汪永生 李 巖
(銅陵學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院,安徽 銅陵 244000)
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代高校網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)的探究
汪永生 李 巖
(銅陵學(xué)院 數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院,安徽 銅陵 244000)
“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,網(wǎng)絡(luò)安全事件時有發(fā)生,網(wǎng)絡(luò)安全問題嚴(yán)重威脅“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的順利實施。由此,社會各行業(yè)對網(wǎng)絡(luò)安全人才需求量在不斷增加。高校網(wǎng)絡(luò)安全實驗室是培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)安全人才的重要實踐場所,實驗室建設(shè)分別從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)、應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)和“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)等三個階段來進(jìn)行,同時還需要對網(wǎng)絡(luò)安全實踐教學(xué)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)。
互聯(lián)網(wǎng)+;網(wǎng)絡(luò)安全;實驗室建設(shè)
“互聯(lián)網(wǎng)+”作為一種國家戰(zhàn)略并予以實施,給社會各行業(yè)帶來前所未有的巨變,而網(wǎng)絡(luò)安全又是這一戰(zhàn)略順利實施的重要保障[1]。“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略加速了各行業(yè)與互聯(lián)網(wǎng)的深度融合,網(wǎng)絡(luò)安全的重要性越來越受到人們的關(guān)注,社會對網(wǎng)絡(luò)安全方面的人才需求也急劇增加。高校網(wǎng)絡(luò)安全實驗室是大學(xué)生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全實驗重要的實踐場所,網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)要以 “互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)安全人才需求為導(dǎo)向,加強(qiáng)與社會先進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全科研機(jī)構(gòu)合作,能滿足社會不同層次網(wǎng)絡(luò)安全人才的培養(yǎng),使之成為產(chǎn)、學(xué)、研一體化的網(wǎng)絡(luò)安全實踐實訓(xùn)基地。
2012年11月,在第五屆移動互聯(lián)網(wǎng)博覽會上,易觀國際董事長兼首席執(zhí)行官于揚首次提出了“互聯(lián)網(wǎng)+”理念[2],他認(rèn)為在未來,“互聯(lián)網(wǎng)+”公式應(yīng)該是我們所在的行業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù),在與我們未來看到的多屏全網(wǎng)跨平臺用戶場景結(jié)合之后產(chǎn)生的這樣一種化學(xué)公式。2015年3月,馬化騰在全國兩會上表示,“互聯(lián)網(wǎng)+”是指利用互聯(lián)網(wǎng)的平臺、信息通信技術(shù)把互聯(lián)網(wǎng)和包括傳統(tǒng)行業(yè)在內(nèi)的各行各業(yè)結(jié)合起來,從而在新領(lǐng)域創(chuàng)造一種新生態(tài)。2015年3月5日上午十二屆全國人大三次會議上,李克強(qiáng)總理在政府工作報告中首次提出“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃。李克強(qiáng)在政府工作報告中提出,制定“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃,推動移動互聯(lián)網(wǎng)、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等與現(xiàn)代制造業(yè)結(jié)合,促進(jìn)電子商務(wù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)金融的健康發(fā)展,引導(dǎo)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)拓展國際市場。
