基于電力信息化的信息安全實踐教學探索

祝世東，周振柳，姜柳

(沈陽工程學院信息學院，遼寧 沈陽 110136)

基于電力信息化的信息安全實踐教學探索

祝世東，周振柳，姜柳

(沈陽工程學院信息學院，遼寧 沈陽 110136)

實踐教學作為培養(yǎng)學生應用能力、設計能力、分析解決和問題能力的最重要環(huán)節(jié)，在其課程體系的構(gòu)建和內(nèi)容的設計上，應充分了解行業(yè)需求，采用科學合理的教學內(nèi)容以培養(yǎng)學生的實踐應用能力。沈陽工程學院信息學院在信息安全專業(yè)實踐教學的改革探索過程中，通過對電力行業(yè)信息安全應用的需求分析，結(jié)合當前信息安全學科建設的現(xiàn)狀，對信息安全實踐教學的系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全和應用安全等內(nèi)容進行了分析，并結(jié)合自身的辦學特點，探索了基于電力行業(yè)背景的信息安全專業(yè)實踐教學體系的構(gòu)建方法。

電力信息化;信息安全;實踐教學

一、電力信息化的特點

2009年，國家電網(wǎng)公司公布了“智能電網(wǎng)“的發(fā)展計劃，其目標是建立以信息化、數(shù)字化、自動化、互動化四化為特征的自主創(chuàng)新、國際領先的堅強智能電網(wǎng)。其中，信息化作為智能電網(wǎng)“四化”特征的突破口，其重要性凸顯。由于電力企業(yè)對生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性的要求很高，所以對安全生產(chǎn)、調(diào)度過程控制的自動化應用一向比較重視，而對業(yè)務管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡安全、容災備份等方面的重視卻相對不足。因此，信息安全管理目前已經(jīng)成為電力企業(yè)信息化的重點。近年來，電力企業(yè)對信息安全認證技術(shù)加大了研究和實施力度，信息安全系統(tǒng)項目增加，包括防毒軟件用戶認證系統(tǒng)、防火墻、身份認證、網(wǎng)絡監(jiān)測管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份等。

在信息安全專業(yè)學科建設中，應面向行業(yè)需求，依托行業(yè)優(yōu)勢，著力加強基于電力信息化的課程體系建設和改革，面向能源和電力產(chǎn)業(yè)，堅持電力信息化的教學方向，調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)，加強工程實踐訓練。

二、當前信息安全實踐教學的問題

實踐教學作為培養(yǎng)學生應用能力、設計能力、分析和解決問題能力的最重要環(huán)節(jié)，是理論知識向應用能力轉(zhuǎn)換的橋梁。加強實踐教學與電力信息化應用的結(jié)合，是培養(yǎng)學生行業(yè)能力必不可少的手段。而目前在信息安全實踐教學過程中，仍存在一些問題需要進一步的探索和研究，這主要表現(xiàn)為以下幾個方面:

(1)實踐教學設計的專業(yè)特點不明顯。信息安全專業(yè)實踐教學在實驗、課程設計、實訓教學設計中基本上延續(xù)了計算機科學領域其他專業(yè)，比如計算機應用、網(wǎng)絡工程等實踐課程的教學模式，實驗、實訓等教學設計偏重軟件開發(fā)、網(wǎng)絡知識的應用等，側(cè)重單一知識點或單一課程的實驗。通常，信息安全實驗大多需要一系列的實驗過程，如網(wǎng)絡攻擊實驗，一般要經(jīng)過踩點、系統(tǒng)分析、工具選擇、攻擊、掩蓋痕跡等過程。而目前的信息安全實驗對于信息安全專業(yè)知識的綜合性、廣泛性、專業(yè)性、保密性、破壞性等特點考慮不足，專業(yè)特點得不到體現(xiàn)。

