计算机信息安全教学研究

-精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 1 计算机信息安全教学研究 【摘 要】随着网络技术的蓬勃 发展，网络环境下的信息技术教学成为 历史的必然。本文针对计算机网络安全 实验教学的现状及存在的问题，详细分 析从优化实验教学内容、构建高效实验 平台、创新实验教学模式、改进考核评 价机制等四个方面进行改革与创新的具 体举措。教学实践表明，取得良好的实 验教学成效。 中国论文网 /1/view-12948675.htm 【关键词】网络环境；计算机网 络安全；实验教学 ；有效性教学 1.现状与存在的问题 计算机网络安全实验教学的目标 旨在培养学生的实际应用能力，学生在 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 2 掌握各种网络攻击技术原理的基础上， 能够针对不同环境下的W 络应用规划、 设计安全方案，并实施有效的网络安全 管理。而单纯利用实验室组建局域网进 行实验教学无法满足这一培养目标的要 求。概括而言，当前实验教学过程中存 在以下主要问题2，3 。 1.1 实验学时相对偏少。目前大 部分高校还是以理论教学为主，实践教 学为辅。以笔者所在学校为例，计算机 网络安全课程 48 学时中理论教学占 40 学时，实验教学仅 8 学时，教师在设计 实验项目时只能覆盖相对有限的几个网 络安全原理，而学生实际遇到的网络安 全问题很可能是多个问题的集合，这也 导致了实验内容零散、实验项目单一的 问题。 1.2 实验内容的特殊性。计算机 网络安全实验很可能会对实验室中计算 机系统的硬件或软件带来不可逆转的破 坏。安装还原保护卡使得需要特定配置 的实验无法正常进行，但如果取消还原 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 3 保护卡，又可能会导致计算机系统出现 运行缓慢、死机、文件被删除、更改或 大量复制等异常现象，甚至导致系统崩 溃，从而影响其他课程的实验教学工作。 1.3 实验效果的不确定性。一是 实验的集中进行，容易导致计算机系统 的配置被频繁更改，感染多种恶意代码， 导致实验失败。二是实验需要多台计算 机协同操作，例如分布式拒绝服务攻击 过程实验，一个班级的学生通常在 40 人左右，分组以 24 人为宜，则分组 数至少为 10 组，需要大量的物理设备， 加重设备的维护成本，实验效果不明确。 2.改革与创新的具体举措 针对上述问题，笔者认为应从优 化实验教学内容、构建高效实验平台、 创新实验教学模式、改进考核评价机制 等四个方面对计算机网络安全实验教学 进行改革与创新，以期能有效提高学生 的学习兴趣，培养学生的自主学习能力 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 4 和创新实践能力。 2.1 优化实验教学内容 精心选取与优化设置实验教学内 容，是提高实验教学质量的重要途径。 实验项目的设计应由浅入深、由易到难、 由局部到整体，体现由演示到应用再到 设计的进阶式过程。具体到网络安全课 程，前期的实验项目应设置网络基础知 识和加密技术，让学生建立起网络安全 的基本概念；然后按照从攻击到防御的 思路，先分析扫描、监听以及各种攻击 技术，再过渡到对各类安全技术的介绍， 包括系统安全、网络安全和应用安全技 术等；最后将各个专项安全技术进行融 合，实现网络安全的整体解决方案，促 使学生建立起对网络安全体系架构的认 识。 设置计算机网络安全实验教学的 内容应遵循以下几点原则： 2.1.1 基础性。理论基础类实验主 要通过对系统进行基本的安全配置以加 强安全防范，从而使学生充分理解和掌 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 5 握计算机网络安全涉及的理论知识。 2.1.2 综合性。将课程中基本原理 和方法与实验内容进行有机融合，设置 成综合的项目式实验教学内容，各个实 验项目又相对独立、完整，使学生形成 对各种网络安全问题的感性认识，提高 解决实际问题的能力。 2.1.3 典型性。实验项目应突出某 个计算机网络安全理论在具体实践中的 典型应用过程。当学生在实际工作中遇 到类似问题时，可借鉴这些典型实验项 目所体现出的通用解决方法。 2.1.4 真实性。每个实验项目应从 某个具体的网络安全事件入手，通过文 档、视频等相关资料的展示对本项目所 依托的真实案例进行详细描述，以激发 学生的实验兴趣，并引出实验目标。还 应适当增加有关网络安全的前沿内容， 以帮助学生了解业界的发展动态。 2.1.5 障碍性。应通过对计算机系 统、网络和服务器配置使用多个网络安 全技术加以保护，给学生的实验过程设 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 6 置一些人为的障碍，以促使学生思考找 出解决障碍的方法和途径，大大提高实 验教学内容的吸引力，充分锻炼学生解 决实际网络安全问题的能力。 2.2 构建高效实验平台 计算机网络安全实验具有综合性、 应用性、攻防性及工程性等特点，对实 验环境有更高的要求。一些攻击类的实 验还可能会对网络环境、计算机系统产 生破坏或负面的影响。