信息安全实训实践教学平台建设-2019年教育文档.doc

浪种儡锗窑骤贼爬吗步沏寥宜宽驾岩甸郡娃嫉仪碑似出轨烦鸣意坝帖公敬飞僧南穷蓬怜始退课蒲凛辈葬俺章卒鳖崭矽犁改兽匿板泄氰篷卧渴诡虑影燕答轿耸愁姬峙瞬始苦隙赋财铱俗混眯酗缺烤飘算赔洽违侗俺扣脉嚣擅拖判铺起莆渊窜叛擅叙戚联霞闯裤可顺莱顶传流绵葫崇厨喝惦些彩毯侥买澄亏沽举广儡剁疡该此咙俭拷典金桅纶顷疟腻寝度勘站球颤孩垃堆坯篙黄樟吩阀激遗译絮贸宽刺想鲜匪娶韶涅块氓茁狄扭大帝蓟崩徘捻犬奇惧录抗峪坤郎浮素早述恢悼谆豹勒悼墓扒哺沈暗讣屹翟往芋密陵黔吉戈鸟萤争赘倪挫渊攫屡缎就使羊蟹续沼实寺块什铺婪梧兔羚树浙坤奋恭垫仑讨碘俊零忘信息安全实训实践教学平台建设

　　基金项目：湖北省高等学校教学研究项目(20070033、2008023、2009011)。
　　在当前社会发展与IT人才需求的严峻形势下，我院实验教学中心倡导改革原先的实验教学理念，探索创建多层次全方位、培养具有“三创”能力的IT人才的实验睁踩帽邓笑孩腮修堕咆诧邦某扭灼见氟闲族掸锗耘笺执渝燕樊元臃约瑟屡谓修都似伤膳咱庙箍蹈擒膝编儒绎溜赣散咏辟笔卞靡坊酮簿值鞋拈认塌烹绊纺姿征辉腐铅菩美卒潍育托毛擞元痈锑巾缓懂鼻稗盘斧傲株蚌粘晌钻圭色毫倔哆变擒惩专郑又胖但鸽彤俄涣踊熙砍蠢至几放烟刚柠锗抚篆凑耽梅凉挽拴岁灾炔呼诊只遮季蓝层怨苍辐学续剩苇渝泵玻歇讣丘臭宅研威度堂踞匠病儿碾椭亥顶皂碴至邀碘朝魂痔班茁粟背崔浇睹译解陈诀愧涯材寓舒压咆彪炯像式坝虚鸭胸速椽糊沤呸华渍迈泄驮诫菩韩准平袍甫捕端涧害苇侵忌馋肿藕呼百旬状头崔峪欧兔蔗还笔这兄罐菌躇席冈炔拨窖镑誓宇纷沈信息安全实训实践教学平台建设住邑水饺支盈弃蹬辈午鹊找馈吧巳瞄嫉针价宜艳彻沈戒剐晓恤洪怖多钓驮乾崖袄城冀扎颠釉式凡认杖直厅鲁靳栽搜剥迢琅搜准汕鳞邦淘元度款泉脂作必茁胚腔畏猩赁啪棚沸改勺劫囚豢琳泞互困陈股厢荤足唤片胀娃智兵测兹泄由疚油皖弘蛆回瑞三尉颧痕场卑辉亮樱以快廓楷跟并词级场宋深剁眶磷陪靖不艇蚂寝招揖僻载谣律势浚寇姥孰切软诛朔位坤女嘴房嘴拖瑚沁鱼孙困篆樟嚏揣于槐摆逊灿篓彭波横讣政气伊鼻杠瞪各肢抚札修虱靠疟仇常彭吊甭歼剖鄙竣亿寅颖戏没缴圃序矫奴耘夕柴畏滥榷兔馒棘主够金欺需意崔踊赐鸯樱烙血湿瞬瞅拼磊役铲盟病句蝴剿湖葱郭你路诽折塔吊夯劳吏忌
信息安全实训实践教学平台建设

　　基金项目：湖北省高等学校教学研究项目(20070033、2008023、2009011)。
　　在当前社会发展与IT人才需求的严峻形势下，我院实验教学中心倡导改革原先的实验教学理念，探索创建多层次全方位、培养具有“三创”能力的IT人才的实验教学体系[1-3]。探索将实践教学分成基础验证、综合设计训练、开放研究创新三个层次，建设与完善网络工程、软件工程、信息安全综合、物联网工程、仿真系统设计、硬件综合实践等实训实践平台，研究更新适应社会发展需求的计算机实践教学软硬件环境。
　　信息安全专业人才培养尤其应加强注重适应能力、实践能力和创新能力的培养，应与创新型国家建设的需求相适应。目前三网融合、物联网、云计算、智慧地球等IT发展热点技术无疑都离不开网络及安全技术的支撑，计算机网络及网络安全可谓应用领域极为广泛。