(2)信息安全專業(yè)實踐課程的特殊性限制了課程設計和實訓課程的開發(fā)。信息安全的實踐課程通常需要多臺機器聯(lián)網(wǎng)實驗，實驗具有不同程度的系統(tǒng)破壞性和一定的保密性與穩(wěn)定性要求，這就需要在實驗環(huán)境上采用模擬度較高的仿真平臺和系統(tǒng)可恢復的虛擬實驗環(huán)境。

(3)實踐教學缺乏行業(yè)依托，實踐教學環(huán)節(jié)與行業(yè)應用的融合需要完善，電力信息化實驗案例設計有待完善與加強?，F(xiàn)有的單一知識點或單一課程的實驗脫離了行業(yè)實際應用，學生在遇到真實復雜的系統(tǒng)環(huán)境時，很難應用現(xiàn)有的知識解決實際問題。

所以在信息安全專業(yè)的實踐教學過程中，必須突出特色培養(yǎng)和能力培養(yǎng)，開展基于電力信息化的信息安全專業(yè)實踐教學的改革和探索，借鑒其他高校信息安全實踐教學的經(jīng)驗，以建立更為科學、合理的能滿足社會經(jīng)濟發(fā)展和電力行業(yè)需求的信息安全專業(yè)人才培養(yǎng)模式。

三、電力行業(yè)信息安全應用需求分析

我國的電力企業(yè)受其行業(yè)自身特點驅(qū)動，信息化水平非常高，信息化應用的范圍和領域非常廣泛，已經(jīng)建立了覆蓋生產(chǎn)自動化監(jiān)測、生產(chǎn)管理、OA、ERP等全面的信息化系統(tǒng)。按其使用的對象來說，可以分為發(fā)電行業(yè)信息化、電網(wǎng)企業(yè)信息化和電力營銷企業(yè)信息化三個方面。其中，發(fā)電行業(yè)應用的典型信息系統(tǒng)包括電網(wǎng)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)、熱電機組監(jiān)控、傳輸電網(wǎng)監(jiān)控、電量采集管理等系統(tǒng)。電網(wǎng)企業(yè)的典型信息系統(tǒng)包括ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、電力調(diào)度系統(tǒng)、輸變電管理系統(tǒng)、電力設備管理系統(tǒng)等。電力營銷企業(yè)的典型系統(tǒng)包括抄表系統(tǒng)、電費查詢系統(tǒng)、系統(tǒng)營銷監(jiān)控系統(tǒng)、稽查系統(tǒng)等。

在電力行業(yè)應用的以上諸多系統(tǒng)中，電力企業(yè)一向?qū)ιa(chǎn)過程的自動化和調(diào)度系統(tǒng)的重視程度較高，而對信息安全的管理不足。目前，電力信息網(wǎng)絡已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)、管理和營銷的全過程，涉及電力生產(chǎn)的各個層面，電力生產(chǎn)與管理對信息安全的依賴性日益增大。總體來說，電力行業(yè)的信息安全需求可以分為系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全和應用安全四個大的方面。系統(tǒng)安全涉及發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)生產(chǎn)自動化系統(tǒng)、電力負荷監(jiān)控系統(tǒng)、OA等系統(tǒng)管理;數(shù)據(jù)安全涉及電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力營銷數(shù)據(jù)、電網(wǎng)線路數(shù)據(jù)、容災備份等安全管理;網(wǎng)絡安全涉及電力調(diào)度運營管理、輸變電管理、線路管理、設備管理等網(wǎng)絡安全管理;應用安全涉及電力ERP系統(tǒng)、電力營銷系統(tǒng)、市場交易系統(tǒng)等應用安全管理系統(tǒng)。所以，信息安全專業(yè)在電力行業(yè)的信息化過程中有著廣闊的應用領域。目前，電力企業(yè)對于信息安全認證技術(shù)加大了研究和實施力度，信息安全系統(tǒng)項目增加，包括防毒軟件用戶認證系統(tǒng)、防火墻、身份認證、網(wǎng)絡監(jiān)測管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份等。

