虛擬仿真技術(shù)在“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程中的應用研究

蒲曉川+唐世偉

摘要：文章就“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程理論教學和實踐教學并重對傳統(tǒng)教學方法進行課程創(chuàng)新討論，并嘗試基于場景教學的本科應用型人才培養(yǎng)模式進行教學，并引入基于云計算的虛擬仿真網(wǎng)絡攻防實驗平臺，以期提升網(wǎng)絡安全技術(shù)課程的教學效果以及質(zhì)量，并提高實際教學過程中學生的學習積極性。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡安全技術(shù)；虛擬仿真；云計算

信息產(chǎn)業(yè)己經(jīng)是當今第一大產(chǎn)業(yè)，我國正處于發(fā)展中國家，信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展不斷加快。而就在當下，危害網(wǎng)絡信息的安全事件卻節(jié)節(jié)攀高，網(wǎng)絡信息安全局勢緊迫[1]。信息安全（尤其網(wǎng)絡安全）不但對于國家安全至關(guān)重要，而且與人們

目前，遵義師范學院本科教學與網(wǎng)絡安全專業(yè)的建設的需求，以及針對全校學生普及網(wǎng)絡安全知識的需要，開設該門課程成為首要之選，由于網(wǎng)絡安全這門學科設計的知識面廣，內(nèi)容也比較抽象且綜合能力強，教師在教學過程中既要傳授理論知識，又要傳授實踐操作技巧。因此，教師在實際教學過程中會遇到很多難題。在“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程教學方面，大多數(shù)高校都是采用理論授課方式，最終考核也是通過筆試來決定。過度的理論式教學，只會導致學生對課程產(chǎn)生厭惡，讓學生創(chuàng)新創(chuàng)造力逐漸下降，學習內(nèi)容枯燥及其抽象也是理論教學的一大弊端。理論與實踐的緊密結(jié)合是高校教學的一貫宗旨[2]。以這個宗旨為指導，本文對“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程教學模式進行探討，具體落實以上傳統(tǒng)教學不足之處加以課程創(chuàng)新，在認真分析當前大多高校傳統(tǒng)的教學方式后，結(jié)合現(xiàn)在的趨勢，提出一系列合理化教學方式，以達到滿足新時代的需求。

1課程特點

網(wǎng)絡安全是一門錯綜復雜的學科，其內(nèi)容涉及計算機、數(shù)學、物理、管理等諸多學科。“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程特點可歸納為以下幾個方面[3]。

1.1知識和技術(shù)體系變更快

隨著計算機逐漸普及大眾，網(wǎng)絡攻擊技術(shù)和手段也不斷提高，這就要求人們的網(wǎng)絡攻擊防范意識和規(guī)則也要更加完善。

1.2涉及知識領(lǐng)域廣泛

涉及密碼學，還有操作系統(tǒng)、防火墻、虛擬專用網(wǎng)絡（VirtualPrivateNetwork，VPN）等應用的配置和構(gòu)建；而且還涉及相關(guān)法律法規(guī)，知識體系覆蓋面廣，內(nèi)涵豐富。

1.3對先修課有較高要求

在學習這門課程之前，必須掌握計算機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計算機組成原理、網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)通信、計算機網(wǎng)絡基本原理、程序設計等相關(guān)基礎(chǔ)課程。比如先學習數(shù)學方面的知識才能理解安全算法，必須先在計算機網(wǎng)絡課程中了解了網(wǎng)絡協(xié)議，才能理解“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程中利用協(xié)議漏洞進行攻擊的原理。

1.4有較強的工程實踐性

相對于“網(wǎng)絡安全技術(shù)”這門課來說，全靠傳統(tǒng)式的理論式教學無法讓學生明白其中技術(shù)，而且學習起來相對枯燥，所以應將理論教學和實踐教學并重，具體實施理論結(jié)合實踐才能培養(yǎng)出實踐能力突出、理論知識扎實的網(wǎng)絡安全人才。

2課程教學目標

“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程教學目標、教學內(nèi)容及教學方法應區(qū)分教學對象，如非計算機專業(yè)開設的公共選修課和計算機專業(yè)必修的專業(yè)核心課程就應該有所區(qū)分。對于非計算機專業(yè)的學生，只要求學習基礎(chǔ)性的理論知識和了解相應的網(wǎng)絡安全知識，并且學會使用簡單的網(wǎng)絡安全防護工具即可；對于計算機相關(guān)專業(yè)本科生，則是要能對出現(xiàn)的各種網(wǎng)絡安全問題提出解決方案及學會使用各種網(wǎng)絡安全工具，適應就業(yè)的需求，從而達到培養(yǎng)網(wǎng)絡安全高技能人才的目標。目前，網(wǎng)絡安全己經(jīng)受到極大的重視，從事相關(guān)工作者也對相應的技能有所要求[4]。

