什麼是網路基礎設施？保護數位資產

在數位時代，網路基礎設施在我們的生活中扮演著日益核心的角色。企業、政府及其他機構越來越依賴電腦系統、雲端儲存、互連網路及其他形式的數位技術。同時，它們也越來越依賴自身不僅能有效運作，還能確保這些基礎設施安全無虞，並受到保護以防範潛在攻擊或其他類似事件的能力。

本文旨在從整體與細節兩個層面，概述網路基礎設施、其重要性、網路安全的角色，以及在保護這些系統方面未來將面臨的挑戰。

什麼是網路基礎設施？

網路基礎設施是由數位網路、運算與大數據系統、先進網路、軟體工具與應用程式、協作服務，以及尖端數位環境所整合而成的基礎設施。網路基礎設施不僅涵蓋硬體與軟體，還包括相關的人力基礎設施，即推動網路基礎設施發展及／或使用的人員、機構與政策，服務於科學研究與大眾。網路基礎設施不僅僅是網路與電腦的實體組成元件。

這是一套整體性系統，旨在提供強大、可擴展且可靠的資訊與運算資源存取能力。此基礎設施提供了運用新能力的方式，例如大數據、高效能運算 (HPC) 與大規模實體模擬，這些技術正為醫療保健、金融、能源與國防領域開創新局。

為什麼網路基礎設施安全很重要？

網路基礎設施的安全性至關重要，因為它在現代社會中具有基礎性的角色。隨著這些系統變得更加複雜且彼此互連，它們也成為 網路攻擊 的主要目標。網路基礎設施的網路安全至關重要，因為一項基礎設施的有效性與韌性，取決於其最脆弱的元件。對網路基礎設施的成功攻擊可能使許多基本系統癱瘓，從通訊網路到電網皆然。它也會威脅國家利益、經濟穩定與公共安全。網路基礎設施安全使維護隱私、確保關鍵服務運作，以及贏得公眾信任成為可能。

隨著威脅態勢擴大，且主要涉及國家級行為者、網路竊賊或以團隊或個人形式運作的行動主義團體，較以往任何時候都更需要更強健的網路安全措施。由於威脅的動態本質以及攻擊者日益精密，這些措施必須持續調整。

關鍵基礎設施部門有哪些？

關鍵基礎設施部門是指其系統與資產一旦中斷，可能對國家安全、經濟穩定、公共衛生或安全造成影響。美國網路安全暨基礎設施安全局（CISA）列出了關鍵基礎設施部門。這些包括能源，涵蓋發電與輸電，以及水與廢水系統，負責公共供水以及水／廢棄物處理設施。通訊則包括電信與網際網路基礎設施。

其他部門包括金融服務，例如銀行與支付系統、醫療保健以及公共衛生。商業設施基礎設施如上述所列，幾乎完全依賴網路基礎設施，因此，保護其免受網路威脅對國家安全至關重要。

什麼是網路基礎設施安全？

網路基礎設施安全是為了使數位基礎設施能夠抵禦未經授權的存取與攻擊，並確保資料與系統的完整性、機密性及可用性，而共同採取的實務、工具與政策。它涵蓋防火牆、入侵偵測系統、加密、存取控制、事件回應計畫等的使用。此外，網路基礎設施安全還必須考量各種不同的攻擊情境，從惡意軟體與網路釣魚活動到勒索軟體與分散式阻斷服務(DDoS) 攻擊。安全專家還必須考量內部威脅，也就是具有合法存取權的人利用其特權系統存取權限造成危害。

建構可保護資料與系統的網路基礎設施所需的關鍵步驟之一，是持續監控弱點與威脅，讓公司/組織能在新型威脅出現時調整其環境。這需要結合技術、流程與人員，打造具備韌性的網路基礎設施，使其能承受攻擊並從事件中快速復原。

網路安全工具在基礎設施安全中的角色

防火牆、入侵偵測系統、加密等資安工具，是我們用來保護網路基礎架構免受威脅的工具。防火牆會在來自外部世界的流量進入本機受信任網路之前，先強制其通過篩選器，並依據一組安全規則檢查該流量。如果流量不符合規則，則可由入侵防護系統 (IDPS) 將其封鎖，或使用入侵偵測系統 (IDDS) 將其作為警示回報給系統管理員。加密會將資料轉換為只有通過安全授權的使用者才能解讀的編碼語言，藉此保護可供共享的資料。

在啟動網路防禦策略時，安全資訊與事件管理 (SIEM) 工具 會建立一個從多個來源擷取資訊的總覽，整合資料以彙總即時攻擊偵測與回應。端點保護平台 (EPP) 使用防毒軟體、防火牆，以及部署於每個端點裝置上的其他反惡意軟體，來防禦惡意軟體與潛在垃圾程式 (PUP)。弱點管理工具可識別並修補可能危及系統的軟體、硬體與組態弱點。存取控制系統會在整個網路中驗證身分，並透過強式驗證提供對資源與活動的存取。

