基于云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程

文/馮騏 沈富可

隨著信息技術(shù)在各行各業(yè)中廣泛應(yīng)用，特別是互聯(lián)網(wǎng)與物聯(lián)網(wǎng)等新興技術(shù)帶來了海量數(shù)據(jù)和智能服務(wù)，人們享受到了信息化帶來的便利和效率。然而，在信息化快速發(fā)展的同時，也伴隨著各種網(wǎng)絡(luò)安全威脅和挑戰(zhàn)。如何保護好國家關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施、公共服務(wù)系統(tǒng)、企業(yè)數(shù)據(jù)資源以及個人隱私信息等，在很大程度上決定著國家安全、社會穩(wěn)定和民族未來。

因此，在當前形勢下，加強網(wǎng)絡(luò)空間治理，提升國家網(wǎng)絡(luò)空間主權(quán)能力是一項緊迫而重要的任務(wù)。而作為培養(yǎng)高素質(zhì)人才和創(chuàng)新型人才基地的高等教育機構(gòu)，則有責任承擔起培養(yǎng)具有良好數(shù)字素養(yǎng)和專業(yè)素養(yǎng)的現(xiàn)代公民的使命。在這一背景下，開展高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)安全教育就顯得尤為重要。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全實驗課的三個頑疾

網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程是網(wǎng)絡(luò)安全教育中的重要組成部分。通過實驗課程，學生通常在模擬的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，進行網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)操作，加深對理論知識的理解和應(yīng)用。然而在當前高等教育中，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程存在以下幾個方面的問題：

首先，資源配置不合理。網(wǎng)絡(luò)安全實驗如果采取真實環(huán)境模擬，則需要大量的硬件設(shè)備、軟件平臺和專業(yè)人員等資源，成本相對比較高昂。很多高校因難以為每一位學生提供獨立的實驗環(huán)境，導致學生在進行實驗時，容易產(chǎn)生“躺平”現(xiàn)象，過于依賴組長的操作，無法充分調(diào)動自身的主觀能動性和創(chuàng)造性。

其次，實驗環(huán)境不真實。基于第一點原因，很多時候為了降低成本，很多高校往往采用模擬環(huán)境進行實驗教學。這樣做雖然可以在一定程度上保證為學生提供足夠的實驗資源，但也使得實驗環(huán)境與真正的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境存在較大差異，難以起到培養(yǎng)實操能力的作用。

最后，實驗內(nèi)容不豐富?；诘诙c原因，高校提供的實驗內(nèi)容和方法往往長期不做更新，導致網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的實驗內(nèi)容過時嚴重或不夠完善，進而導致學生在進行實驗時，往往感到枯燥、無趣或無法滿足自己的學習興趣和需求。例如，許多教材中還在重點介紹早已被淘汰的集線器、令牌環(huán)等網(wǎng)絡(luò)概念。網(wǎng)絡(luò)抓包、掃描等相關(guān)實驗軟件比較陳舊，實驗環(huán)境已經(jīng)嚴重過時，無法滿足學生日常的使用需求。

綜上所述，傳統(tǒng)模式下的網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程存在著較大的局限性和不足，難以適應(yīng)當前信息化社會對網(wǎng)絡(luò)安全人才培養(yǎng)的新要求和新挑戰(zhàn)。因此，有必要探索一種新的網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程模式，以提高教學質(zhì)量和效果。

云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗新模式

為了解決傳統(tǒng)模式下網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程存在的問題，本文提出了一種基于云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗新模式。該模式利用校園網(wǎng)、教育城域網(wǎng)和云計算資源構(gòu)建開放、靈活、多樣化的網(wǎng)絡(luò)安全實驗環(huán)境，設(shè)計與學生日常使用場景相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)安全實驗案例，采用項目驅(qū)動、問題導向、協(xié)作學習等教學方法，培養(yǎng)學生的網(wǎng)絡(luò)安全意識和能力。圖1 為云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗新模式架構(gòu)。

圖1 云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗新模式架構(gòu)

該模式具有以下幾個特點：

第一，充分發(fā)揮校園網(wǎng)的教育科研價值。校園網(wǎng)除了為高校提供基礎(chǔ)設(shè)施支撐以外 ，還應(yīng)該提供創(chuàng)新平臺支撐 。通過結(jié)合校園網(wǎng)開展各種形式和層次的網(wǎng)絡(luò)安全實驗，可以使學生在真實的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中感受網(wǎng)絡(luò)安全的重要性和緊迫性，提高網(wǎng)絡(luò)安全的實踐能力和創(chuàng)新能力。因此，校園網(wǎng)除了有網(wǎng)絡(luò)接入功能之外，還要發(fā)揮教育網(wǎng)絡(luò)的“育人”價值，這也是區(qū)別于運營商網(wǎng)絡(luò)的獨特價值。