通過系統(tǒng)性的課程教學之后，學生應具備網(wǎng)絡安全技術(shù)中攻、防、測、控、管、評等方面的基礎(chǔ)理論、實施技術(shù)及網(wǎng)絡安全體系基本架構(gòu)，掌握和了解網(wǎng)絡安全應用基礎(chǔ)知識及常見攻防手段。課程的教學目標一方面要求向?qū)W生傳播網(wǎng)絡安全體系結(jié)構(gòu)理論知識，而另一方面則是要著重培養(yǎng)學生的網(wǎng)絡安全技術(shù)實踐能力。授課的具體方式是理論加實踐相搭配交錯式授課，使學生了解網(wǎng)絡安全理論基礎(chǔ)知識和安全體系結(jié)構(gòu)，理解網(wǎng)絡存在的潛在威脅，能夠使用工具進行網(wǎng)絡維護工作。最后，針對那些專門培養(yǎng)計算機專業(yè)研究型人才的要求則更高，學生不僅要對網(wǎng)絡安全理論知識進行理解，而且要對網(wǎng)絡安全方面實際采用的方法也要掌握，同時學生還要具備隨時跟上相關(guān)技術(shù)更新腳步的能力。

3課程教學創(chuàng)新探討

綜上所述，“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程作為計算機、網(wǎng)絡工程專業(yè)學生的必修的核心專業(yè)課，具有涉及知識點廣、實踐操作性強、對先修課有規(guī)定等特點。這些特點決定了在課程教學過程中若采用陳舊的傳統(tǒng)理論灌輸式教學方法是難以達到良好教學效果的。所以，“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課改成為必然趨勢，而教學方法也必須跟上時代及技術(shù)發(fā)展的步伐。部分高校教授內(nèi)容有個別差異，但總結(jié)下來該課程的教學內(nèi)容大致包含以下幾部分[5]。

3.1網(wǎng)絡安全理論知識

網(wǎng)絡安全理論知識包括網(wǎng)絡安全基本概念、相關(guān)法規(guī)、評價標準等知識內(nèi)容，也包括對計算機網(wǎng)絡、網(wǎng)絡協(xié)議、網(wǎng)絡編程等課程相關(guān)知識的回顧和總結(jié)。

3.2網(wǎng)絡攻擊技術(shù)

網(wǎng)絡攻擊技術(shù)包括端口掃描、安全漏洞、網(wǎng)絡監(jiān)聽和節(jié)點攻擊、惡意代碼等知識內(nèi)容。

3.3網(wǎng)絡防御技術(shù)

網(wǎng)絡防御技術(shù)包括防火墻技術(shù)、入侵檢測技術(shù)（IntrusionDetectionSystems，IDS）、操作系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡防病毒技術(shù)、數(shù)據(jù)庫安全等知識內(nèi)容。

3.4網(wǎng)絡安全綜合解決方案

由于這部分內(nèi)容在實際工作中的體現(xiàn)是網(wǎng)絡安全技術(shù)經(jīng)驗的積累，所以如果單方面在課堂上講解，學生會感到枯燥乏味，所以在整個教學過程中，采用任務驅(qū)動教學、案例教學、小組討論、實驗教學等多種不同的教學方法。

3.4.1任務驅(qū)動教學方法

任務驅(qū)動式教學就是在學習之前就確定教學任務，通過明確給出的教學任務去帶動學生，激發(fā)學習興趣，讓學生融入情境中學習，充分提高學生的求知欲，更加高效地完成教學任務。實踐結(jié)果證明，通過完成這些教學任務，學生的學習效果和團隊合作意思都得到大幅度提升，達到預期教學效果。endprint

3.4.2案例教學方法

對于“網(wǎng)絡安全技術(shù)”理論性比較強的科目，因為具體不到實物，學生疑惑比較多，我們廣泛收集相同及類似的案例，形成案例教學法。在具體的授課過程當中，充分使用現(xiàn)代多媒體工具結(jié)合教學，讓干枯的理論知識學起來也更形象，而且還增強學生的學習興趣和積極性。例如在講解網(wǎng)絡掃描技術(shù)時選擇學生熟悉的校園網(wǎng)作為研究對象，在探討漏洞掃描的同時也讓學生系統(tǒng)了解到安全工具部署、安全策略制定及網(wǎng)絡安全體系構(gòu)建等一些相關(guān)聯(lián)的內(nèi)容，使學生對網(wǎng)絡安全相關(guān)技術(shù)的理解更為系統(tǒng)和全面。

3.4.3小組討論

在課堂上積極帶動學生一起討論某一個問題，對其進行

深度挖掘，讓所有同學都參與進來，不僅提高學習效率，活躍課堂氣氛，特別是有利于解決一些特別抽象的問題。例如在學習網(wǎng)站入侵技術(shù)時，先讓學生自己翻閱相關(guān)資料，了解當下流行的入侵工具，并且學會使用，然后再有針對性的課堂討論，加深對相關(guān)知識的理解。

