💡 先搞懂問題
網際網路最早是研究機構之間互相信任的網路，很多老協定根本沒考慮有人偷聽。Telnet 遠端登入、FTP 傳檔、HTTP 網頁，都把帳號、密碼與內容用原文直接送出去，這種傳輸方式叫明文（Plaintext）。問題在於，一個封包從你的筆電到網站伺服器，途中會經過咖啡廳的基地台、網路服務供應商（ISP）的路由器、跨縣市甚至跨國的骨幹設備，只要其中任何一個點被人監聽，明文就一覽無遺。
下面這張圖可以點每一個節點，看看資料在那裡長什麼樣子，再切換成加密通道比較。
一個比喻：運鈔車
銀行運送現金時，不會把錢放在一般貨車上沿路停靠，而是用上鎖的運鈔車。出發交接前，押運人員還要核對對方出示的識別證，而識別證之所以可信，是因為它由大家都認可的單位核發。運鈔車有一個限制：它只負責路上這一段，錢送到金庫之後怎麼保管，不在它的責任範圍內。
回到資安，TLS（Transport Layer Security，傳輸層安全協定）和 VPN（Virtual Private Network，虛擬私人網路）就是那台運鈔車。上鎖的車廂對應用對稱金鑰加密傳輸內容；核對識別證對應瀏覽器驗證伺服器的數位憑證（Digital Certificate），確認對面真的是它宣稱的網站；識別證的核發單位，對應簽發憑證的憑證機構（Certificate Authority，CA）。HTTPS 就是 HTTP 放進 TLS 通道裡傳送，預設使用 443 埠。
🎮 互動實驗室 1：TLS 交握逐步播放
瀏覽器連上 https://shop.example.com 時，真正的網頁資料送出前，雙方要先完成一段「交握」（Handshake）。按「▶ 下一步」讓訊息一則一則飛過去，右邊會說明這一步在做什麼，以及站在線路中間的竊聽者 Eve 看得到什麼。可以切換版本比較，也可以讓 Eve 試著冒充伺服器。
準備開始
按「▶ 下一步」開始。左圖的上方是瀏覽器與伺服器，中間紅色虛線是 Eve 監聽的位置。灰色箭頭是明文訊息，紫色箭頭是已加密的訊息。
- 目前還沒有任何封包。
畫面時序圖由上往下是時間。右側的括號會標出每一趟往返，往返越少，網頁開得越快。
🎮 互動實驗室 2：憑證檢查員
瀏覽器每次連上 HTTPS 網站，都會替你做一次憑證檢查。現在換你來：看網址列和伺服器送來的憑證，判斷瀏覽器會不會跳出警告，如果會，原因是什麼。右邊的信任鏈圖可以點選各層看說明，作答後會標出哪一環出了問題。
畫面點圖上的任一層，看它在信任鏈中的角色。
🎮 互動實驗室 3：封包透視鏡
同一個「登入購物網站」的動作，走不同的通道，竊聽者能看到的東西差很多。第一個頁籤比較 HTTP、HTTPS 與 VPN；第二個頁籤拆開 IPsec 的封包結構。
點圖上的線段編號，把竊聽者放到那一段。
欄位點上方封包中的任一格，看它是什麼。
🎮 互動實驗室 4：明文協定換裝
左邊是會把帳密或內容以明文送出的老協定，右邊是它們的加密替代方案。先點左邊一張，再點右邊你認為對應的那張。配對成功後會顯示預設埠號，以及舊協定到底危險在哪。
不安全的明文協定
加密的替代方案
畫面先從左邊選一張協定卡。
📘 原理補完
TLS、IPsec、Wi-Fi 加密：各自在哪一層、保護哪一段
同樣叫「加密」，保護的範圍可能完全不同。判斷的方法是看它在網路分層的哪一層運作，以及由哪兩個端點協商金鑰。點下面的按鈕，上半部會標出所在的分層，下半部標出實際被保護的路段。
TLS 位在傳輸層之上、應用層之下，由應用程式自己呼叫，所以只保護那一個應用程式的那一條連線。IPsec 在網路層運作，作業系統把符合條件的 IP 封包全部送進通道，不管是哪個程式發出的，這就是「TLS 保護單一應用、VPN 保護整段網路流量」的由來。Wi-Fi 的 WPA2、WPA3 則在資料連結層，只保護筆電到基地台之間的無線電波，封包進入有線網路後就恢復原狀，細節可以看地圖上的無線網路安全節點。
TLS 1.2 與 TLS 1.3 的差別
| 項目 | TLS 1.2 | TLS 1.3 |
|---|---|---|
| 完整交握往返 | 2 次 | 1 次 |
| 金鑰交換 | RSA 或 (EC)DHE 都可以 | 只剩 (EC)DHE，一律具備前向保密 |