網路基礎設施的關鍵組成要素

網路基礎設施有許多關鍵組成要素，且其運作全都不可或缺。運算是指高效能系統，例如超級電腦或叢集、系統的伺服器與硬體，以及雲端平台，使用者可在其中於異地執行軟體並儲存資料。這之所以必要，是因為資料部分就是要被處理以進行運算與創新的資訊。

網路安全是指維持基礎設施持續運作與完整無損，以及在安全邊界內維護系統完整性、機密性與可用性所需的政策與工具。人力資源則是指維持系統運作良好且安全的 IT 與網路安全人員。

最後是政策與治理，指的是基礎設施的管理，以及在監管標準與法規範圍內進行管理所需的事項。

網路基礎設施在研究與創新中的角色

網路基礎設施在推動各領域研究與創新方面扮演關鍵角色。透過提供必要的工具與資源，網路基礎設施使研究人員能進行複雜實驗、分析大型資料集，並與全球各地的同事協作。協作平台作為網路基礎設施另一個不可或缺的組成部分，可連結研究人員，促進溝通與知識分享。

它們可以支援地理位置分散的團隊之間的協作，以及協助開發規模過大、非個人可獨立完成的成果。這些協作可以提升研究與發現的速度。網路基礎設施也可以促進新技術與新方法的發展。憑藉這些訓練能力，AI 研究人員可以進行最先進的研究，進而推動醫療保健、金融、交通運輸及其他領域的應用。這些應用接著又能支援其他研究活動。

網路基礎設施在網路安全中的效益

網路基礎設施有助於提升網路安全效率，特別是因為網路基礎設施具備可擴展性、韌性、回應能力、協作性、自動化與先進性。隨著營運規模與 IT 環境成長，以及威脅持續演變，組織可擴充其網路基礎設施容量，確保額外的網路安全工具、儲存與運算能力都能同步擴展。

設計良好的基礎設施包含可提升系統韌性的功能，有助於確保其在遭受攻擊時仍能持續運作，並能迅速識別與修復故障。例如，Amazon 的高韌性雲端運算服務可同時承受超過一個主機板故障，且曾遭受攻擊而未發生失效或完整系統損失。

網路基礎設施的先進特性可對大型資料集進行即時且快速的分析，從而促進威脅偵測與回應，搶先因應網路安全威脅並將損害降至最低。最後，網路基礎設施可透過提供加密、存取控制及其他資料保護措施，為敏感資料提供更強化的竊取與惡意攻擊防護，同時確保合法使用者可存取資料。

網路基礎設施的限制與挑戰

儘管網路基礎設施帶來大量有意義的機會，但也存在若干限制與障礙。主要問題之一是複雜性，因為當既有組織在其流程與系統中加入更多系統與技術時，管理與保護工作會變得更加困難，也更容易出現系統弱點與錯誤組態。

成本是另一個極為顯著的因素，尤其對較小型的組織而言更是如此。特別是當他們希望提供並保護複雜網路基礎設施工 程能力所帶來的效益時，可能需要昂貴的硬體、軟體、網路安全工具以及高素質人員。互通性則是另一項問題：當各種系統整合時，會導致效率降低，也可能產生各種安全問題。

另一個問題是網路安全領域日益擴大的技能落差。威脅快速且持續演變，要求服務必須不斷更新，以納入新的弱點與攻擊向量。最後，網路安全與資料保護領域受到高度監管，主要是因為遵循法律與監管框架可能耗時且成本高昂，尤其是對於在多個司法管轄區營運的組織而言。

網路基礎設施有哪些問題？

在我們日常互動的基礎設施部分中，軟體與硬體中的弱點扮演重大角色，因為它們可能被利用來進行未經授權的存取。內部威脅也相當重大，不滿或不誠實的員工都可能被欺騙或誘惑而濫用其存取權限，無論是直接進行，或透過其受信任的連線之一進行。

當特權資訊在未經授權的情況下遭到存取時，就會發生資料外洩，這可能是由於安全控制設定不當或認證資料遭到入侵所引發。分散式阻斷服務 (DDoS) 攻擊會透過攻擊入口來耗盡系統資源，可能使系統癱瘓並長時間停擺。供應商及其他第三方提供者可能有機會代表組織交付客製化套件。

網路基礎設施威脅及其緩解方式

網路基礎設施面臨各式各樣的威脅，從網路犯罪分子到國家級行為者皆然。為了緩解這些威脅，組織必須實施全面性的網路安全策略。更新軟體很重要，主要是因為讓系統維持套用最新安全更新，可避免組織引入已知弱點。