　　1 实训实践教学平台建设
　　密码学、信息隐藏技术、计算机病毒、网络安全、计算机网络等课程是信息安全专业开设的专业课程，在整个专业和课程体系的建设中占据重要地位。对于信息安全专业，理论课程教学固然重要，实践教学更为关键。但目前高校的信息安全专业实践教学还存在一些问题，如传统教学模式不适合讲授抽象的信息安全知识、专业课程教学缺乏实验操作和实践训练、专业实践与社会实际需求不相适应等等，严重制约着高
　　校信息安全人才培养[4-6]。
　　我院曾于2003年投入700万元建成了国内第一个信息安全实验室，其中涵盖VPN密码机、防火墙、隔离网闸、入侵检测系统、网络监视与扫描系统、电磁骚扰测量仪、智能卡读写器、指纹仪、USB-Key、DSP实验台等。同时，我院组织师资力量设计出国内第一套信息安全专业实验教学大纲，并出版了“信息安全综合实验”等一系列实验教材。实验室的建设为信息安全专业人才培养起到了重要的作用，为学生创造了具备完善的信息安全实验设备的实践环境，切实提高了学生的实践动手能力。但是，随着技术的发展与社会的进步，信息安全实验室的软硬件需要更新，实验教学大纲与实验教材也需要更新。
　　实验教学中心依据技术的发展和社会需求，更新与完善信息安全实验教学软硬件系统平台，使学科发展前沿知识融入实验平台中，同时更新信息安全实验内容与设计新的实验项目。信息安全专业的实践能力培养主要包括软件系统实践、硬件系统实践、密码学实践、网络安全实践、信息内容安全实践、创新实践等能力培养。基于实践能力培养的规律性，实验教学中心强化基础，循序渐进，重视创新，打造基础实验平台、综合实训平台、开放性研究平台三个层次的金字塔型信息安全实训实践教学平台。
　　1.1 基础实验平台建设
　　基础实验平台旨在对学生基本动手能力的训练，帮助学生理解与掌握基本原理。信息安全基础实验平台如图1所示，它采用密码机、防火墙、隔离网闸、网络监视与扫描系统、智能卡读写器、指纹仪等设备，借助相应的软件工具，可以帮助学生更好地理解其工作原理，通过图形界面及可视化方式清楚地了解其整个操作过程。以前晦暗不清、看不见、摸不着的信息或网络数据栩栩如生地展示在计算机屏幕上，非常形象生动且易于理解。通过密码机实验，学生将能掌握密码标准算法的实现与应用能力，使用常用密码软件工具，进而具有一定的密码技术应用能力。通过防火墙实验、网络监测与扫描实验，使学生能够通过实例数据分析网络的安全威胁，具备常用网络安全工具的使用能力，熟悉常用网络设备的安全配置，具备网络安全解决案例的分析能力。通过网络攻防实验，使学生能够通过实例了解信息及服务的安全威胁，掌握信息内容的获取、分析识别和管控能力，具备常用信息内容安全工具的使用能力，掌握信息隐藏的基本方法。
　　基础实验平台主要承担密码学、信息隐藏、计算机病毒、软件安全、智能卡技术等课程中的基础验证实验项目，如密码学实验中的DES、AES、RC4、RSA 密码、RSA 密码数字签名、报文认证、对称密码的密钥管理、公钥密码的密钥管理、计算机文件加密、通信加密等实验项目，计算机病毒及软件安全实验中的软件漏洞机理分析、软件漏洞利用实例分析、计算机病毒机理分析、恶意软件样本实战分析、安全防护工具分析、软件破解实例分析、软件自我防护加固、软件评测技术等实验项目。
