性和安全性。
  • 安全通訊端層 (SSL) 安全協定： 用於在網頁伺服器與瀏覽器之間建立加密連結（形成 HTTPS），確保兩者之間傳遞的所有數據保持隱私。
C. 軟件與數據管理
  • 防惡意軟件 (Anti-malware)： 專門用於預防、檢測並移除惡意軟件的軟件。包括：
    • 防毒軟件： 專注於尋找並移除電腦病毒。
    • 反間諜軟件： 專注於尋找並移除間諜軟件。
  • 自動化軟件更新： 自動安裝修補程式和更新，以修復操作系統和應用程式中已知的安全漏洞。
D. 用戶意識與隱私
  • 檢查連結指向的 URL： 在點擊超連結前，先將滑鼠懸停在其上，以確保目標地址是合法的（防範網絡釣魚）。
  • 檢查通訊的拼字與語氣： 對郵件中出現語法錯誤、拼字錯誤或過度緊急的語氣保持警惕（防範社交工程與網絡釣魚）。
  • 隱私設定： 調整社交媒體、應用程式和瀏覽器上的設定，限制公開分享或被第三方追蹤的個人數據量。

總結重點： 網絡安全是一場兩部分的戰鬥：1) 識別廣泛的威脅（從暴力破解到勒索軟件），以及 2) 應用多層次的防禦（身份驗證、防火牆和防惡意軟件）。