根據(jù) 《第37次中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展?fàn)顩r統(tǒng)計報告》,2015年,全國有五分之二多的網(wǎng)民遭遇過網(wǎng)絡(luò)安全問題,具體比例為42.7%[3]。在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全事件中,電腦或手機(jī)中病毒或木馬情況最為嚴(yán)重,發(fā)生率為24.2%,其次是賬號或密碼被盜,發(fā)生率為22.9%,在網(wǎng)上遇到消費欺詐情況發(fā)生率也有16.4%。同比2014年互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全事件,電腦或手機(jī)中病毒或木馬與賬號或密碼被盜這兩類安全事件的發(fā)生率與均有所下降,但網(wǎng)絡(luò)消費安全問題明顯上升,如圖1所示。
圖1 互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全事件發(fā)生比例情況
2015年發(fā)生了多起重大互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全事件。4月份,中國電信翼支付用戶銀行卡頻繁遭到盜刷,在持卡人不知情的情況下,銀行卡中的資金通過翼支付被盜刷,且翼支付無法查詢到被盜刷資金去向,系統(tǒng)存在安全隱患。5月28日,因杭州市政道路建設(shè)導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)光纜被挖斷,從而導(dǎo)致部分支付寶用戶28日下午短時間出現(xiàn)了無法正常使用支付寶的情況,人民日報評論一根光纖“絆倒”互聯(lián)網(wǎng)巨頭。同一天,攜程網(wǎng)部分服務(wù)器遭到不明攻擊,導(dǎo)致官方網(wǎng)站及APP一度無法正常使用,其網(wǎng)站和移動應(yīng)用服務(wù)被中斷,此次宕機(jī)近12個小時后才恢復(fù)正常。6月,多家P2P平臺同時遭流量攻擊,網(wǎng)站訪問受到重大影響。8月10日,騰訊一位用戶財付通賬號無故被凍結(jié),客服解釋為賬戶異常,但并未給出具體解釋。
隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”國家戰(zhàn)略的不斷推進(jìn)深入,互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全問題已成為這一戰(zhàn)略順利實施的重大障礙。一方面,先進(jìn)技術(shù)、創(chuàng)新應(yīng)用在推動互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)快速發(fā)展的同時,也會被用來危害網(wǎng)絡(luò)安全。除了傳統(tǒng)的病毒木馬、釣魚仿冒網(wǎng)站、系統(tǒng)漏洞等,針對移動互聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及大型服務(wù)器、智能設(shè)備等的惡意程序攻擊、分布式拒絕服務(wù)攻擊、智能硬件蠕蟲等也頻繁出現(xiàn),整體網(wǎng)絡(luò)安全形勢日漸緊迫[4]。另一方面,隨著社會各行業(yè)經(jīng)營活動的全面網(wǎng)絡(luò)化,對網(wǎng)絡(luò)安全的重視程度日益提高,對網(wǎng)絡(luò)活動安全保障的需求迅速增長,這將加速我國網(wǎng)絡(luò)安全管理制度體系的完善,網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)防護(hù)能力的提高,而網(wǎng)絡(luò)安全人才的需求也大大增加[5]。目前,“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)層面,國內(nèi)高校和科研院所依然相對滯后,傳統(tǒng)上更加強(qiáng)調(diào)各技術(shù)邊界內(nèi)部的研究,在學(xué)科融合層面研究信息安全問題仍然有很大困難。
傳統(tǒng)的高校網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)以滿足日常網(wǎng)絡(luò)安全實踐教學(xué)為主要目標(biāo),設(shè)備更新?lián)Q代少,實驗項目多為驗證性實驗,創(chuàng)新實驗少,實踐教學(xué)長時間無改進(jìn)。由于實驗室功能的固化,對學(xué)生實踐應(yīng)用能力的培養(yǎng)有限,而互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)安全問題又層出不窮,學(xué)生往往難以應(yīng)對應(yīng)用中的實際問題。因此,在“互聯(lián)網(wǎng)+”時代,高校網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)要求更高,既要滿足常規(guī)網(wǎng)絡(luò)安全實驗項目任務(wù)教學(xué),更要使其成為滿足社會不同層次需要的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實驗基地和人才培養(yǎng)基地,有利于促進(jìn)網(wǎng)絡(luò)安全實踐教學(xué),切實提高學(xué)生的實踐應(yīng)用能力。
