大數據視角下高校計算機網絡信息安全及防護路徑研究

劉 森,賴潔萍

(1.廣西民族大學,南寧 530007; 2.廣西紡織工業學校,南寧 530000)

在數字化背景下,應推動高校建設數字化校園,以不斷提升信息化服務水平。高校的信息化建設為其數字化校園的發展提供了支撐,其作為知識傳播與技術研究的陣地,網絡信息安全直接關系到教學質量、科研安全及學術信息保密。隨著網絡攻擊技術的不斷復雜化,高校面臨著前所未有的網絡安全挑戰,計算機網絡信息安全逐漸成為高校需重點關注的內容。基于此,分析高校計算機網絡信息安全防護面臨的挑戰可為高校計算機網絡信息安全提供有效的防護路徑與策略,為高校信息化安全建設提供理論參考與實踐指導。

1 高校計算機網絡信息安全防護技術

1.1 防火墻技術

在現代高校計算機網絡環境中,防火墻技術能夠起到核心防御作用,主要負責監控進出網絡的數據流,通過預設的安全規則分析數據包的來源、目的地及其內容,有效阻擋未授權的訪問與網絡攻擊。在類型上,應用層防火墻更加關注數據的具體內容,能夠檢測復雜的應用層攻擊,如跨站腳本(XSS)與SQL注入。下一代防火墻(NGFW)則集成了傳統防火墻的功能,并加入了入侵防護、應用控制與URL過濾等功能[1],這些技術不僅增強了網絡邊界的安全防護效果,也為內部網絡提供了分層防護,能夠確保關鍵信息系統與數據的安全。在高校網絡環境中,防火墻的配置與維護尤為重要,能夠大幅度提升網絡的整體安全性能,成為高校信息安全體系不可或缺的一環。

1.2 入侵檢測與預防系統(IDS/IPS)

IDS通過分析網絡流量與系統活動檢測潛在的惡意攻擊,IPS在檢測到攻擊時能夠主動采取措施阻止攻擊發生。這兩種系統通過不同方式與策略對網絡安全威脅進行識別與響應,IDS主要依賴簽名基礎檢測與異常檢測技術比對已知攻擊模式的簽名數據庫來識別威脅,IPS通過分析網絡或系統行為的異常模式來檢測新型或未知攻擊,能夠在攻擊發生初期效阻斷或緩解其影響。數據顯示,2022年,高校計算機網絡面臨的網絡攻擊數量增加了20%,其中針對教育機構的勒索軟件與釣魚攻擊尤為突出[2],這強調了強化IDS與IPS系統的必要性及對這些系統進行定期更新與維護的重要性。高校應結合具體的網絡環境與業務需求,定制IDS/IPS的配置與部署,確保這些系統在維護網絡安全的同時最大限度地減少對正常網絡活動的干擾。

1.3 端點檢測與響應技術(EDR)

端點檢測與響應技術是當前高校網絡信息安全防護的重要組成部分,這一技術集數據記錄、威脅檢測、調查及響應功能于一體,通過實時監控端點設備(如個人計算機、移動設備與服務器)的活動識別潛在的惡意攻擊或違規操作,能夠提供詳盡的端點活動日志,分析異常行為,迅速隔離受感染的設備,減少網絡威脅造成的損失。隨著人工智能技術的融入,EDR的響應機制也在不斷進化,能夠更智能地分析威脅,自動化執行響應措施,為高校網絡安全提供更為堅實的防護屏障。

1.4 網絡安全態勢感知技術(NSSA)

NSSA技術強調對網絡流量、用戶行為、應用程序活動等信息的實時監測與分析,能夠全面掌握網絡安全狀態,及時發現潛在的安全威脅。NSSA還涉及大數據分析與機器學習技術的應用,能夠利用這些技術對海量數據進行處理與分析,揭示網絡攻擊的模式與趨勢,輔助決策者精確決策。數據顯示,2019年,高校網絡系統借助NSSA技術成功識別并阻止的安全事件數量增加了30%,其中針對網絡釣魚與惡意軟件攻擊的檢測率提高了25%。此外,利用機器學習算法,系統在預測與應對新興威脅方面的準確度提升了20%,顯著減少了網絡攻擊對高校教學與研究活動的影響[3]。

2 高校計算機網絡信息安全防護面臨的挑戰

2.1 網絡防護技術落后

當前網絡安全威脅日益復雜,涵蓋高級持續性威脅(APT)、零日攻擊等多種形式,要求相關防護技術必須具備高度的先進性與適應性。但高校網絡防護設施常滯后于這些威脅的發展,尤其在防火墻、入侵檢測系統等基礎防護措施上更新不及時加劇了網絡安全事件帶來的損失與影響,造成數據丟失乃至校園信譽受損。這要求高校在網絡信息安全方面進行全面深入的反思與策略調整,以有效應對日益復雜的網絡安全威脅。

