网络安全教学范文

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【中图分类号】G623.58

【文献标识码】A

【文章编号】1672-5158（2012）12-0070-01

1、教学方法的改进

网络安全技术确切的说应该是一门理论与实践相结合的课程。本人认为其目标不应该仅仅是培养高级的网络技术全才，而是把重点放在使大部分学生了解网络安全技术，能够在生活和工作中解决遇到的安全性问题，培养社会需要的基本性网络安全^才。网络安全对于很学生来说是一门新课程，采用何种教学方式让学生能够更好的学习好网络安全，掌握基本的网络操作是值得深思的问题。现在很多高校办公条件较以前有了很大的提高，不再使用传统的课堂授课而是采用多媒体教学。多媒体教学与传统的教学相比，具有直观性、趣味性，能够充分调动师生的配合性、创新性，也能够更容易地使学生完成对教学难点重点的掌握，以达到教学目的的完成。这确实是一个不错的教学方法，但是虽然多媒体教学比传统的教学有很多的特点和优点，但是现在—些高校对多媒体教学走人了误区，比如多媒体教学唯一化、课件教案化、实验板书也课件化。多媒体教学再具有优势也不应该抛弃原有的黑板教学，更不应该将实验课搬到多媒体教室里。黑板是课堂教学中使用最多的教学工具，利用黑板教学能够应对问题产生的临时性、具有灵活方便的特点。比如我们在讲授黑客利用反弹攻击非法侵入他人计算机时，我们利用多媒体教学里的图形动画演示给学生，如果有学生提问，为什么被动模式不会产生反弹攻击。我们这时就可以利用黑板生成一个新的图形来给学生讲解。我们知道学生掌握知识的来源除了教师的讲授外，另—个重要途径就是学生亲自动手实践，所以实验课在网络教学中必不可少。比如我们讲利用空链接跳板进行远程控制攻击时，学生明白了大体的操作流程但不等于学生掌握了具体的操作。在实际操作时还要涉及到防火墙问题，IPC$是否可用，远程控制的3389端口是否打开等实际存在的问题。当然实验教学也不能完全替代多媒体及板书的理论教学。这三种教学方式应该相互结合使用，具体使用那种应该根据不同的教学内容需求采用不同的教学模式，才能帮助教师更好的完成教学任务。

2、适当更改教学内容。提高教师教学水平

篇2

作者简介：廉龙颖（1981-），女，辽宁庄河人，黑龙江科技学院计算机学院，讲师。（黑龙江 哈尔滨 150027）

基金项目：本文系黑龙江省高教学会“十二五”教研课题（课题编号：HGJXH C110918）、黑龙江科技学院青年才俊资助项目的研究成果。

中图分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）05-0092-02

网络化教学已成为各国教育改革和发展的重要趋势，它具有突破时空的限制和实现资源共享的基本特点，能够实现以学习者为主体的主动式学习和协作式学习。利用网络教学平台，搭建学习、实践、测试、交流、管理等教学环境，充分发挥学生的主动性、积极性、合作性和创造性。网络化教学正逐渐被教学群体广泛认同，在使用量的横向上和应用水平的纵向上，均潜在着不可估量的发展空间。

“网络安全”课程是计算机专业的主干课程。本课程几乎涉及网络应用技术的各个层面，如计算机系统安全、网络硬件安全、网络服务器安全、网络应用软件安全和网络数据安全，是学生从事网络管理工作应具备的核心能力之一。黑龙江科技学院“网络安全”课程由理论课和实验课两部分组成，理论课36学时，实验课12学时，共计48学时，学生仅仅依靠课堂上的学习，远远不能满足实际需求。因此，在“网络安全”课程教学中采用面对面教学与网络自学相结合的方式，尝试把“网络安全”课程教学从课堂延伸到课外，充分利用现代信息网络技术彰显网络安全教学的最大效益。

一、网络化教学研究过程

“网络安全”课程组将网络化教学应用于“网络安全”课程的过程如图1所示，分为四个阶段：研究、建设、实施、改进。“网络安全”课程网络化教学过程是一个循环的研究过程，通过教师对“网络安全”课程教学平台建设的研究，提出教学平台建设方案，并自主设计和开发“网络安全”教学平台，通过对网络化教学的具体实施，总结出这一教学方式存在的不足并进行进一步的改进。

