云計(jì)算環(huán)境下智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)應(yīng)用研究

李進(jìn)軍

（湖北職業(yè)技術(shù)學(xué)院信息化中心，湖北 孝感 432000）

1 相關(guān)理論概述

1.1 云計(jì)算

關(guān)于云計(jì)算這一理論，于2006年首次提出，2009年美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院對(duì)云計(jì)算的定義進(jìn)行完善，明確指出云計(jì)算是基于當(dāng)前時(shí)代背景下的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，只需要投入少量的管理資源，或者與具體的服務(wù)供應(yīng)商實(shí)現(xiàn)交互，即可根據(jù)需要訪(fǎng)問(wèn)共享資源的計(jì)算模式。根據(jù)上述定義能夠明顯看出，云計(jì)算的本質(zhì)就是根據(jù)使用量來(lái)支付相應(yīng)的費(fèi)用，具有按需服務(wù)、集中資源以及快速配置的應(yīng)用特征。

從整體上來(lái)看，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院所定義的云服務(wù)方式主要分為以下3種形式：（1）基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，根據(jù)用戶(hù)需求，為其提供虛擬機(jī)或其他資源存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)；（2）平臺(tái)即服務(wù)，為用戶(hù)提供文檔、軟件開(kāi)發(fā)工具包、測(cè)試環(huán)境等一些開(kāi)發(fā)性的基礎(chǔ)平臺(tái)，不需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行管控；（3）軟件即服務(wù)，為用戶(hù)提供云基礎(chǔ)設(shè)施軟件服務(wù)，只需要使用瀏覽器即可登錄云端應(yīng)用系統(tǒng)。

云計(jì)算環(huán)境下，軟件、硬件以及平臺(tái)等一些信息技術(shù)資源都是基于服務(wù)的前提下為用戶(hù)提供使用需求，能夠幫助政府部門(mén)、企業(yè)事業(yè)等相關(guān)領(lǐng)域解決在開(kāi)展網(wǎng)絡(luò)、機(jī)房等基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)和系統(tǒng)運(yùn)維過(guò)程中存在的成本投入高、能源消耗大的現(xiàn)狀問(wèn)題，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)信息服務(wù)框架模式，加快社會(huì)經(jīng)濟(jì)的綠色發(fā)展進(jìn)程。

1.2 智慧校園

所謂智慧校園，簡(jiǎn)單來(lái)講就是將物聯(lián)網(wǎng)作為建設(shè)基礎(chǔ)，將校園內(nèi)部的學(xué)習(xí)、工作、生活等融合于一體所構(gòu)建的智慧化環(huán)境，這種智慧環(huán)境是將應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)作為基本載體，其根本目的在于進(jìn)一步提高學(xué)與教的成效[1]。整體上來(lái)看，在進(jìn)行智慧校園建設(shè)過(guò)程中，將當(dāng)前比較先進(jìn)的云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等作為核心技術(shù)，為校園內(nèi)部提供智慧型、網(wǎng)絡(luò)型以及數(shù)據(jù)型教學(xué)、管理、生活、科研等各項(xiàng)活動(dòng)于一體化的教學(xué)環(huán)境，同時(shí)還能夠?qū)逃?、教學(xué)、管理等提供可全面勘察和預(yù)測(cè)的智慧學(xué)習(xí)環(huán)境。

2010年，我國(guó)浙江大學(xué)首次提出智慧校園這一校園建設(shè)藍(lán)圖，其中所描繪的景象主要體現(xiàn)在學(xué)生們能夠隨時(shí)隨地通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)展學(xué)習(xí)活動(dòng)，創(chuàng)建更為高效化和透明化的校園內(nèi)務(wù)治理模式，校園生活模式更為多樣周到，對(duì)網(wǎng)絡(luò)科研進(jìn)行融合與創(chuàng)新，校園文化形式更為靈活且豐富。從某種角度來(lái)講，智慧校園主要由以下幾點(diǎn)要素組成，即數(shù)據(jù)中心、智慧校園基礎(chǔ)設(shè)置、智慧校園應(yīng)用系統(tǒng)以及智慧資源，將上述整合起來(lái)，最終目的在于創(chuàng)建更為安全穩(wěn)定、節(jié)能環(huán)保的現(xiàn)代校園體系。

2 云計(jì)算環(huán)境下的智慧校園網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架分析

不論基于何種形式構(gòu)建信息管理系統(tǒng)，都要將數(shù)據(jù)庫(kù)作為載體才能建立起來(lái)，然后應(yīng)用LAMP系統(tǒng)為外界提供相應(yīng)的信息服務(wù)[2]。對(duì)于LAMP系統(tǒng)，其本質(zhì)在于實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)或服務(wù)器中各種軟件的組合，也可將此作為能夠進(jìn)行信息處理的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