2.2 數據隱私保護不足

在高校網絡系統的日常管理與維護方面,安全審計與風險評估的不足使得潛在的隱性風險難以被及時發現與糾正。數據隱私保護的不足是高校網絡信息安全領域面臨的一大重要挑戰,不僅涉及技術與管理層面的問題,還關系到整個校園文化與政策制定的深度調整。高校需全面審視與加強數據隱私保護,構建更安全、更可靠的校園網絡環境。

2.3 無線網絡的安全漏洞

在當前計算機網絡信息安全領域無線網絡安全漏洞問題日益凸顯,高校網絡環境的開放性與大規模異構網絡設備的接入使得無線網絡成為攻擊者的重點目標。無線網絡安全的核心挑戰在于如何在不斷演變的網絡威脅面前確保數據的機密性、完整性及網絡的可用性。具體而言,無線網絡面臨的安全漏洞主要包括未經授權的接入、數據包嗅探、中間人攻擊、偽造接入點等,這些漏洞可能導致敏感信息的泄露、服務中斷甚至系統的完全崩潰,故需采取相應的安全措施進行有效管理與防護。據統計,在高校環境中,平均每天有數十次未經授權的接入嘗試[4]。此外,數據包嗅探也是高校網絡面臨的一大安全隱患,在未加密的無線網絡中,攻擊者可輕松捕獲傳輸中的數據包,從而獲取敏感信息(詳見表1)。

表1 高校無線網絡安全漏洞統計數據Tab.1 Statistics of university wireless network security vulnerabilities 單位:次

2.4 云服務與第三方應用的安全風險

云服務與第三方應用為高校信息化帶來了便利性與靈活性,但同時也引發了新的安全威脅,如數據泄露、服務中斷與惡意軟件攻擊等。高校中約70%的敏感數據存儲在云平臺上,其中有約30%的數據存在未加密的風險,這大大增加了數據泄露的可能性[5]。此外,第三方應用的安全性問題也不容忽視,平均每個應用中存在5個以上的安全漏洞,這些漏洞可能被惡意攻擊者利用,導致安全事件的發生。隨著云服務的廣泛應用,高校網絡環境中應用程序編程接口(API)的調用頻率大幅增加,包括各種數據傳輸與服務請求,使得API的安全問題成為網絡攻擊的重點,如API注入攻擊、未授權訪問等。據調查,約40%的API存在未經充分授權的訪問風險[6]。另一方面,第三方應用的依賴庫與組件往往來自不可信的源,導致代碼的安全性難以保障。據研究,高校使用的第三方應用中有超過50%的應用使用了含有已知漏洞的組件[7]。高校計算機網絡環境中的云服務與第三方應用安全問題不僅涉及技術層面,還涉及管理與運維層面,如云服務的配置錯誤是導致數據泄露的常見原因,由于配置錯誤導致的數據泄露事件在過去一年中增長約25%[8]。同時,高校面臨著來自云服務與第三方應用的先進持續性威脅(APT)攻擊,這些攻擊往往隱蔽且持久,難以及時發現與防范。

3 新形勢下高校計算機網絡信息安全的防護策略

3.1 實施最新網絡防護技術

在當前數字化與網絡化的教育環境下,高校必須致力于實施最新的網絡防護技術(見表2),以應對日益復雜的網絡安全威脅。應部署先進的入侵預防系統(IPS)與下一代防火墻(NGFW),提供深度包檢測、應用感知能力與細粒度控制,有效識別與阻斷惡意流量與攻擊。NGFW不僅可以進行傳統的端口與協議檢測,還能深入分析應用層內容,提供更為全面的網絡威脅防護。高校網絡安全策略中必須包含端點檢測與響應技術(EDR),以便通過實時監控、行為分析與自動響應機制,識別復雜的惡意軟件與先進持續性威脅(APT),還可在端點設備上進行持續的監視與分析,一旦檢測到可疑活動立即采取措施進行隔離與緩解[4]。云安全也是高校網絡信息安全中不可忽視的領域,隨著云計算的普及,高校應采用云訪問安全代理(CASB)等技術確保云環境中的數據安全與合規性。CASB能夠為云服務與用戶提供安全層,監控數據流、管理訪問權限并防止數據泄露。高校還應強化網絡信息安全態勢感知(NSSA)能力,通過集成大數據分析、人工智能與機器學習技術,NSSA可實時監測與分析網絡活動,預測潛在的安全風險,及時響應網絡威脅。此外,隨著移動學習平臺與遠程訪問的普及,高校需實施移動設備管理策略(MDM),確保移動設備上的數據安全,防止未授權訪問與數據泄露。MDM可幫助高校監控與管理校園內所有移動設備的使用情況,確保這些設備符合安全標準。