第二，充分發(fā)揮上海教育城域網(wǎng)的作用。上海教育城域網(wǎng)是由上海市教委牽頭建設(shè)的覆蓋上海市各級各類教育機構(gòu)的高速寬帶網(wǎng)絡(luò)，也是連接上海市與中國教育和科研計算機網(wǎng)CERNET 的重要節(jié)點 。上海教育城域網(wǎng)不僅可以為教育單位提供高速穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)接入，還引入了大量云服務(wù)資源，為城域網(wǎng)內(nèi)的教育單位提供便捷的訪問服務(wù)。通過在上海教育城域網(wǎng)中建立虛擬專線，可以將校園網(wǎng)與公有云的云計算資源進行有效整合，形成混合云環(huán)境。在混合云環(huán)境中，每一位學生都可以獲得一個獨立且與校園網(wǎng)互通的網(wǎng)絡(luò)安全實驗環(huán)境，讓學生切身“觸摸”并體驗云計算的設(shè)施和服務(wù)，從而調(diào)動起每一名學生的積極性，充分發(fā)揮實驗教學的作用。

第三，問題導向，激發(fā)學生興趣。華東師范大學在課程中使用的大量案例均來自學生日常使用中碰到的問題，通過校園網(wǎng)和混合云環(huán)境，再現(xiàn)問題，解決問題，從而產(chǎn)生正向反饋。例如，如何保護自己的主機不被黑客輕易地掃描到端口服務(wù)？如何防止自己在社交媒體上泄露個人隱私信息？如何識別和防范釣魚網(wǎng)站？如何使用數(shù)字證書和數(shù)字簽名，保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐暾院涂尚判裕康鹊?。這些案例與學生的生活密切相關(guān) ，能夠引起學生的強烈興趣和好奇心，激發(fā)學生主動探索和解決問題的動力和能力。同時，通過云網(wǎng)融合的環(huán)境，可以使學生在實驗中再現(xiàn)問題的發(fā)生過程和解決過程，從而加深對網(wǎng)絡(luò)安全原理和技術(shù)的理解和應(yīng)用，并產(chǎn)生正向反饋和自信心。

第四，基于項目的評價考核方式。華東師范大學在課程期末考核時，采用了基于項目的方式，要求學生以小組為單位，從自己所學的專業(yè)領(lǐng)域出發(fā)，結(jié)合網(wǎng)絡(luò)安全知識和技能，設(shè)計一個網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的項目并作匯報。例如，計算機相關(guān)專業(yè)的學生，可以在獲得許可的前提下，進行一次安全滲透測試，尋找學校相關(guān)系統(tǒng)的漏洞并給出修補建議；教育相關(guān)專業(yè)的學生，可以設(shè)計一個面向中學計算機教育的網(wǎng)絡(luò)安全課程；法律等相關(guān)專業(yè)的學生，可以結(jié)合自己的專業(yè)，討論在我國現(xiàn)行法律下網(wǎng)絡(luò)安全合規(guī)要求；等等。這些項目不僅可以使學生從自己熟悉和感興趣的專業(yè)角度出發(fā)，形成具有針對性和挑戰(zhàn)性的網(wǎng)絡(luò)安全應(yīng)用場景，再認識和學習網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的知識和技能，從而達到專業(yè)與網(wǎng)絡(luò)安全的融合效果；而且還可以使學生在項目實施過程中，鍛煉自己的團隊協(xié)作、溝通表達、項目管理等綜合能力，為未來的職業(yè)發(fā)展打下堅實的基礎(chǔ)。

根據(jù)已完成的課程反饋，學生普遍認為，該模式的實驗環(huán)境開放、靈活，能夠讓大家更好地感受到網(wǎng)絡(luò)安全的重要性和緊迫性；通過項目驅(qū)動、問題導向、協(xié)作學習等教學方法，能夠更好地幫助大家理解和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)的知識和技能；評價考核方式也更加貼近實際工作，使大家的團隊協(xié)作、溝通表達、項目管理等綜合能力得到了更好的鍛煉。

總結(jié)

經(jīng)過一段時間的課程實踐得出，基于云網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)安全實驗新模式具有傳統(tǒng)模式下網(wǎng)絡(luò)安全實驗課程所不具備的特質(zhì)。例如，實驗資源配置充分，做到學生人手一套；實驗環(huán)境就是學生每天聽到的互聯(lián)網(wǎng)安全設(shè)施、云計算等，貼近學生的日常生活；實驗內(nèi)容、案例的設(shè)計都是基于最新的云平臺和安全探測與防范工具，可進行豐富組合編排，并將學習操練的課程時間從每周3 個課時擴展到7×24 小時，提高了教學質(zhì)量和效果。這為高校開展高質(zhì)量的網(wǎng)絡(luò)安全教育提供了一種新思路和新方法。