就以往所采用的信息管理系統(tǒng)來(lái)看，都有其獨(dú)立的數(shù)據(jù)庫(kù)，要想對(duì)多個(gè)信息管理系統(tǒng)進(jìn)行操作，需要預(yù)先在數(shù)據(jù)庫(kù)中建立相應(yīng)的信息。例如，教師在進(jìn)行學(xué)生信息管理系統(tǒng)、學(xué)生考試管理系統(tǒng)操作時(shí)，需要重復(fù)進(jìn)行學(xué)生信息存儲(chǔ)和采集的操作，數(shù)據(jù)更新的同時(shí)，還要對(duì)多個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的更新操作，以上操作需要耗費(fèi)大量的時(shí)間和精力，容易出現(xiàn)疏漏情況。智慧校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)構(gòu)架的核心在于大數(shù)據(jù)，將原本處于獨(dú)立狀態(tài)下的信息管理系統(tǒng)整合起來(lái)，形成全新、統(tǒng)一的信息管理系統(tǒng)，由統(tǒng)一數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行支配和操作，以此達(dá)成數(shù)據(jù)分配和數(shù)據(jù)共享的功能，并對(duì)原有信息功能進(jìn)行優(yōu)化和完善。與此同時(shí)，在進(jìn)行不同信息管理系統(tǒng)操作時(shí)，無(wú)須重復(fù)性進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集和查詢(xún)工作，如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)更新，則只需對(duì)此進(jìn)行1次增減即可完成操作。

3 智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀

從本質(zhì)上來(lái)講，智慧校園構(gòu)建依托的大數(shù)據(jù)，其根本就是基于云計(jì)算服務(wù)進(jìn)行的功能擴(kuò)展和延伸，具有數(shù)量較多、傳輸速度快、種類(lèi)多樣的特征。通常情況下，大數(shù)據(jù)的內(nèi)容主要有圖片、視頻、音頻等一些非結(jié)構(gòu)化性質(zhì)的數(shù)據(jù)信息，而對(duì)于校園內(nèi)部的數(shù)據(jù)庫(kù)，除上述內(nèi)容外，還有教師和學(xué)生的基本信息、教學(xué)研究成果、圖書(shū)館資源等一些文字性信息。要想實(shí)現(xiàn)智慧校園的網(wǎng)絡(luò)安全，其關(guān)鍵在于保證數(shù)據(jù)庫(kù)本身的安全。隨著當(dāng)前我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，高校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)也更為完善，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)安全方面的保障也提供了技術(shù)方面的支持。但隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深入發(fā)展，還是會(huì)衍生出其他新的問(wèn)題需要進(jìn)一步解決。

3.1 數(shù)據(jù)量更為龐大

在當(dāng)前的互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代背景下，所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量非常龐大，且增長(zhǎng)速度也更快，與一般企業(yè)進(jìn)行比較分析，高校所需數(shù)據(jù)量更多、更廣泛，如新生入學(xué)后產(chǎn)生的學(xué)籍信息、各專(zhuān)業(yè)下的教學(xué)信息、高校開(kāi)展學(xué)術(shù)科研后的成果資料，還有后勤餐飲菜品、超市等方面的信息，也會(huì)存儲(chǔ)至智慧校園數(shù)據(jù)庫(kù)中。另外，因校園網(wǎng)絡(luò)本身具有開(kāi)放性特征，也就使得數(shù)據(jù)庫(kù)中數(shù)據(jù)量大且增長(zhǎng)速度較快，如何在龐大且復(fù)雜數(shù)據(jù)中獲取有價(jià)值的數(shù)據(jù)信息，并保證其他數(shù)據(jù)信息的安全性，是當(dāng)前智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全建設(shè)中亟需解決的問(wèn)題。

3.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)多元發(fā)展

從高校的角度進(jìn)行分析，因教輔部門(mén)、學(xué)科專(zhuān)業(yè)的不同，其對(duì)于信息管理信息、數(shù)據(jù)類(lèi)型等方面的要求也不盡相同，這就使得數(shù)據(jù)的形式、存儲(chǔ)、格式等都存在很大差別。而基于智慧校園下的大數(shù)據(jù)庫(kù)，如何準(zhǔn)確分析和判斷數(shù)據(jù)庫(kù)中的所有數(shù)據(jù)信息，是校園網(wǎng)絡(luò)安全中需要從技術(shù)層面進(jìn)行解決的難點(diǎn)問(wèn)題[3]。

