網絡安全技術及其在校園網中的應用研究

賈萬祥

（萬博科技職業學院智能信息學院，安徽 合肥 230000）

校園網不僅為學校各項工作的開展提供了便利，還推動了教育活動向現代化和信息化邁進。然而，隨著科學技術的迅猛發展，校園網絡安全問題也愈加嚴峻，不斷增長的網絡安全問題對校園網絡構成了較大威脅，直接影響著師生的權益以及學校的利益。在此背景下，如何加強校園網絡安全建設，已經成為我國教育領域迫切需要解決的核心問題。

1 網絡安全技術及其原理

1.1 防火墻技術

防火墻技術作為網絡安全的基礎組成部分，旨在建立網絡邊界的防護屏障，有效隔離內外部網絡流量，防范未經授權的訪問和惡意攻擊。防火墻技術的核心原理是基于訪問控制列表（ACL），根據事先設定的規則對數據包進行檢查和過濾，判斷是否允許其通過網絡邊界，這些規則可基于源IP 地址、目標IP 地址、端口號、協議類型等多種因素進行定制。現代防火墻技術不再局限于傳統的包過濾，還包括狀態檢測、深度包檢查、應用層代理等高級功能[1]。狀態檢測允許防火墻跟蹤網絡連接狀態，識別已建立的合法連接并阻止未經授權的連接。深度包檢查允許防火墻分析數據包的內容，以檢測潛在的威脅和攻擊，例如惡意代碼或漏洞利用等問題。應用層代理則通過代理服務器中轉客戶端與服務器之間的通信，有效隔離了內外部網絡，提供了更嚴格的安全控制（如圖1）。

圖1 網絡防火墻技術原理

1.2 入侵檢測技術

入侵檢測技術是網絡安全領域的重要組成部分，主要通過監測網絡流量和系統活動，識別出可能的惡意入侵行為，這種技術基于事先定義的規則或模型，分析實時數據以尋找異常模式。入侵檢測系統（IDS）分為兩類：基于簽名的IDS 和基于行為的IDS。基于簽名的IDS 依賴于已知攻擊的特征，對流量進行匹配以發現相似模式，而基于行為的IDS 關注系統和用戶的正常行為，當出現異常活動時發出警報[2]。入侵檢測技術能夠提早發現惡意行為，防止攻擊者在網絡中長時間滯留，從而減少潛在的損害。然而，它也可能會產生誤報警告或錯過新型攻擊，需要不斷的維護和更新來保持準確性。在校園網絡中，入侵檢測技術可以加強對異常行為的監控，及時發現并應對可能的入侵活動，從而提高網絡的安全性和可靠性。

1.3 加密通信技術

加密通信技術是網絡安全的重要支柱，旨在通過對數據進行加密處理，保障信息在傳輸過程中的機密性和完整性，這種技術使用密碼學算法將原始數據轉化為密文，只有合法的接收方才能解密還原出原始信息。加密通信技術通常分為對稱加密和非對稱加密兩種模式：對稱加密使用相同的密鑰進行加解密，效率高但密鑰管理較復雜；非對稱加密使用一對密鑰，公鑰加密私鑰解密，安全性較高但速度較慢。在校園網絡中，加密通信技術可以有效地防止敏感數據在傳輸過程中被竊取或篡改，保護用戶的隱私和機密信息[3]。無論是在線交流、文件傳輸還是網上購物等，加密通信都能為學校和用戶提供一個安全的網絡環境。然而，加密通信也需要注意密鑰的安全管理和算法的選擇，以保證整個通信過程的安全性。

2 校園網建設中存在的安全隱患問題

2.1 未經授權的訪問

在校園網建設中，未經授權的訪問是一項嚴重的安全隱患。學校內部網絡通常擁有多個用戶群體，包括學生、教職員工以及訪客等，由于網絡資源的開放性，可能存在學生或員工冒用他人身份或者通過繞過認證手段進入受限資源的情況。此外，訪客可能在訪問校園網絡時未經允許地訪問內部資源，從而危及網絡的安全性，這種情況會導致諸多問題，包括機密信息的泄露、非法獲取敏感數據、濫用網絡資源以及干擾網絡正常運行。為了防止發生此種隱患問題，學校可以采取一系列措施，如強化身份認證機制，實施多因素認證，限制特定用戶訪問敏感數據等。此外，持續的網絡監控和日志記錄可以幫助及時發現并阻止未經授權的訪問行為。增強用戶的網絡安全意識也至關重要，可以通過培訓提高用戶的網絡安全意識，以減少誤操作或蓄意繞過安全防控的行為。