四、基于電力信息化的信息安全專業(yè)實踐教學探索

1.信息安全專業(yè)的學科建設分析

以沈陽工程學院信息安全11級專業(yè)的課程體系為例，信息安全專業(yè)的體系可分為三大結(jié)構(gòu):專業(yè)基礎核心課程、專業(yè)核心課程、面向電力行業(yè)的典型案例教學，如表1所示。

表1 信息安全專業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)

從表1可以看出，信息安全的專業(yè)基礎課程與“計算機科學與技術(shù)”的相關專業(yè)課程一致，是信息安全專業(yè)核心課程學習的基礎，這部分知識在實踐教學中應以加深理論理解，培養(yǎng)基本編程能力的基本訓練為主。而在專業(yè)核心課程和專業(yè)實踐課程的學習過程中，可以進行科學合理的教學實踐探索，對應用密碼學、軟件安全、網(wǎng)絡安全、信息系統(tǒng)安全這四門核心課程的課程設計和實訓課程做適合電力信息化的實踐教學改革，利用現(xiàn)有的資源，設計出典型案例，使學生在掌握單一知識點的基礎上，結(jié)合實際問題，把握問題的整體，培養(yǎng)學生分析解決問題的能力。

2.實踐教學體系內(nèi)容設計

實踐教學是培養(yǎng)學生工作實踐能力最為重要和可行的手段。目前，實踐教學主要采用三種模式:①課程實驗。以訓練課堂講授的理論知識為出發(fā)點，以單一知識點訓練作為教學目的;②課程設計。以一門課程多個知識點融合為教學目標，突出設計能力培養(yǎng);③實訓。以多門課程的知識融合為教學目標，突出應用能力培養(yǎng)。在實踐教學的改革中，應以課程設計和實訓作為主要突破口和改革目標。

信息安全專業(yè)在電力行業(yè)信息化中的應用主要在于系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡安全和應用安全等方面。因此，在信息安全專業(yè)的實踐教學設計中，可進行如下有益的探索:

(1)數(shù)據(jù)安全的案例設計。數(shù)據(jù)安全涉及電力信息化的電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力營銷數(shù)據(jù)等，因此，在“應用密碼學課程設計”中可以引入電力系統(tǒng)的一些案例。如沈陽工程學院引進了“SimpleISES信息安全實驗教學系統(tǒng)”中有關于密碼學的各種算法和PKI、PMI等各種實驗工具，并利用該資源，在“應用密碼學課程設計”中設計出“電網(wǎng)數(shù)據(jù)容災備份”和“電網(wǎng)線路數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)”兩門實踐課程。

(2)系統(tǒng)安全的案例設計。系統(tǒng)安全涉及電網(wǎng)監(jiān)控、電力調(diào)度等系統(tǒng)。沈陽工程學院在2012年的教研項目《基于SOA架構(gòu)的電力調(diào)度運行場景可視化系統(tǒng)》中，開發(fā)出了電力運營調(diào)度的模擬仿真系統(tǒng)?？梢岳眠@一仿真系統(tǒng)，在“信息系統(tǒng)安全防護課程設計”中開發(fā)“電力調(diào)度運營系統(tǒng)攻擊與防御”課程設計，對電力調(diào)度的熱負荷監(jiān)測系統(tǒng)、一次調(diào)頻系統(tǒng)、通信管理系統(tǒng)進行攻擊與防御系統(tǒng)設計。

(3)網(wǎng)絡安全案例設計。網(wǎng)絡安全涉及電力信息系統(tǒng)的各個方面，包括木馬病毒、防火墻、審計、入侵檢測、攻擊與防御等。在省科技廳工業(yè)攻關計劃項目《面向智能電網(wǎng)的信息安全監(jiān)控仿真平臺的關鍵技術(shù)研究》中，已經(jīng)開發(fā)出了“智能電網(wǎng)信息安全監(jiān)控仿真平臺”系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，可以充分模擬電網(wǎng)系統(tǒng)下進行網(wǎng)絡攻擊嗅探、發(fā)起攻擊、種植后門、清除痕跡等各項試驗操作。