網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域是一個綜合、交叉的學(xué)科領(lǐng)域,其技術(shù)含量高、涉及面廣、實用性和應(yīng)用性強(qiáng)。所以,當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)體系應(yīng)該是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全理論、實驗、技術(shù)研究和應(yīng)用開發(fā)一體化,建立具有先進(jìn)性、有特色的、多層次的理論體系和實驗相配套的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)培訓(xùn)機(jī)制。建設(shè)完整的、標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)安全實驗環(huán)境和工程應(yīng)用研究開發(fā)環(huán)境已是十分迫切的事情。針對目前互聯(lián)網(wǎng)安全形勢下對網(wǎng)絡(luò)安全人才的要求,網(wǎng)絡(luò)安全實驗室的建設(shè)與發(fā)展可按照以下三個階段來進(jìn)行建設(shè),每一個更高發(fā)展階段,都包含了低階段的所有設(shè)備和功能,根據(jù)學(xué)校的實際情況,實驗室建設(shè)可以一步到位,也可以分期建設(shè)、分步實施。
以基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)知識及基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)安全知識培訓(xùn)和實踐為主要目的,實驗室功能有限,僅能滿足最基本的教學(xué)要求。在網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)上主要是以防火墻、上網(wǎng)行為管理技術(shù)、VPN技術(shù)、及虛擬化和云計算技術(shù)為主,在安全設(shè)備上體現(xiàn)為最基本的防火墻、上網(wǎng)行為管理、VPN等,同時結(jié)合應(yīng)用虛擬化、桌面虛擬化、服務(wù)器虛擬化、云計算等,形成安全和虛擬化的整體網(wǎng)絡(luò)安全實驗室方案。
以用戶的業(yè)務(wù)流及應(yīng)用為基礎(chǔ),采用多種安全技術(shù),確保用戶的業(yè)務(wù)連續(xù)性。在技術(shù)復(fù)雜性和全面性上比第一階段有很大的拓展,實驗室除了滿足基本的教學(xué)需求外,還能進(jìn)行全面的網(wǎng)絡(luò)安全攻擊及防御性質(zhì)的實驗。具體包括了應(yīng)用安全管理、終端安全管理和網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備管理等,例如流量的控制,防DOS攻擊,網(wǎng)絡(luò)行為審計等。
該階段實驗設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)安全和網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化兩大版塊,除了滿足基本的教學(xué)需求及全面的網(wǎng)絡(luò)安全實驗外,還能利用網(wǎng)絡(luò)安全實驗室平臺[6],進(jìn)行“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)課題的研究,將相關(guān)的科研成果在行業(yè)中形成生產(chǎn)力轉(zhuǎn)化,服務(wù)社會,推動其他行業(yè)的網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè),構(gòu)建一條網(wǎng)絡(luò)安全實驗室的人才培養(yǎng)價值鏈。
網(wǎng)絡(luò)安全實驗室主要有若干個功能實驗臺和以堡壘機(jī)為核心的相關(guān)運行、維護(hù)、管理安全設(shè)備組成,如圖2所示。網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程主要在功能實驗臺(RACK)上開展,每個功能實驗臺由AD應(yīng)用交付設(shè)備、AF第二代應(yīng)用防火墻、AC上網(wǎng)行為管理、堡壘機(jī)、aSV服務(wù)器虛擬化、aDesk桌面虛擬化、SSLVPN和應(yīng)用虛擬化、WOC廣域網(wǎng)優(yōu)化與VPN、無線AP和應(yīng)用性能監(jiān)控與管理合計十款網(wǎng)絡(luò)安全、審計、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化、及虛擬化云計算設(shè)備組成。同時核心交換機(jī)上附有SC集中管理系統(tǒng)、WAC無線控制器以及堡壘機(jī)系統(tǒng),教師可以通過該設(shè)備系統(tǒng)對AC、VPN、AP等各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、安全設(shè)備、各種服務(wù)器上的應(yīng)用以及服務(wù)器本身進(jìn)行集中配置管理,方便課程的開展。
圖2 網(wǎng)絡(luò)安全實驗室拓?fù)鋱D