表2 高校網絡防護技術性能指標對比Tab.2 Comparison of technical performance indexes of network protection in universities

3.2 加強數據隱私保護

高校作為敏感數據的重要托管者需確保這些數據免受未授權訪問與泄露的威脅。高校應實施嚴格的數據訪問控制機制,確保只有授權的用戶才能訪問特定的數據,包括實施基于角色的訪問控制系統(RBAC),通過明確的角色與權限分配來限制數據訪問。數據加密技術是保護存儲與傳輸中數據隱私的關鍵,高校應采用強大的加密算法,如高級加密標準(AES),對存儲在本地或處于傳輸過程中的敏感數據進行加密。對于特別敏感的數據應實施端到端加密(E2EE),確保數據的傳輸安全。高校還需要關注數據泄露防護,通過部署數據丟失預防技術(DLP)監控數據在網絡中的流動,防止敏感信息的非法傳輸[5]。DLP系統能夠識別特定的數據模式與關鍵字,對涉及敏感信息的傳輸活動進行檢測與阻止。高校應完善全面的數據隱私政策,可定期進行隱私保護與數據安全方面的培訓,提升師生的保護隱私意識。在合規性方面,高校應遵守相關的數據保護法律與規定,如歐盟通用數據保護條例(GDPR)或其他地區的數據保護法律,定期評估校園內的數據處理活動,確保其符合法律與監管要求。為應對數據隱私方面的挑戰,高校還應采用多層防御策略,結合物理安全、網絡安全與行為管理來全面保護數據,建立應急響應計劃,以便在數據泄露或其他安全事件發生時迅速采取行動。綜合以上措施,高校能夠在數字化時代中加強數據隱私保護,有效應對各種網絡威脅,保障師生的隱私安全,維護學術研究的私密性和完整性。

3.3 強化無線網絡安全

為有效提升無線網絡的安全性能,高校應采取綜合性的技術策略,如采用WPA3加密標準(見表3)對無線網絡進行加密。WPA3采用SAE(Simultaneous Authentication of Equals)協議大大提升了對抗字典攻擊的能力。在實際應用中,WPA3可確保即使用戶設定了弱密碼的情況下網絡連接依然保持強安全性。WPA3還支持前向保密性,即使密鑰泄露以往的通信內容仍然安全。高校無線網絡安全防護還需部署高效的入侵檢測系統(IDS)與入侵防御系統(IPS),通過分析網絡流量中的模式與異常來實時檢測潛在的安全威脅。如利用機器學習算法,IDS/IPS系統能夠從歷史數據中學習并預測未來可能出現的攻擊類型。在實際部署中,IDS/IPS系統會對網絡流量進行持續監控,如每分鐘分析超過一百萬個數據包,及時響應各種異常行為。同時,對無線網絡架構的優化也不容忽視,可通過實施虛擬局域網技術(VLAN)有效隔離不同類型的網絡流量,降低網絡攻擊的風險。在高校的網絡環境中,可為教學、研究與行政管理分別設置不同的VLAN,確保網絡資源的合理分配與高效管理。還可采用訪問控制列表(ACL)與基于角色的訪問控制(RBAC)等訪問控制技術來精確管理用戶對網絡資源的訪問權限,有效提升無線網絡的安全性能,確保高校網絡環境安全穩定。

表3 WPA3加密標準與以往標準的對比Tab.3 Comparison of WPA3 encryption standard with previous standards

3.4 強化云服務與第三方應用安全管理

加密技術是保障信息傳輸安全的重要手段,通過應用對稱加密與公鑰加密兩種主流加密技術可有效防止數據在傳輸過程中被非法獲取或篡改。對稱加密采用相同的密鑰進行加密與解密,常見的算法有AES算法,公鑰加密則使用不同的密鑰進行加密與解密,常見的算法有RSA算法。根據實際需求選擇合適的加密技術能夠大大提升信息傳輸的安全性。身份認證技術是防止未經授權訪問的重要手段,常見的身份認證方式包括用戶名/密碼、動態口令、數字證書等。高校應采用多層次的身份認證方式,提升信息系統的安全性,如結合用戶名/密碼與動態口令等增加非法訪問的難度。訪問控制技術用于限制不同用戶對資源的訪問權限,合理設置訪問控制策略可防止非法用戶訪問敏感數據,同時保證合法用戶的正常使用。實施嚴格的訪問控制策略能夠有效保護高校計算機網絡中的敏感數據,降低未經授權訪問的風險。

4 結束語

計算機網絡信息安全問題是高校信息安全工作的重中之重。高校信息化建設對網絡信息安全提出了新的要求,也暴露出了新的問題。高校應充分認識到計算機網絡信息安全的重要性,明確面臨的新挑戰,分析當前高校信息化建設中存在的不足與缺陷,做好網絡安全防護工作,以保障信息系統安全穩定運行。