2.2 惡意軟件和病毒入侵

校園網面臨著來自惡意軟件和病毒的持續威脅，這些惡意程序可能在學生和員工的計算機上傳播，造成嚴重的安全問題。惡意軟件包括病毒、蠕蟲、木馬、間諜軟件等，它們可以通過下載附件、點擊鏈接或不安全的網站傳播，從而感染受害者的計算機系統，可能導致用戶數據泄露、系統崩潰、網絡中斷以及個人隱私的侵犯。為了應對這一問題，學校應該建立強大的反病毒和惡意軟件系統，及時更新病毒庫以識別最新的威脅。此外，用戶教育也至關重要，學生和員工應當了解如何識別惡意鏈接、不隨意下載文件，以及避免點擊可疑廣告等。網絡監控和實時檢測也是重要的防范手段，能夠在感染發生時快速采取行動。綜合使用防火墻、入侵檢測系統和安全更新等措施，可以幫助學校有效地減少惡意軟件和病毒入侵的風險，確保校園網絡的健康運行。

2.3 網絡系統程序的安全風險

在校園網建設中，網絡系統程序存在著一系列安全風險，可能引發嚴重后果，這些風險包括未修復的漏洞，可能為黑客提供入侵機會；不安全的身份驗證方式，可能被攻擊者濫用；敏感信息泄露，可能損害用戶隱私；錯誤的配置，可能導致系統易受攻擊；未授權訪問，可能暴露重要資源；惡意代碼注入，可能破壞數據完整性；軟件供應鏈攻擊，可能借助第三方漏洞侵入系統；缺乏日志和監控，可能使攻擊難以追蹤。綜合這些風險，學校應采取綜合的安全措施，包括漏洞修復、強化認證、加密保護、安全配置、訪問控制、輸入驗證、供應鏈審查以及完善的監控和日志記錄，以確保網絡系統程序不受惡意行為的侵害，維護校園網絡的穩定與安全。

2.4 網絡中心機房管理問題

網絡中心機房的管理問題包括多個方面：物理訪問控制不足可能導致未經授權的人員進入，危及設備和數據安全；設備丟失和盜竊威脅著網絡服務的連續性；不穩定的電力供應和惡劣的環境條件可能引發硬件故障和數據損失；未加密的數據線路容易遭到竊聽和截取，造成信息泄露；未授權的設備連接可能引發網絡干擾和安全漏洞；缺乏完備的監控和報警系統可能導致對問題的未及時察覺；而不足的數據備份和恢復策略可能在數據丟失時無法有效恢復。上述這些問題會對網絡中心機房的穩定性、設備安全和數據完整性產生較大影響，需要采取綜合措施來解決這些管理問題。

3 網絡安全技術在校園網中的應用研究

3.1 設置防火墻

在應對校園網存在的未經授權訪問問題時，設置防火墻是一項關鍵的技術手段。防火墻作為網絡的守護者，可以通過包過濾、狀態檢測和深度包檢查等技術，對數據流量進行監控和過濾，從而有效限制不合法的訪問。數據顯示，實施防火墻技術可以顯著降低校園網絡遭受未經授權訪問的風險。根據最新的安全報告，未經防火墻保護的網絡在遭受惡意入侵時風險增加了近60%。通過合理配置防火墻規則，可以根據源IP 地址、目標端口、協議類型等因素精確控制入站和出站流量，阻止未經授權的用戶進入內部網絡。此外，防火墻還能檢測異常活動并觸發報警，進一步增強了網絡的安全性。例如，若有用戶試圖多次嘗試使用無效憑據訪問系統，防火墻可以自動禁止該IP 地址的訪問，從而防范密碼猜測攻擊。總之，設置防火墻是在校園網中應對未經授權訪問問題的關鍵措施之一，通過合理配置防火墻規則和不斷升級防護策略，學校可以顯著提高校園網絡的安全性，保護用戶數據和隱私免受惡意入侵的威脅。