3.4.4基于虛擬靶場的實驗教學

實驗教學是理論聯(lián)系實踐式教學中的重要環(huán)節(jié)。網(wǎng)絡安全是一門實踐性很強的學科，包括許多實驗，擁有一整套網(wǎng)絡安全設備是必不可少的。然而，網(wǎng)絡安全技術(shù)的許多實驗（如惡意代碼、網(wǎng)絡攻擊等實驗）往往對系統(tǒng)具有破壞性，容易造成某些實驗教學無法完成；與此同時，本課程對于實驗環(huán)境要求也是比較高的。所以為了解決這個問題，可以利用模擬器和虛擬云平臺來模擬一個真實實驗環(huán)境（見圖1）。使用網(wǎng)絡模擬器軟件GNS3和虛擬機云平臺結(jié)合紅亞虛擬靶場系統(tǒng)可建立這樣的虛擬網(wǎng)絡安全技術(shù)實驗環(huán)境。為網(wǎng)絡安全課程這門課專門建立專用實驗室，購買一整套網(wǎng)絡攻防系統(tǒng)并且安裝，嚴格規(guī)范使用條例；因為實驗會牽涉到木馬等危險程序，規(guī)定黑客軟件的使用只能局限于實驗室；所有人使用軟件必須登記使用，規(guī)范實驗室管理避免不必要的損失。

4課程實踐教學改革

根據(jù)上面的思路，為了增強學生學習動力、調(diào)動學生積極性、切實提高學生創(chuàng)新能力，筆者研究出一整套教學方案，這部分方案在實踐過程中都得到學生好評。經(jīng)過調(diào)整后，新的課程教學過程包括以下環(huán)節(jié)。

4.1理論知識詳解

讓學生對網(wǎng)絡安全技術(shù)的理論知識有所了解并對實踐有所支撐。在這門課開課后會用1/3的課時來對網(wǎng)絡安全和信息安全及其相關(guān)技術(shù)作詳細介紹，教師也會對網(wǎng)絡安全技術(shù)領(lǐng)域具有代表性的各主要案例及有較大影響的事件作介紹，以開拓學生視野。為了讓學生更加深入地了解，在課中會對這些案例使用到的技術(shù)作一些詳解。

4.2課堂匯報和答辯

根據(jù)教師教學的安排，每一個小組成員需要在課堂上作報告，匯報包含內(nèi)容為相關(guān)網(wǎng)絡安全基礎(chǔ)知識和復雜的子項目設計方案。為了保證每一位學生都在這個過程積極參與，所以臨時由教師抽取各組上臺作報告的學生，在這整個作報告的過程當中，在座教師或者學生可當場就某個問題提問個問題大家一起探討研究。如果覺得匯報人匯報有誤，組員可臨時補充，而匯報人的匯報表現(xiàn)和匯報內(nèi)容將是平時成績的一個重要依據(jù)。在整個匯報過程當中學生的積極參與大大活躍了課堂氛圍，也使本課程的教學效果得到了大幅度提升。

4.3搭建虛擬靶場環(huán)境

使用虛擬靶場系統(tǒng)模擬真實服務器及網(wǎng)絡環(huán)境，只給學生最終的必須獲取的結(jié)果，讓學生在摸索中前進，極大地提升學生自主學習的興趣。當學生得到相關(guān)參數(shù)后，提交評分服務器以判斷得分情況，作為成績構(gòu)成的一環(huán)。

4.4考核

把基本的理論知識考核與實踐技術(shù)考核相結(jié)合，使學生在“網(wǎng)絡安全技術(shù)”這門課程的學習中體會到理論與實踐的相輔相成的重要性。

5結(jié)語

對于計算機專業(yè)，“網(wǎng)絡安全技術(shù)”這門課是非常重要的。本文介紹了該課程的教學內(nèi)容和特點，并對教學過程中出現(xiàn)的問題進行課改，提出理論與實踐相結(jié)合的課改方案，采取多樣化的教學體系改進教學，引入虛擬仿真技術(shù)以調(diào)高和充分調(diào)動學生的創(chuàng)造性，提升學生實際動手能力，讓學生在求職應聘過程中更加自信。經(jīng)過一年的實踐，從師生反饋意見和課程考核結(jié)果來看，取得的成果還是較為顯著的。未來我們將更加努力，引入更多創(chuàng)新教學方法，以適應新常態(tài)下的本科教學模式。

[參考文獻]

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[3]倪亮，李向東，潘恒，等.《網(wǎng)絡安全技術(shù)》課程教學改革探討[J].教育教學論壇，2016（4）：142-145.

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[5]梁銘.高職院校“網(wǎng)絡安全技術(shù)”課程的教學與實踐[J].福建電腦，2010（6）：212.endprint