每個功能實驗臺可供5~10人同時實驗,每個實驗小組都能在一個實驗臺上單獨完成全部實驗內(nèi)容。一般由5~10個實驗臺可以構(gòu)成一個實驗室,供50人左右實驗。以下四種網(wǎng)絡(luò)安全實驗室布局,每種布局各有其優(yōu)缺點,可根據(jù)具體情況來選擇。
如圖3所示,所有實驗臺呈環(huán)形形狀,每一實驗臺由若干臺電腦(一般為8臺)和相關(guān)配套網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組成。環(huán)形桌布局對分組攻防網(wǎng)絡(luò)實驗比較方便,同組組員們可以很方便進(jìn)行交流,觀察彼此相關(guān)數(shù)據(jù)與信息。實驗臺中間有一個定制設(shè)備架子,交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備放置在架子上,以方便人員進(jìn)行電腦設(shè)備連線等操作。該布局缺點是教師演示教學(xué)不方便。
圖3 環(huán)形桌布局
如圖4所示,實驗臺一般由三張方形桌組成,呈N型形狀,每個實驗臺一般放置6臺電腦,中間有較大的空間,一端有缺口,可以很方便地對電腦和設(shè)備進(jìn)行連線。N型桌布局也比較有利于網(wǎng)絡(luò)攻防分組實驗,但相對環(huán)形桌布局而言,組員交互方面要弱些。
圖4 N型桌布局
如圖5所示,該布局類似傳統(tǒng)授課教室布置,每一實驗臺呈長條形,上面依次擺放若干臺均朝向講臺電腦,實驗室所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備集中統(tǒng)一放置。傳統(tǒng)授課型布局有利于教師實驗教學(xué)演示,方便學(xué)生聽講。由于學(xué)生只能從實驗臺兩側(cè)出入,學(xué)生交互空間受到限制,行動不是很方便。
圖5 傳統(tǒng)授課型布局
如圖6所示,每一實驗臺均由兩張長條形方桌拼湊組成,每張方桌上電腦對稱相向擺放,實驗臺之間有較大空間,方便學(xué)生出入。傳統(tǒng)機(jī)房型布局既有利于教師教學(xué)實驗演示,也方便學(xué)生交互,但所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都集中統(tǒng)一放置,進(jìn)行分組實驗時,設(shè)備連線和配置顯得不是很方便。
圖6 傳統(tǒng)機(jī)房型布局
網(wǎng)絡(luò)安全實驗需要學(xué)生掌握必備的網(wǎng)絡(luò)安全基本理論知識,熟悉網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能及其配置,尤其對于非計算機(jī)專業(yè)的學(xué)生,學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)備知識是做好網(wǎng)絡(luò)安全實驗的前提條件[7]。網(wǎng)絡(luò)安全預(yù)備知識主要內(nèi)容有OSI協(xié)議基礎(chǔ)、TCP/IP協(xié)議簇、UNIX/LINUX系統(tǒng)管理和配置、DOS系統(tǒng)命令、路由器、交換機(jī)原理和基本操作(CISCO/HUAWEI)、WLAN無線網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)、虛擬化與云計算基礎(chǔ)、了解負(fù)載均衡算法、了解加密算法、了解VPN原理、了解堡壘機(jī)原理、以及借助堡壘機(jī)來運維審計管理不同廠家不同IT設(shè)備及不同業(yè)務(wù)應(yīng)用等。
選定標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)安全實驗配套教材,可有效地提高學(xué)生對理論知識的掌握,且有利于提高他們的實踐應(yīng)用能力,提升實驗教學(xué)效果。網(wǎng)絡(luò)安全意識和信息安全方面,可選擇安全法律法規(guī)、安全管理及標(biāo)準(zhǔn)、網(wǎng)絡(luò)信息安全體系和密碼技術(shù)與PKI體系等教材[8]。系統(tǒng)安全方面,可選擇Windows系統(tǒng)安全、Unix系統(tǒng)安全等教材。網(wǎng)絡(luò)攻防實驗方面,可選擇入侵檢測技術(shù)、防火墻技術(shù)和漏洞掃描技術(shù)等教材。WEB服務(wù)器安全及遠(yuǎn)程控制等方面,可選擇WLAN設(shè)計與實現(xiàn)、虛擬化與云計算、負(fù)載均衡技術(shù)原理、WEB服務(wù)器安全與管理、應(yīng)用性能管理技術(shù)原理、廣域網(wǎng)優(yōu)化技術(shù)原理等教材。
聯(lián)合業(yè)界領(lǐng)先的網(wǎng)絡(luò)安全廠家或機(jī)構(gòu),針對不同年級相關(guān)專業(yè)的學(xué)生、不同階段、提供特性化的定制教材和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)認(rèn)證培訓(xùn)課程,從而切實提升學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用技術(shù)水平。對實驗室所有相關(guān)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備定制設(shè)備提供商產(chǎn)品手冊,該手冊應(yīng)該詳細(xì)介紹各設(shè)備相關(guān)功能、參數(shù)、使用和配置方法等。網(wǎng)絡(luò)安全實驗手冊是供學(xué)生和教師進(jìn)行實驗的指導(dǎo)用書,其內(nèi)容應(yīng)包括背景描述、需求分析、實驗拓?fù)?、實驗設(shè)備、實驗拓?fù)?、實驗原理、實驗步驟、預(yù)備知識等項目。