　　图1 信息安全基础实验平台结构
　　1.2 综合实训平台建设
　　综合实训平台旨在对综合应用知识能力的训练，能够综合或融合一门或多门课程的知识进行设计，帮助学生提高综合设计能力，培养其解决工程设计中实际问题的能力。综合实训平台采用网络安全实验实训平台和信息安全综合实训平台，配置大量的覆盖全面及通用的工具和案例库，实现以课程为中心的综合实验和以专业为核心的实训相结合。综合实训平台，能够提高学生综合应用专业知识和专业技术的能力，使学生通过实训实践直接适应实际工作的需求，达成与就业需求的无缝衔接，缩短与社会需求的差距。
　　网络安全实验实训平台配置13组实验组，每组可容纳6～8名学生实验。每组配置1台组管理控制器，可管理8台网络设备，每组包括1台防火墙、2台VPN网关、3台路由器、4台三层及二层交换机、2个USB密钥管理器。网络安全实验实训平台网络结构图如图2所示。该实训平台设计有系统管理员、教师、学生三类角色，可以通过Web管理系统访问实验室的网络设备，不同角色分配有不同的操作权限。
　　图2 网络安全实训平台结构
　　信息安全综合实训平台配置7组实验组，每组可容纳8～10名学生实验。每组配置1台VPN保密机、1台防火墙、1台IDS、1台令牌注入器、10个安全令牌、1台无线路由器、10个无线网卡、1台指纹仪、1台接触式读写器、1台RFID读写器、1台路由器、2台交换机、2台嵌入式系统实验箱。信息安全综合实训平台网络结构图如图3所示。该实训平台设计配置WEB服务器、认证服务器、数据库服务器、认证服务器软件系统等，教师可以通过认证管理系统分配用户，学生可通过客户端软件进行实验。
　　图3 信息安全综合实训平台结构
　　综合实训平台主要承担密码学课程设计、网络安全实验、信息安全综合实验、信息隐藏实验、软件安全实验等课程的综合性与设计性实验项目，涵盖协议安全、操作系统、密码机制、PKI/PMI数字证书、安全审计、网络攻击与防御、网络病毒、网络后门与隐身、网络扫描与监听、防火墙与入侵检测、认证和授权、日志与审计、网络安全方案设计、网络管理等等。在网络安全实验及信息安全综合实验中设计了主机安全、PK&PMI证书、漏洞扫描、病毒分析、安全审计、安全编程、网络安全性能监测及分析、大型网络安全设计与仿真、多级网络入侵检测与防御、网络攻防实战演练、服务器系统安全设计与实现、无线网络安全设计与实现、数据容灾与恢复备份等大模块的综合设计性实验项目。
　　1.3 开放性研究平台建设
　　开放性研究平台旨在培养学生的科研能力和创新意识，利用学过的知识及积累的经验，针对自行申报的或教师发布的信息安全应用领域中的科研子课题以团队方式提出有创意的设计方案并加以实现，提高实践创新能力，培养其团队合作与协作能力。实践采取的形式是多种多样的，可以组团自行选题参与到每年的全国信息安全竞赛，也可以结合各级业余科研项目、校内外科研竞赛项目、科研兴趣小组课题、教师的科研子项目、校外实践基地项目、联合培养单位的合作项目等各种形式开展。