(4)應用安全系統(tǒng)設計。應用安全的課程實訓主要針對電力營銷系統(tǒng)、ERP、辦公系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)與其他行業(yè)的信息管理系統(tǒng)相比存在很大程度上的通用性。所以在應用安全的實踐課程設計中，可以選用通用的系統(tǒng)環(huán)境實現(xiàn)相同的實驗效果?？稍凇败浖踩n程設計”中設計“電力企業(yè)信息系統(tǒng)蜜罐部署實驗”和“電力信息管理系統(tǒng)安全分析”課程設計案例。

在基于電力信息化的信息安全專業(yè)典型案例設計中，應合理利用資源，精心選取具有代表性的典型案例進行詳細設計。每門核心實踐課程選取一至二個切實可行的案例進行實踐，注重深度開發(fā)，避免出現(xiàn)數(shù)量多而效果差的情況。對于每一個案例的設計，要充分考慮信息安全的綜合性、保密性、破壞性的特點，采用多種工具相結(jié)合進行設計，使學生在掌握理論知識的基礎上，增加學習興趣，同時使他們分析問題和解決問題的能力能得到很好的鍛煉。

五、結(jié)語

實踐教學是課程教學中一個不可替代的重要環(huán)節(jié)，可以訓練學生的動手能力、分析問題和解決問題的能力，培養(yǎng)學生的應用能力。在基于電力信息化的信息安全專業(yè)核心課程建設中，實踐教學是培養(yǎng)學生將理論知識向?qū)嵺`操作能力轉(zhuǎn)換的重要橋梁和紐帶。通過對核心課程的典型案例的設計，學生可以在課程設計和實訓課程中逐步了解和熟悉電力信息系統(tǒng)的特點和問題，培養(yǎng)自身的綜合能力，滿足用人單位的需求。通過建立基于電力信息化的實踐教學體系，可以突出與企業(yè)相結(jié)合的應用型本科專業(yè)的教學特點，保證教學質(zhì)量，促進學生就業(yè)。

［1］廖繼庭.電力企業(yè)信息化的建設與管理探析［J］.北京電力高等?？茖W校學報，2010(8):312-314.

［2］魯俊生.淺談我國電力信息化的發(fā)展［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2009(10):83-84.

［3］董理君，宋軍，王茂才.信息安全專業(yè)實驗教學中的若干問題研究［J］.計算機教育，2010(22):142-144.

［4］譚云松，王海暉，伍慶華，等.信息安全專業(yè)實踐教學體系研究［J］.高教論壇，2006(10):82-84.

［5］黃建忠，張滬寅，王麗娜，等.信息安全實訓實踐教學平臺建設［J］.計算機教育，2011(17):105-108.

Exploration of Practical Teaching of Information Security Based on Electric Power Information

ZHU Shi-dong，ZHOU Zhen-liu，JIANG Liu
(College of Information，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang 110136，China)

As the practice teaching is the most important part of training the students＇abilities of application，designing，analyzing problems and solving problems，we should fully understand the needs of the industry，using scientific and rational teaching content when we build course system and design the contents.In the process of the exploration on professional practice teaching of information security in Faculty of Information of Shenyang Institute of Engineering，We analyzed system security，data security，network security and application security in practice teaching by analyzing the demand for information security applications in electric power industry in associated with the present teaching situation of the university.In addition，we discussed the construction method of practical teaching of information security based on electric power information.

electric power information technology;information security;practical teaching

G642.45

A

1672-9617(2014)04-0550-03

(責任編輯 祁剛 校對 伯靈)

2014-06-15

遼寧省普通高等教育本科教學改革資助項目(20120320)。

祝世東(1972-)，男，沈陽人，工程師，碩士。