實驗項目內(nèi)容主要有安全體系框架、安全標(biāo)準(zhǔn)和法律法,防火墻與黑客攻擊技術(shù)。VPN技術(shù)、廣域網(wǎng)加速技術(shù)、負(fù)載均衡技術(shù)、應(yīng)用性能管理技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)行為識別技術(shù)、服務(wù)器虛擬化技術(shù)、桌面虛擬化技術(shù)、應(yīng)用虛擬化技術(shù)、WALN無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、Windows安全管理和配置、UNIX安全管理和配置、密碼學(xué)及應(yīng)用、入侵檢測技術(shù)、漏洞掃描技術(shù)、數(shù)據(jù)庫安全管理和配置。
“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)安全問題日趨嚴(yán)峻,危及“互聯(lián)網(wǎng)+”戰(zhàn)略的順利實施。因此,網(wǎng)絡(luò)安全人才的培養(yǎng)至關(guān)重要。高校網(wǎng)絡(luò)實驗室是網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)的重要實踐應(yīng)用場所,網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)必須從實際應(yīng)用與需求出發(fā),其功能既要滿足正常的網(wǎng)絡(luò)安全實踐教學(xué),同時也要對“互聯(lián)網(wǎng)”網(wǎng)絡(luò)安全問題的進(jìn)行科研及成果轉(zhuǎn)化,從而為培養(yǎng)“互聯(lián)網(wǎng)+”時代合格高素質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)安全人才發(fā)揮重要的作用。
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【責(zé)任編輯:黃素華】
Construction of Network Security Laboratory in Universities in “Internet+” Era
WANG Yong-sheng LI Yan
(Tongling University, Tongling 244000, China)
In the “Internet+”era, network security incidents occur from time to time, and network security issues pose a serious threat to carry out the strategy of “Internet+” without a hitch.Thus, the demand for network security talents is increasing in all sectors of society.Network security laboratory in university is an important practice place for training network security talents.Construction of the network security laboratory respectively includes three stages:construction of basic network security laboratory, construction of application network security laboratory and construction of “Internet+” network security laboratory.As well, it is necessary that the practical teaching of network security should be improved correspond.
“Internet+”; network security;laboratory construction
G647.6
A
1671-9565(2016)01-082-05
2016-02-05
銅陵學(xué)院校級教研課題項目“‘互聯(lián)網(wǎng)+’網(wǎng)絡(luò)安全實驗室建設(shè)與教學(xué)研究”(編號JY15013)階段性研究成果。
汪永生(1976-),男,安徽樅陽人,銅陵學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院助理實驗師,主要從事網(wǎng)絡(luò)安全、計算機(jī)應(yīng)用技術(shù)等方面研究;李巖(1983-),女,遼寧東溝人,銅陵學(xué)院數(shù)學(xué)與計算機(jī)學(xué)院實驗師,主要從事計算機(jī)教育應(yīng)用技術(shù)方面研究。
浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報2016年1期