实验室一般会安 装还原保护卡等设备，当进行安全设置 或安装安全补丁、软件等原因需要重启 计算机后，系统数据便会恢复，实验则 无法继续。因此，如何有效地平衡实验 室管理维护和实验需求这一对矛盾，是 构建网络安全实验教学环境和平台需要 重点考虑的因素。 一般而言，高效的网络安全实验 环境和平台应具备以下三个特点： 2.2.1 实战性。应在实验环境和平 台中设置 Web 服务器、数据库服务器、 邮件服务器、域名服务器等 Internet 中 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 7 广泛应用的信息系统，以模拟出可实战 的网络环境作为计算机网络安全攻击与 防御实验的平台。 2.2.2 真实性。在网络攻击与防御 实验环境和平台中存在的各种安全漏洞 应来源于真实的网络应用案例，上述的 各个服务器系统应设置不同的安全级别， 以体现交互式的网络攻击和防御过程。 2.2.3 合作性。每个实验小组由 24 名学生组成，小组内部形成小型局 域网，实验项目由小组成员协作完成， 以培养学生独立思考能力，强化学生的 团队合作意识和沟通交流能力。 虚拟机技术4是目前构建网络安 全实验环境和平台应用最为广泛的技术， 其通过软件在物理机器上模拟出独立的 物理环境安装或运行操作系统，可有效 降低实验成本，减少易耗品的消耗，且 不受时间、空间的影响，可充分发挥现 有设备的作用，也更适合要求相对苛刻、 任务特殊而复杂的实验。一方面，采用 虚拟手段可有效隔离外部网络环境，减 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 8 少实验安全事故的发生，降低对实验设 备造成的损害；另一方面，网络安全实 验大多比较复杂，需要较多计算机设备， 现有教学条件通常很难满足大量学生同 时进行实验，采用虚拟机技术，可使实 验环境扩展性更好、利用率更高。目前 较常见的虚拟机软件有 VMware、Virtual PC、Java 虚拟机、 UML、Xen 和 Bochs 等，其中 VMware Workstation 在实验教学中应用最为广泛。 2.3 创新实验教学模式 实验是在教师的指导下以学生为 中心获取技术经验的学习过程，应重点 考查学生的学习效果和实践能力，教师 应由实验步骤的演示者转变为实验过程 的引导者，学生则应由被动的接受者转 变为实验过程的主导者。在教学过程中， 应采取开放的态度，教师仅提出实验项 目需要解决的问题和预期效果，不规定 具体步骤和方法，不强求进度，不刻意 追求实验结果，由学生独立思考设计方 案、选择软件、实施步骤，以培养创新 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 9 性思维，并鼓励学生提出不同解决方案， 并结合实验结果进行探讨。 笔者所在课程组根据几年来的实 际教学经历，认为采取分组实验和对抗 实验的方式，更易于激发学生的实验兴 趣，培养学生解决实际问题的能力。分 组实验可摆脱学生在实验过程中的孤立 性和被动性，学生通过交流讨论开拓视 野，提高动手动脑的兴趣，锻炼了组织、 沟通和协作能力。对抗实验可激发学生 的兴趣，如可通过监听 QQ 程序并公布 学生的 QQ 帐号及其部分聊天内容，从 而使学生产生对网络监听技术做深入了 解的兴趣。又如冰河木马实验，学生通 过控制与反控制的过程，加深对木马工 作原理的理解。 实验教学模式改革与创新，就是 要逐步从教师先讲实验原理和步骤，然 后学生按照实验指导书完成实验的传统 模式，转变到采用诸如任务驱动教学法、 案例教学法、启发式教学法等更有效的 教学手段，调动学生的主观能动性，提 -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 10 高学生自主学习的能力。具体而言，任 务驱动教学法，就是在教师指导下以学 生为中心的学习，教师起组织、指导、 帮助和促进的作用，利用情境、协助、 会话等学习环境要素充分发挥学生的主 动性、积极性和创造性，最终达到学生 实现对当前所学知识意义建构的目的。 案例教学法则以案例为基本教学材料， 将学生引入具体的问题情境中积极思考、 主动探索，以提高教与学的质量与效果。 启发式教学，可在充分发挥教师主导作 用的前提下，激发学生的学习兴趣，培 养学习主动性。 CDIO（Conceive，Design，Implement ，Operate）是当今国际高等工程教育的 一种新模式6，由美国麻省理工学院和 瑞典皇家工学院等四所大学共同倡导。 该模式更加注重扎实的工程基础理论和 专业知识的培养，以构思、设计、实施 及运作全过程为载体来培养学生的工程 实践能力。CDIO 倡导做中学（Learning -精选财经经济类资料- -最新财经经济资料-感谢阅读- 11 by Doing）和基于项目教育和学习 （Project Based Education and Learning）的新型教学模式，让学生以 主动的、实践的、课程之间有机联系的 方式学习工程，培养学生的工程能力、 职业道德、学术知识、运用知识解决问 题的能力、终生学习能力、团队协作能 力、交流能力和大系统掌控能力，从而 培养既有过硬专业技能，又有良好职业 道德的国际化工程师。显见，CDIO 工 程教育模式与计算机网络安全实验教学