3.3 數(shù)據(jù)分析速度有待提升

目前，我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步，各種網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備也隨之得到相應(yīng)發(fā)展，特別是終端傳輸速率、數(shù)據(jù)接收速度明顯加快?；谏鲜霰尘?，要想促使數(shù)據(jù)庫(kù)分析處理速率與網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備更為匹配，就需要采取措施進(jìn)一步強(qiáng)化數(shù)據(jù)庫(kù)本身的運(yùn)算效率，提升智慧校園信息管理系統(tǒng)的運(yùn)行能力。

3.4 數(shù)據(jù)分析方法相對(duì)滯后

就當(dāng)前現(xiàn)行使用的數(shù)據(jù)分析方法來(lái)看，體現(xiàn)在若數(shù)據(jù)流量過(guò)大且短時(shí)間處于數(shù)據(jù)爆發(fā)狀態(tài)，則可能會(huì)因此出現(xiàn)數(shù)據(jù)判斷失常問(wèn)題，由此導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失、損壞，嚴(yán)重情況下導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行癱瘓。而高校內(nèi)部最為典型的案例就是學(xué)生通過(guò)選課系統(tǒng)進(jìn)行選課時(shí)，如果處于高峰選課時(shí)段，就會(huì)出現(xiàn)選課系統(tǒng)癱瘓故障。與此同時(shí)，當(dāng)前所用的網(wǎng)絡(luò)分析方法只能與現(xiàn)行數(shù)據(jù)庫(kù)中的安全數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，很難適用于外界相對(duì)復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

4 云計(jì)算環(huán)境下智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的具體應(yīng)用

4.1 構(gòu)建全面且系統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)安全體系

基于云計(jì)算環(huán)境建設(shè)智慧校園，要想切實(shí)保證校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全，首先要做的就是構(gòu)建全面且系統(tǒng)的校園網(wǎng)絡(luò)安全體系。從高校的角度來(lái)講，數(shù)據(jù)信息主要有學(xué)生和教職工的基本信息、教學(xué)科研成果、教育資源等。上述信息非常重要，因此需要高校領(lǐng)導(dǎo)層加強(qiáng)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)安全的重視力度，專(zhuān)門(mén)對(duì)此設(shè)立網(wǎng)絡(luò)安全管理工作部門(mén)，其任務(wù)就是對(duì)校園網(wǎng)進(jìn)行全權(quán)管理[4]。此外，還應(yīng)對(duì)校園內(nèi)部現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施進(jìn)行完善和更新，并安排專(zhuān)業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)工作人員深入校園內(nèi)部，向廣大學(xué)生、教職工普及網(wǎng)絡(luò)安全方面的知識(shí)，以此提高網(wǎng)絡(luò)安全方面的意識(shí)，為校園網(wǎng)絡(luò)安全建立堅(jiān)實(shí)的安全框架。

4.2 加強(qiáng)對(duì)校園安全網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的管控力度

因高校內(nèi)部人數(shù)相對(duì)較多，校園網(wǎng)用戶(hù)群體也非常龐大，要想做好校園網(wǎng)用戶(hù)的安全管理工作具有一定的困難度?；诖?，高?？舍槍?duì)校園網(wǎng)絡(luò)安全管理制定相應(yīng)的管理制度，通過(guò)制度來(lái)約束網(wǎng)絡(luò)行為，達(dá)成網(wǎng)絡(luò)安全管理目的。例如，可采取實(shí)名制、網(wǎng)絡(luò)管理責(zé)任制的方式進(jìn)行管理，以制度作為管理的基礎(chǔ)，如果發(fā)生網(wǎng)絡(luò)安全方面的事故情況，則能夠在第一時(shí)間找到引發(fā)安全問(wèn)題的源頭，以便快速恢復(fù)網(wǎng)絡(luò)，保證網(wǎng)絡(luò)安全使用，加強(qiáng)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)安全的管控力度。

4.3 針對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)安全基準(zhǔn)態(tài)勢(shì)