| 憑證在線路上 | 明文 | 加密後才送 |
| 加密套件 | 可選 CBC 等舊式組合，弱套件（如 RC4）要自行停用 | 只保留 AEAD 類，例如 AES-GCM、ChaCha20-Poly1305 |
TLS 1.3 省下一趟的關鍵，是用戶端在第一則 ClientHello 就先猜好金鑰協商方式並附上公開值，不必等伺服器回話。它同時拿掉了以 RSA 直接加密傳送金鑰材料的做法，理由是前向保密（Forward Secrecy）：使用臨時 Diffie-Hellman 時，每次連線的金鑰用完即丟，就算伺服器的長期私鑰日後外洩，過去被錄下的連線仍然解不開；RSA 金鑰交換則把所有歷史連線的安全押在同一把私鑰上。TLS 1.3 另外提供恢復連線時的 0-RTT 模式，可以在第一趟就送資料，但這些早送的資料可能被重放，只適合不會改變狀態的請求。SSL 2.0、3.0 與 TLS 1.0、1.1 都已淘汰，目前實務上以 TLS 1.2、1.3 為主。
憑證信任鏈怎麼運作
瀏覽器不可能事先認識全世界每一個網站，它只內建（或向作業系統借用）一份根憑證（Root Certificate）清單，稱為信任存放區。根 CA 平常很少直接簽網站憑證，而是簽給中繼 CA（Intermediate CA），再由中繼 CA 簽發網站憑證。瀏覽器驗證時從網站憑證往上找：誰簽了它？簽章是否正確？再往上，直到碰到信任存放區裡的某張根憑證。每一層都通過，整條鏈才算可信。
除此之外，瀏覽器還會檢查網址是否列在憑證的主體別名（Subject Alternative Name，SAN）欄位、今天是否在有效期間內。憑證若因私鑰外洩等原因提前作廢，CA 會把它列入憑證撤銷清單（CRL），或透過線上憑證狀態協定（OCSP）回報，不過各家瀏覽器實際查詢撤銷狀態的方式不盡相同。還有一點常被誤會：網址列的鎖頭只代表連線有加密、憑證和網域對得上，不代表網站經營者值得信任，釣魚網站同樣可以替自己的網域申請到合法憑證。
明文協定與加密替代
| 明文協定（預設埠） | 明文送出了什麼 | 加密替代（預設埠） |
|---|---|---|
| Telnet（23） | 帳號、密碼與所有指令 | SSH（22） |
| FTP（21） | 帳號、密碼與檔案內容 | SFTP（22，走 SSH）或 FTPS（隱含式 990；明確式沿用 21 再升級） |
| HTTP（80） | 表單、Cookie、網頁內容 | HTTPS（443） |
| SNMP v1／v2c（161，Trap 162） | 當作密碼用的 community 字串與設備資訊 | SNMPv3（同埠，提供使用者驗證與加密） |
| SMTP（25） | 郵件內容，有時含帳密 | STARTTLS（郵件提交常用 587）或 SMTPS（465） |
| LDAP（389） | 目錄查詢與登入密碼 | LDAPS（636） |
| POP3（110）／IMAP（143） | 收信帳密與郵件 | POP3S（995）／IMAPS（993） |
幾個細節常被拿來出題。SFTP 雖然名字像 FTP，其實是 SSH 的傳檔功能，走的是 22 埠；FTPS 才是 FTP 加上 TLS。SSH 第一次連到某台主機時，會把對方的主機金鑰記在用戶端的 known_hosts 檔案裡，之後若金鑰突然改變，SSH 會發出警告，這可能是主機重灌，也可能是中間人。STARTTLS 則是先用明文連線，再下指令升級成 TLS，如果中間人把「支援 STARTTLS」的訊息刪掉，連線可能退回明文，所以重要環境應設定成強制加密。把 Telnet 改到非標準埠號並不會讓它變安全，內容依然是明文。
IPsec：AH、ESP 與兩種模式
IPsec 是一組網路層的安全協定。雙方先用 IKE（Internet Key Exchange，UDP 500 埠）協商演算法、互相驗證身分，並建立一組安全關聯（Security Association，SA），之後才用 AH 或 ESP 保護封包。
| 比較項目 | AH（Authentication Header） | ESP（Encapsulating Security Payload） |
|---|---|---|