二、“网络安全”课程教学平台建设研究

在“网络安全”课程网络化教学研究中，通过教学平台的建设，实现提供完善的教学功能和友好方便的教学服务，是网络化教学的重要基础。平台设计重点体现“网络安全”课程“三优三强”的人才培养模式，即优化教学方案、优化教学内容和优化教学方法，以及学生综合素质强、创新能力强、实践能力强的教学体系。教学平台以该课程的专题式教学资源作为设计思想，以课程理论内容和实验项目作为设计范例，目标是建立基于网络的“网络安全”课程学习平台，学生可以利用校园网或互联网进行理论知识的学习和实验内容的实践，不受课堂时间和空间的限制，在课堂教学内容的基础上进行选择性和扩展性学习，更好地理解和掌握网络安全知识。

“网络安全”教学平台主要实现在线课程、教学信息、师生交互等功能，也可以看作是一个由教师、学生、教学资源与教学环境四者之间持续相互作用的在线学习管理系统。网络教学平台的主要特征是：教学个性化、实践网络化、学习自主化、活动协作化和管理自动化。如图2所示，“网络安全”教学平台分别构建了课程学习平台、实验强化平台、练习自测平台、互动交流平台以及管理监控平台，实现了课程内容的在线自学、实验内容的小组协作、练习测试的自我考核、学生教师的双向交流以及对教学质量的有效监控的功能。

三、网络化教学实施过程研究

网络化教学不能理解为只是一种网络教学平台建设，更不能只是把教科书等教学资源搬到网络上，而应该是在网络教学平台建设基础之上，在现代教育理论指导下，充分利用网络化教学对现行教学体系进行全方位改造，从而大大提高“网络安全”课程教学的质量和效果。研究如何将面对面教学与网络教学进行有机结合，真正提高“网络安全”课程的教学质量，提高学生解决网络安全问题的能力，是“网络安全”课程网络化教学改革的核心内容。

1.建立一体化教学体系

为更好地将面对面教学与网络教学有机结合，本校采用“课堂教学精讲、网络教学精练”的方式构建“网络安全”课程一体化教学体系。

课堂教学包括理论课教学和实验课教学两部分，在课堂教学中，教师要对教学内容进行全方位筛选，选择“网络安全”重点知识设计成教学专题，并且为每一个教学专题设计一个实践演示项目，例如计算机病毒专题、Unicode漏洞专题、SQL注入攻击专题等，利用有限的课堂教学时间对这些专题内容进行精讲。

网络教学包括理论自学、实践自练和练习自测三部分。在理论自学部分，自学内容不仅包括课堂教学内容，还适当地选择课堂教学中没有涉及的网络安全知识，例如无线网络安全、数字签名等，这些教学内容作为对课堂教学内容的补充，由网络教学来承载。在实践自练部分，练习内容由课堂演示项目和实验课项目两部分组成，学生可以利用教学平台对这些实验项目进行多次强化练习。在练习自测部分，练习和自测内容都选自网络安全工程师认证考试试题库，学生通过练习和自测，不仅可以巩固和复习课程内容，同时可以为将来参加网络安全工程师认证考试打下坚实的基础。

2.改革教学方式

全面实施网络教学，需要更新教学理念。对传统教学方式进行改革，鼓励学生利用网络教学平台主动学习、自主学习。在传统面对面教学中，教师是课堂的主体，学生只能被动地接受知识，但学生与学生之间是存在个体差异的，不能保证每名学生都可以在课堂上理解和掌握所有教学内容。但在网络教学中，学生将成为课堂的主体，学生的学习会更加自由和轻松。课堂教学内容掌握较好的学生，可以选择更深一些的网络安全知识来进行网络自学；而对课堂内容还没有完全掌握的学生，可以选择课堂内容来进行网络复习。

3.改革考核方式

在考核方式上，本校摒弃了“期末一张试卷决定学生成绩”的考核方式，不再把教师的单方评价奉为标准，而是提倡学生进行互评和自评。具体考核方式是：教师对学生成绩评定占40%，小组同学间的互评成绩占30%，学生对自己网络自学成绩评定占30%。考核方式的改革，可以多角度全面客观地考查学生对网络安全知识的掌握程度，同时有利于培养学生的自主学习和协作学习的能力，使其养成良好的主体意识，最终激发其自主学习动机。[1]

4.改革交流互动方式

网络教学应该以交流互动为核心，构建充分发挥学生为主体的教与学的网络学习环境。传统课堂的交流互动包括课堂提问、课上讨论以及课后答疑等方式，这些互动方式存在教条化、模式化的缺点，而网络教学可以大大拓宽交流互动途径。网络教学中的互动不仅仅局限于“学生和教师”、“教师和教师”以及“学生和学生”之间进行的在线交流和互动，还包括学生与教学资源、教师与教学环境等方面的互动。教师可以根据学生的反馈情况调整教学行为，学生可以下载或上传教学资源，这些互动方式可以真正实现师生之间的交流，从而提高学生的学习兴趣和主体意识。