• 修補也能防止既有缺陷遭到利用。這與網路分段類似。敏感系統可與安全性較低的網路隔離，從而將攻擊面降至最低，並降低入侵事件蔓延至整個網路的可能性。
• 多重要素驗證 (MFA) 要求攻擊者在成功入侵前通過多個驗證點。這可以是臉部辨識、語音辨識等多種形式。此外，員工訓練與意識提升在降低網路基礎設施脆弱性方面也扮演重要角色。明確的事件回應計畫在事件發生時同樣不可或缺。
• 強健的 事件回應 計畫可加速安全事件與資料外洩的處理。定期安全評估與風險評量可揭露資訊基礎設施（例如網路基礎設施）目前存在的弱點，進而有助於改善防禦機制，以對抗各種網路威脅。

網路基礎設施範例

網路基礎設施在各個領域都不可或缺，突顯其在現代社會中的關鍵角色。在能源領域中，它負責管理電網，並透過先進計量基礎設施 (AMI) 與監督控制與資料擷取 (SCADA) 等系統，確保電力能有效分配。

• 它為醫療保健部門提供電子健康紀錄（EHR），而該部門的關鍵服務若沒有它將無法運作。 它也是金融服務部門技術通訊手段的核心，而金融服務部門正是 駭客 偏好的產業之一，原因正是其高價值。
• 研究與教育部門，以及政府與國防機構，都依賴網路基礎設施來進行資料探勘、建模、高效能運算叢集，以及用於科學發現與國際研究合作的資料儲存庫，但或許更重要的是，這是保護人類自由與國家安全免受已知網路威脅侵害的主要基礎設施之一。

網路基礎設施使用案例

網路基礎設施涵蓋跨產業的眾多使用案例。若沒有網路基礎設施所提供的網路、資料分析與資訊共享，自然災害發生後便無法進行任何有意義的緊急應變。若沒有網路基礎設施來管理城市服務、降低能源消耗並提升市民生活品質，就無法打造現代智慧城市。

全球氣候建模產業利用網路基礎設施來模擬氣候模式並分析環境資料，科學家藉此建立模型以減緩氣候變遷的影響。

網路基礎設施使基因體學中大規模遺傳資料的分析成為可能，從而發現疾病的新療法與治療方式。人工智慧（AI）的研究、開發與部署仰賴網路基礎設施，以訓練與學習機器學習模型、處理大量資料，並使用 AI 解決各產業的問題

案例研究

歐洲核子研究組織（CERN）

CERN，歐洲核子研究組織，營運 LHC（大型強子對撞機），這是全球最大且能量最高的粒子加速器。LHC 的實驗會產生大量實驗資料，並透過「cyberinfrastructure」進行處理與分析。由其 IT 部門負責網路安全，CERN 的基礎架構具備精密且嚴格的系統，以保護這些資料及相關系統免受網路威脅，從而確保科學資料的機密性、完整性與可用性。

網路基礎設施的未來

未來的網路基礎設施將取決於多種趨勢，包括人工智慧（AI）與機器學習；這些技術將透過自動化部分安全任務、改善威脅偵測，並在許多情況下提升整體系統效能，進而提高基礎設施的效率。

即將到來的量子運算時代將大幅提升我們電腦的速度與運算能力，但同時也對加密帶來巨大挑戰。5G 網路的部署將在網路層面提升連線能力並促進 IoT 的成長，但也會帶來新的安全風險。

邊緣運算旨在透過更靠近資料來源的位置處理資料，以降低連網裝置的延遲，因此將需要為分散式系統提供更強固的安全性。智慧電網與自駕車等虛實整合系統，將需要新的安全方法，以防範網路攻擊以及（如智慧電網的情況）實體攻擊。

最後，全球協作對於對抗日益複雜的網路威脅至關重要，這需要政府、產業與學術界共同參與制定標準並分享情報。

網路安全工具應該注意哪些事項？

決策者應優先選擇能提供盡可能廣泛涵蓋範圍的網路安全工具，以針對最多類型的威脅提供最全面的基準防護。該網路安全工具應具備可擴充性，以因應資料量與使用者數量的成長，並且擁有盡可能簡潔的 UI，支援即時監控與自動化回應。

來自既有系統的警示、對多元工具的支援、回應迅速的技術支援、定期更新、成本效益、價格與功能之間的良好平衡，以及對所有基本網路安全法規與產業規則中報告要求的支援，都是需要考量的重要因素。

結論

維護網路基礎設施的完整性將是一項持續進行的任務。在未來幾年，隨著世界日益依賴數位技術，網路安全將成為確保系統、網路與資料安全的關鍵。網路安全結合技術、流程與人員，以確保安全，防範具有惡意或犯罪意圖的人。

未來已見證人工智慧、量子運算與 5G 等技術的進步。隨著組織將這些技術納入其業務流程，它們必須確保自己已準備好面對新的與不斷演變的威脅。