| IP 協定號 | 51 | 50 |
| 加密（機密性） | 沒有 | 有 |
| 完整性與來源驗證 | 有，連 IP 標頭中不會變動的欄位也驗證 | 有，但不涵蓋最外層的 IP 標頭 |
| 防重放 | 有（序號） | 有（序號） |
| 經過 NAT | 位址被改寫就驗證失敗 | 可以，常搭配 NAT-T（UDP 4500） |
模式決定「包多少」。傳輸模式（Transport Mode）保留原本的 IP 標頭，只保護後面的資料，外人仍知道是哪兩台主機在通訊，常用在兩台主機之間直接保護。通道模式（Tunnel Mode）把整個原始封包當成資料包起來，外面再加一個新的 IP 標頭，網路上只看得到兩端閘道的位址，Site-to-Site VPN 最常用 ESP 加通道模式。實驗室 3 的第二個頁籤可以切換四種組合，看加密範圍和驗證範圍怎麼變。
VPN 的兩種用法與兩種技術
| 比較 | Site-to-Site | Remote Access |
|---|---|---|
| 連接對象 | 兩個據點的閘道 | 個人裝置到公司閘道 |
| 使用者端 | 不必安裝軟體 | VPN 用戶端或瀏覽器 |
| 常見技術 | IPsec（ESP 通道模式） | SSL VPN 或 IPsec |
| 通道存在時間 | 長時間常駐 | 登入時建立、登出即斷 |
技術面則分 IPsec VPN 與 SSL VPN。後者的名稱沿用自早期，實際上用的是 TLS，多半走 TCP 443 埠，和一般 HTTPS 流量長得很像，容易穿越飯店、機場的防火牆與 NAT；有的產品甚至只要瀏覽器登入入口網頁就能使用特定內部系統。IPsec VPN 在網路層運作，適合把整個網段接起來，但需要 IKE 協商，遇到嚴格的防火牆可能不通。不論哪一種，VPN 都只保護裝置到閘道這一段：出了閘道的流量要靠原本的協定自己加密，而員工的筆電如果已經中毒，惡意程式一樣會沿著通道進入內網，這也是 VPN 常要搭配端點檢查與多因子驗證的原因。
容易混淆的地方
- TLS vs VPN：TLS 保護單一應用程式的一條連線，端點是瀏覽器與網站；VPN 保護整台裝置到閘道之間的流量。兩者可以疊加使用。
- AH vs ESP：AH 只驗證不加密；ESP 加密，也可以同時驗證。題目只要提到「保密」，就不會是 AH。
- 傳輸模式 vs 通道模式：傳輸模式不是「只加密傳輸層」，而是保留原 IP 標頭、保護後面的資料；通道模式連原 IP 標頭一起包起來。
- SFTP vs FTPS：SFTP 屬於 SSH、走 22 埠；FTPS 是 FTP 加 TLS。「SFTP 用 21 埠」是常見陷阱。
- 加密通道 vs 端對端加密（E2EE）：TLS 在伺服器那端就解開了，伺服器看得到內容；端對端加密是只有通訊兩端的使用者能解，中間經手的伺服器也看不到。
✅ 自我檢測
每題選一個答案，會立即顯示對錯與解析。已作答 0／6，答對 0
🎯 重點整理
- TLS 交握做三件事：協商版本與加密套件、用憑證確認伺服器身分、雙方推導出同一把對稱會話金鑰；之後的資料都用對稱加密傳送。
- TLS 1.3 完整交握只要 1 次往返（1.2 要 2 次），移除 RSA 金鑰交換、一律前向保密，憑證也改成加密後才傳。SSL 與 TLS 1.0／1.1 已淘汰。
- 憑證警告的常見原因：過期、網域不符、簽發者不受信任（自簽）、憑證鏈不完整。萬用字元 *.example.com 只涵蓋一層子網域。
- HTTPS 藏得住網址路徑、帳密與 Cookie，藏不住目的 IP 與 SNI 裡的網域名稱。
- 明文換加密：Telnet 23 → SSH 22、FTP 21 → SFTP 22／FTPS、HTTP 80 → HTTPS 443、SNMPv1／v2c → SNMPv3、LDAP 389 → LDAPS 636。
- IPsec 在網路層：AH 只驗證不加密，ESP 加密也可驗證；傳輸模式保留原 IP 標頭，通道模式把整個原封包包起來。
- Site-to-Site 連兩地閘道，Remote Access 讓個人連回公司；SSL VPN 走 443、容易穿越防火牆。VPN 只保護到閘道，不保證端點安全。