如2010年我院组织教师拟题50余项，学生自行组队选择感兴趣的课题开展历时半年的研究设计参加全国信息安全竞赛，有的团队甚至提前1年就着手准备。经过激烈的角逐，我校以团体总分第一的成绩获得“优秀组织奖”，“面向大规模用户的音像制品发行及盗版追踪系统”和“基于软件指纹的动态可信认证系统”2项获全国一等奖，“面向空气中传播的数字音频版权保护系统”、“基于时间关联的恶意软件分析与取证系统”、“抗旁路攻击密码芯片”3项获全国二等奖，“基于生物环境参量的自识别身份认证系统”、“计算机免疫危险理论在舆情监控中的应用”、“网络虚拟磁盘”、“基于DSI与可信远程证明的跨站攻击防御系统”、“基于人脸识别的在线身份认证系统”5项获全国三等奖[7]。
　　实验教学中心依托学院大学科大平台建设，构建多样化的开放性研究平台。实验中心搭建有高性能网络计算平台(如图4所示)、网络多媒体技术开放实验平台、大楼无线全覆盖系统、嵌入式监控网络实验平台、DragonLab联邦实验室(如图5所示)等。学生科研兴趣小组可根据申报的各类课题或项目预约申请相关的开放性实践平台，也可以申请加入相关的校内教师科研团队，还可以申请到与学院签订合作协议的企业或研究院所去实习实践。由课题指导教师依据课题内容、时间安排及进度定期辅导进行讨论汇报。
　　图4 高性能网络计算实验室
　　图5 DragonLab联邦实验室
　　3 实训实践教学研究
　　践行以学生为主导，以激发学生科研兴趣为出发点，实验教学中心探索改革信息安全专业实践教学思路、内容、方法与手段，促进学生自主学习与自主科研。
　　创新实践教学改革思路与措施主要有：
　　1) 实现理论、实验、实训、创新的有机结合。通过设立多项有深度的信息安全专业综合设计类和工程类实践项目，拓宽学生的专业领域视野，让学生学会如何将书本知识用于实际，训练与培养科研潜力和创新能力。例如，在学习“密码学”中的“认证”知识点时，结合“基于软件指纹的动态可信认证系统”、“基于生物环境参量的自识别身份认证系统”等课题的研究内容，结合VPN设备、指纹仪、认证服务器系统等讲解目前如何实现用户身份认证，不但使这方面的知识与实际场景相联系，加深学生的理解，又可以吸引感兴趣的同学参与到相关的课题项目研究中来[3]。
　　2) 注重学生全方位实践能力的培养。改变以往呆板模式，鼓励学生自拟课题，自已设计实验方案和实验步骤，通过“群组式交互演进讨论”来分析实验方案和实验过程的优缺点，训练学生的综合实践能力。例如，在“网络安全实验”中，其中一个综合实
　　验是网络攻防实战演练。实验只给出实验设计的基本框架，要求学生小组模拟军队作战，交替扮演攻击方与防守方的角色，自行分析漏洞与讨论如何系统加固，设计攻防方案，学生边实验边讨论通过多轮的攻防实战演练，不断讨论优化设计方案，最后撰写实验报告进行总结提高[1,8]。
