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基于虚拟化的网络安全课程实践教学改革.pdf
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1、2023年12 月计算机应用文摘第39 卷第2 3期基于虚拟化的网络安全课程实践教学改革张云峰,汪松鹤,卢灿举,张敬业,王维维(国防科技大学电子对抗学院,合肥2 30 0 37)摘要:网络安全是一门技术性和实践性很强的学科。网络安全实践是在学习网络安全基本原理的基础上,提高学生实际操作能力和独立应用所学知识解决实际问题的重要环节。鉴于网络安全领域知识繁多、技术迅速更新、涉及面广的特点,文章提出了网络安全课程实践教学改革方案。其中,主要措施包括构建基于虚拟化的实训平台、重构实验体系、增加实训内容、改革教学模式以及考核方式。经过实践验证,这一方案弥补了传统实践教学存在的不足,有效促进了教学质量的提
2、升。关键词:网络安全;课程实践;实训平台;虚拟化中图法分类号:G642Practice teaching reform of network security course based on virtualizationZHANG Yunfeng,WANG Songhe,LU Canju,ZHANG Jingye,WANG Weiwei(School of Electronic Countermeasures,National University of Defense Technology,Hefei 230037,China)Abstract:Network security is a h
3、ighly technical and practical discipline,network security practice isto enable students to learn the basic principles of network security,to improve the practical abilityand independent use of knowledge to solve practical problems of the important link.In view of thesituation that the network securi
4、ty knowledge is much,the technology is updated quickly,and theknowledge involves a wide range,the practice teaching reform scheme of the network security courseis put forward,build a training platform based on virtualization,reconstruct the experimentalsystem,increase the content of training,reform
5、the teaching model and assessment method.Practicehas proved that the scheme has overcome the shortcomings of traditional practice teaching andpromoted the improvement of teaching quality.Key words:network security,course practice,training platform,virtualization为推动信息安全相关人才培养,2 0 15年相关部门设立了“网络空间安全”一级
6、学科。面对这一需求,各院校纷纷积极设置信息安全类课程和专业 1。网络空间安全专业研究在有攻击者存在的情况下,网络空间中数据、网络和系统在采集、处理、传输、存储等环节所面临的安全威胁,并探究相应的抵御安全威胁的防护方法与手段 2 。网络空间安全是一门交叉性学科,从攻方和守方两个不同的角度分析当前网络空间安全所面临的威胁 3。网络空间安全是一门技术性和实践性都很强的学科,实践教学是网络空间安全专业人才培养的一个重要环节,也是培养学生综合能力与创新能力的有效途径 41网络空间安全实践教学现状与基础理论教学不同,实践教学必须密切关注当前技术发展,以满足岗位对人才应用能力的最新要求。在当前网络技术高速发
7、展、新型网络安全漏洞与技术文献标识码:A层出不穷的情况下,传统网络安全实践教学在教学理念、教学内容、教学模式、实验环境等方面存在诸多问题,难以满足人才培养的需求。其中,主要表现为:网络安全实践教学综合应用少、实训效能低;实践教学内容与岗位能力新要求以及网络安全技术新发展不相适应;传统实践教学模式受时间、场地限制大,实践教学资源利用率低;网络安全实验环境存在资源分散、部署效率低、内容扩展难、过程监管不足等问题。由于网络安全实验难以在普通的网络下进行,且网络安全实验环境难以维护,因此创建专业的网络安全实验平台是十分必要的 5。将虚拟仿真技术引人安全类实验教学中不仅可以解决安全类实验搭建网络环境复杂
8、、实验成本高,以及规避潜在安全风险的难题,也能够实现理论教学与实践教学内容的一体化,有利于激发学生的学习兴趣、促进知识掌握以及提高动手能力。因此,在网络安全专业的实践教学中引入虚拟仿真实验技术是十分必要的,也是未来实验42教学发展的必然趋势 6 。目前,很多大学根据需求,已经建立了基于虚拟化的网络实训平台 7 9 2冈网络安全实践教学改革2.1树立“需求牵引、围绕安全、提升效能”的网络安全实践教学理念随着网络安全技术的不断发展和网络安全人才需求的扩大,对加强网络安全实践教学提出了更高的目标和要求。网络安全实践教学需要紧密关注专业需求,强调实践训练科目的真实性,确保学生所掌握的网络安全技能能够学
9、以致用、管用好用。在深人学习网络破坏的过程的基础上,有针对性地学习与练习相应的防御技术方法,使学生“知其然,知其所以然”,系统登录系统登录系统退出工具管理显管翡层示系统日志用户管理层工具库管理接口层数据库工具库数据接口任务数据库该实训平台采用B/S模式,管理员、学生及教师使用浏览器完成相关操作。此外,该实训平台基于虚拟仿真技术将实验对象、实验场景、实验工具等融入统一的虚拟化环境中。通过对终端主机服务器、交换机、路由器等网络互联设备以及防火墙、人侵检测系统等网络安全设备等节点的虚拟化,实现了网络测量、漏洞分析、渗透测试等实验场景的快速生成与动态部署调整。虚拟化缩短了环境部署时间,提高了部署效率,
10、有效解决了实践教学实施效率不高的问题。该实训平台不仅能够进行网络互联设备仿真,还能实现与真实设备互联,形成虚实结合网络。这不仅弥补了仿真设备种类不足的问题,还能构建仿真网络与实体网络互联的大规模网络。通过虚实结合,可以将传统的基于实体主机与实体网络设备的目标环境有效计算机应用文摘有利于提高学生解决实际网络安全问题的能力,提升网络安全实践教学的质量。通过充分利用参与重大活动、科研等机会,促进教师熟悉业务场景,提升实训效果,树立网络安全实践教学能力培养导向,确立以需求引领教学导向、突出网络安全特色、应用基于虚拟仿真实训平台提升实训效果和人才培养效益的网络安全实践教学理念。2.2构建“教、练、赛、评
11、”一体化的网络安全实训平台为解决网络安全实验环境分散、部署效率低、内容扩展难、过程监管不足等问题,本文基于虚拟仿真技术创建了集“教、练、赛、评”一体化的网络安全实训平台,其架构如图1所示。教师管理课程管理系统退出教学统计教师装班级管理场景管理人员管理内容管理虚拟化监控任务管理日志记录新建日志工具下载编辑工具课件管理课件查询工具查询删除工具添加工具平台数据接口场景数据库2023年第2 3期系统登录考核任务学生瑞端班级管理人员管理下发任务权限控制日志查询修改密码添加课件编辑课件删除课件课件数据场景数据接口接口平台数据库课件数据库虚拟化层图1实训平台架构接入实训平台,为教学环境提供了灵活扩展的能力,
12、解决了实验规模拓展不便的问题。该实训平台提供了丰富的教学资源,包括课件、讲解视频、典型案例及各类工具,同时具备大量的网络安全实验场景和典型网络安全事件仿真场景,为网络实验及网络安全案例分析提供了条件,方便了学生自主学习及课前预习。此外,该实训平台实现了课程资源、系统资源和设备资源的动态管理,利用虚拟化技术的可管理性,使得教师能够在实验过程中详细了解学生学习状态与进程,解决了以往实验过程中导控调整不便的问题。该实训平台将学生、教师、实验课程、操作训练、实验工具、实验网络等内容纳入统一的虚拟化环境中,通过基于虚拟化技术的重制实验对象与场景,实内容管理学习监控编辑用户系统管理状态查询任务管理用户自选
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