就當(dāng)前的校園網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)測(cè)現(xiàn)狀來(lái)看，大多都只是針對(duì)現(xiàn)有數(shù)據(jù)比對(duì)進(jìn)行檢測(cè)，在面對(duì)相對(duì)復(fù)雜化的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時(shí)，很難有效抵御其在運(yùn)行期間可能出現(xiàn)的安全威脅?；诖?，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)監(jiān)控為云計(jì)算環(huán)境下校園網(wǎng)絡(luò)用戶(hù)的安全提供有力保障，基于網(wǎng)絡(luò)日志、用戶(hù)行為等數(shù)據(jù)為安全基準(zhǔn)態(tài)勢(shì)，如果出現(xiàn)態(tài)勢(shì)以外的情況則判斷為異常，并在第一時(shí)間進(jìn)行處理。首先，對(duì)軟件進(jìn)行更新，避免因軟件存在的bug問(wèn)題而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)[5]；其次，建立基于云計(jì)算的安全防御構(gòu)架，實(shí)現(xiàn)事前安全防御；再次，基于虛擬運(yùn)行環(huán)境制定數(shù)據(jù)隔離方案，消除虛擬空間多個(gè)服務(wù)器的惡意攻擊；最后，加強(qiáng)對(duì)校園網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)的研發(fā)力度，根據(jù)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)風(fēng)險(xiǎn)建立安全控制體系，提高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)的安全性。

4.4 制定智能化校園網(wǎng)絡(luò)安全處理方案

所謂智能處理就是基于智慧校園數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行算法學(xué)習(xí)和挖掘，從中生成能夠解決校園網(wǎng)絡(luò)安全的措施，并將這些措施整合起來(lái)建立方案庫(kù)。如果發(fā)生未知的網(wǎng)絡(luò)態(tài)勢(shì)，則通過(guò)安全基準(zhǔn)態(tài)勢(shì)與智慧校園數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行對(duì)比分析，然后基于云計(jì)算進(jìn)行判斷，若判斷有異常，則應(yīng)在第一時(shí)間切斷網(wǎng)絡(luò)，隨后從方案庫(kù)中尋找能夠解決該問(wèn)題的方法。在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)環(huán)境日益變化的背景下，高校智能網(wǎng)絡(luò)安全處理方案也要迎合網(wǎng)絡(luò)發(fā)展態(tài)勢(shì)不斷完善和更新。

4.5 建立校園網(wǎng)絡(luò)安全事故的處理預(yù)案

網(wǎng)絡(luò)本身就具有非常強(qiáng)的復(fù)雜性特征，雖然高校已經(jīng)加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)安全管理力度，但這并不代表能夠完全避免網(wǎng)絡(luò)安全事故，因此需要高校注重對(duì)網(wǎng)絡(luò)安全的預(yù)防工作?；谠朴?jì)算環(huán)境構(gòu)建的智慧校園數(shù)據(jù)庫(kù)具有數(shù)據(jù)信息分析和存儲(chǔ)功能，也可預(yù)測(cè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)在運(yùn)行中存在的安全隱患，對(duì)此制定相應(yīng)的解決措施和處理方案。合理應(yīng)用數(shù)據(jù)庫(kù)，如果校園內(nèi)部出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題，則能夠在第一時(shí)間進(jìn)行處理，減少對(duì)師生正常使用網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的影響。此外，通過(guò)大數(shù)據(jù)記錄網(wǎng)絡(luò)安全事故發(fā)展的具體信息，如果日后出現(xiàn)相同案件，則可采取相關(guān)措施進(jìn)行有效預(yù)防和解決。

4.6 積極應(yīng)用信息過(guò)濾和防火墻技術(shù)

信息過(guò)濾技術(shù)的主要功能就是攔截校園網(wǎng)在運(yùn)行中的非法網(wǎng)站和不良網(wǎng)絡(luò)信息，避免有害性信息污染校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。防火墻技術(shù)則是當(dāng)前應(yīng)用比較常見(jiàn)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)安全保護(hù)技術(shù)，可在校園網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)之間設(shè)定安全屏障。該屏障具有雙重應(yīng)用功能，一方面可避免外界非法信息侵入校園網(wǎng)絡(luò)[6]；另一方面可避免校園內(nèi)部信息遭受泄露影響?；谏鲜鼍W(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)能夠切實(shí)起到保障智慧校園網(wǎng)絡(luò)安全的作用，為校園內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行提供安全、健康的環(huán)境，作為網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)管理人員應(yīng)定期進(jìn)行防火墻訪(fǎng)問(wèn)日記的檢查工作，如果存在外部攻擊、不良信息等情況，應(yīng)在原有基礎(chǔ)上加強(qiáng)防火墻配置，進(jìn)一步提高防火墻的應(yīng)用性能。

5 結(jié) 論

將網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)應(yīng)用在基于云計(jì)算環(huán)境下建設(shè)的智慧校園網(wǎng)絡(luò)，對(duì)保障智慧校園網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。只有保證校園網(wǎng)絡(luò)信息本身的安全性，才能充分發(fā)揮智慧校園所具有的應(yīng)用價(jià)值，防止因網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題引發(fā)的各種影響，為高校師生提供更為優(yōu)質(zhì)、可靠的校園網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。