3.2 檢測網絡入侵行為

入侵檢測系統（IDS）基于復雜的算法和規則，實時監測網絡流量和系統活動，以識別可能的異常行為和入侵嘗試。這項技術的應用可以快速檢測潛在威脅，從而采取適當的反應措施。在具體實踐中，入侵檢測系統使用了多種技術手段，如基于簽名的檢測和基于行為的檢測。基于簽名的檢測比對已知攻擊特征，適用于已知攻擊的識別；而基于行為的檢測則關注系統和用戶的正常行為，當出現異常時發出警報。此外，機器學習和人工智能技術的引入，也賦予了入侵檢測更高的準確性和自適應能力。定期檢測網絡入侵行為有助于及早發現并阻止潛在的攻擊，從而降低網絡風險[4]。例如，當入侵檢測系統監測到大量來自特定IP地址的異常流量，可能表明遭受了分布式拒絕服務（DDoS）攻擊，系統可以自動采取措施封鎖這些IP地址，確保網絡正常運行（如圖2）。

圖2 網絡入侵檢測系統

3.3 建立蜜罐系統

蜜罐系統是一種模擬的虛擬環境，能夠吸引攻擊者，將他們的注意力從真正的目標轉移，以便安全團隊可以監測并分析攻擊行為。蜜罐系統的建立不僅可以誘使攻擊者暴露其攻擊手段，還可以收集攻擊數據用于后續分析。在實際應用中，蜜罐系統分為低交互和高交互兩種類型：低交互蜜罐通過模擬弱點和服務來吸引攻擊，不涉及真實系統的訪問，而高交互蜜罐則模擬了更多的系統功能，與攻擊者的互動更為復雜，可以獲取更多詳細的攻擊行為信息。據安全專家的數據分析，建立蜜罐系統可以幫助安全團隊更好地理解攻擊者的行為，發現新型攻擊技術和漏洞利用。一項最近的研究表明，在建立蜜罐系統后，攻擊事件的檢測率提高了近40%。蜜罐系統不僅僅可以用于檢測和分析攻擊，還可以提供即時的警報，使安全團隊能夠快速響應并采取措施來應對攻擊。然而，蜜罐系統的建立和維護需要高度的技術專業性，從合理設計蜜罐結構，到模擬真實的攻擊場景，再到分析和利用攻擊數據，都需要豐富的經驗和深刻的安全洞察力。此外，蜜罐系統也可能成為攻擊者的攻擊目標，需要綜合考慮風險與效益。

3.4 設置VPN服務器

VPN服務器作為網絡安全的關鍵組成部分之一，為校園網的安全性和穩定性提供了有效保障[5]。VPN（虛擬私人網絡）通過加密通信和隧道技術，在公共網絡上建立起一條安全的通信通道，能夠有效防范各類網絡攻擊和竊聽行為，保護用戶數據和隱私不被泄露。在校園網中，設置VPN 服務器可以發揮以下作用：1）加密通信保障隱私：學生、教職工等校園網絡用戶頻繁進行敏感信息傳輸，如登錄憑證、個人信息等，這些信息一旦遭到惡意攔截，可能導致信息泄露、身份盜竊等問題。通過設置VPN服務器，所有傳輸的數據都會被加密，確保敏感信息在傳輸過程中不被竊取。2）繞過網絡封鎖：在一些情況下，校園網絡可能會存在限制，阻止訪問特定網站或服務。通過連接到VPN服務器，用戶可以繞過這些限制，訪問受限網站，從而豐富了校園網絡使用體驗。3）遠程訪問資源：學生和教職工可能需要在校外訪問校園內部資源，如課程資料、學術數據庫等。VPN服務器可以提供安全的遠程訪問通道，使用戶能夠在任何地點都能夠安全地獲取校園內部資源。4）防范惡意攻擊：校園網絡常常成為各類惡意攻擊的目標，如DDoS攻擊、惡意軟件傳播等，通過VPN服務器，可以分流流量，分散攻擊的影響，提高校園網絡的抵御能力。

4 結束語

綜上所述，網絡安全技術能夠應對各類網絡威脅和攻擊，防火墻通過監控和過濾網絡流量，保護網絡免受未經授權的訪問和惡意流量的侵害，入侵檢測系統能夠實時監測網絡活動，識別異常行為并發出警報，有助于及早發現并應對潛在的入侵。加密通信技術通過對數據進行加密處理，確保敏感信息在傳輸過程中不被竊取或篡改，這些技術在校園網絡中的應用可以有效地提升網絡的安全性和穩定性，保障用戶的隱私和數據安全。