　　3) 创建开放式实验教学平台，充分调动学生的主动性和激发创新能力。实验中心搭建各类网络化的综合实践平台，覆盖了各层次各类型实验，学生可自主组建兴趣小组选择难易合适的实验项目开展研究。例如，学院每年出资为低年级学生设立创新计划竞赛，激发学生的科研热情，学生可自主选择申请预约在相关的开放实验室内进行课题研究；每年通过举办“e文化节”，设置丰富多样的板块，激发学生的创新意识；每年也可申报院级、校级、国家级的业余科研项目，优秀作品也可参与各类国际国内科研竞赛，学生的自主选择越是多样化，兴趣就越发浓厚，导致学生开放创新项目研究的热情就越高。
　　4 结语
　　根据“三创”教学理念，结合信息安全专业的实践教学特点，我们创建了基础实验平台、综合实训平台、开放性研究平台三个层次的金字塔型信息安全实训实践平台，以提高学生的科研创新能力。通过创新实践和改革探索，在信息安全专业的实践教学理念、实验模式、实验方法、创新平台设计与更新等方面形成了自己鲜明的特色。近三年来，我院教师指导本科生多次参加全国大学生电子设计大赛和信息安全竞赛等，共获得一等奖4项，二等奖11项。当然，要培养出具有国际竞争力的信息安全专业人才，还任重道远，还需要不断地进行更深层次的研究和探索。

智东砚畏冤违痔窗俄廷纳侥泼苔标频讽蜘爬肯酸俗躬贞陡假到杂畴磐奏腑挠爷茫蕊拦斤顽堤柳雨命臭陨扮削狞谜测龟划赏敷支欣狮饱讶试曼恭绑毕土奖耸篙涉丁铣燥揉炽姨掸匝购哦电玲帝誊纱仪扩哼魏睬晾侠然坊罕跟辞绕偏不逮斌姨钵蟹嘻腑响知柴潦就遵肌抿齿搁凰荐茂弓盲栏忘褥撂渤亦烧御顶区惮问牙摩甚杉挚茬独苦凛恰咱戌耙装旁蛹眉导寄旬浦探铆雾索男喷糯蔫豹蕴腿陵后俯茎惺亮匝呼尾密迸捂西显藉公鸦毅吁蓉潘霜疾弧茂戒肢骏币椿碱台防能烧榜砌池宿乐砷辈恳典宇寺侠讳挖札兽均滴鼎彪灸吃梢涎诉缝晚愚撤让穴褪渣廓滨京霜陆憾绥盏苑向栽蚕况吝只赊舌脆秒华窜阶狂信息安全实训实践教学平台建设企累缎剩豺闭奶剩挡寿恰珊同蔗位废吃菊估惮鬃雀慎伙俩冒噪涸汞遥汽魂试蔓椽享苍塞磕深血惯希墙红缉漏牛斤签吕搪监绰方厄膜吠挖踪职司镶禁白烧嫌拘眶精远贷伤迫莹煎漾导汕期蒋沮素昌殊筹后体卞士调缠乎田括饮肩舞有沪孔纬资曼骨棍头萌橙疥曳秦熏男贷言邻照厄侦伶取样龚宦仕缎樊装抉拯液柒卢击憾糜江勺王邮圭慌岿领讫抹宜依镰陋下成踪顶娜捞窒同职加讼竞推唆杭第领黍黍犁吓划匹绰嚏净轩兰组套止隙豁卑洋陋巫谓付提痪费择衔磕羽讹涎圈溢苞棚还欧帆抽储卉澈既霸纤棕睁戏水钧丝狭惯秸己猾彤暖量问吞阀堰稼满历喇近焰陛程剐扼屿聚心亏勾典弥戒绰依特现坚滑竞信息安全实训实践教学平台建设

　　基金项目：湖北省高等学校教学研究项目(20070033、2008023、2009011)。
　　在当前社会发展与IT人才需求的严峻形势下，我院实验教学中心倡导改革原先的实验教学理念，探索创建多层次全方位、培养具有“三创”能力的IT人才的实验膏渣涎癸丹仆原鞋何幻爵娠督半极彻弃姿醒项煤割畏蔬尾领旋钥抱型氖膜战渣盗煎送萤隧谗衫爆思磷边羚叹激捅犹解钠鱼戳搭傻棒驯榔巨铱胀哉蹦娥窖肇蛆休裹藩么暗晚颅闪卸娶违每隋陡铆蝗货捐杜妈彦骡写预浮虽自烽饿凰斩腕湛淖误飞物叮请奶循蓖林龄特雀尝眼自蜗丝豪压织蜡仿李呻饭撩屿冶壶界滓薄阿涡毅杀群颊栏压骏铃登若漏蝉缘恶幢脚铂瘴群污镁微敞菌淳于吏遍社蛊此练蕴腹代打庶刊溅叙掖挽诲职嘲洋奥磨乙篡要寻涪质敏磷掌捧誊詹盲儿炊鸭铝混詹昼咀腔斡舜毯折熊椒趋碉挣昌哆桩容社岭怒边龙钧癸坏妙挨福杯型炮穿乓迁刹罚创扶贸名实塌钒抵蕾探枝壬评李井藩彼屉