四、存在的问题及改进措施

本校通过对“网络安全”课程网络化教学的具体实施，发现网络化教学存在学生网络自学情况差异较大、个别学生参与积极性不高的问题。通过管理监控平台的数据统计，74%的学生能够保证网络自学课时，而且能够经常在线与教师和同学进行交流；19%的学生网络自学课时较少；7%的学生从来没有登录过网络自学平台。因此，本校在下一步“网络安全”课程网络化教学研究中，采用调查问卷的形式来调查学生不参与网络自学的原因，根据了解的情况，安排教师采用个别化辅导形式，鼓励和推进网络教学，确保每位学生都能够亲身体验网络化学习。

五、总结

本校利用校园网开展“网络安全”课程网络教学，丰富并补充了传统的面对面教学形式，为学生营造了多维交互的在线学习环境。实践证明，基于网络教学平台的“网络安全”课程网络化教学可以非常明显地提升学生学习的动机和兴趣，增强学生小组协作学习的自主能力，并在一定程度上弥补课堂教学的遗漏和不足，使“网络安全”课程教学更加系统，更加完善。[2]在此研究基础上，还需要进一步分析网络化教学在“网络安全”课程教学中的应用效果，探讨如何充分发挥网络化教学的特点和优势，通过网络化教学在教育中的应用体现和提升其价值。

参考文献：

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1引言

进入21世纪,随着信息技术的逐步普及和发展,信息安全问题也日显突出。如何确保信息系统的安全已成为全社会关注的问题。国际上对于信息安全的研究起步较早,已取得了许多成果,并得以推广应用。目前国内已有一批专门从事信息安全基础研究、技术开发与技术服务工作的研究机构与高科技企业,形成了我国信息安全产业的雏形,但由于国内专门从事信息安全工作技术人才严重短缺,阻碍了我国信息安全事业的发展。在国家教育部门的宏观指导下,我国在一些高校已经设置了本科、专科信息安全专业,我国信息安全学科建设已经拉开序幕。

网络安全基础是一门具有普及性意义的实践性很强的课程,是信息安全专业中一门非常重要的课程。通过学习要求学生具有全面的信息安全专业知识,使得学生有较宽的知识面和进一步发展的基本能力;使学生具有本学科科学研究所需的基本素质,为学生今后的发展、创新打下良好的基础;使学生具有较强的应用能力,具有应用已掌握的基本知识解决实际应用问题的能力,不断增强系统的应用、开发以及不断获取新知识的能力。该门课程对实践操作要求较高,因此如何安排好实验环境、选择合适的实验工具软件对学好这门课程显得十分重要。

2实验环境的建立

通常具备条件的大学应该建立相应的信息安全专业实验室,专门用于信息安全相关课程的学习和实践,来完善和加强理论知识。而无法建立专门的网络安全实验室的学校就要利用现有的条件来完成课程实践部分内容的传授和学习。由于在课程实践过程中,会涉及大量的实验内容,这些内容大部分都是与网络攻击与防范有关,因此为避免影响实验室的正常运转,不能直接在现有的环境下进行。这就需要以现有的普通计算机实验室为基础,建立专门用于网络安全实验的环境。利用虚拟机软件建立虚拟实验环境是一种有效且实用的方法。

常用的虚拟机软件由VirualPC,Vmware等。这里主要介绍一下VMware虚拟机软件。VMwareWorkstation是VMware公司的专业虚拟机软件,可以虚拟现有任何操作系统,而且使用简单、容易上手。在现有的实验室人手一机的环境下,利用该软件组建一个小规模的双机实验环境,在课程实验的过程中,由物理机充当攻击主机或客户端,虚拟机充当被攻击主机或服务器端,这样既不会影响现有的实验室配置,又可以完成课程的实验,是一种有效的方法。

VMwareWorkstation软件的完整安装过程如下:

1.建立一个新的虚拟机,利用软件的安装向导创建一个新的虚拟机并选择在该环境下要安装的操作系统;

2.配置安装好的虚拟机:设置虚拟机磁盘容量,内存的大小,网络连接方式等;

3.配置虚拟机的网络,这部分比较重要,是整个安装过程的重点和难点。虚拟机的三种网络连接方式如下:

(1)Bridged模式(VMnet0):桥接方式,结构如图1所示。

相当于在计算机上搭建一个虚拟网桥,如果物理机上有网卡(IP地址固定),而且位于一个物理网络,可以使用该选项。虚拟机通过虚拟网卡直接和外部局域网相连,有自己的IP地址,和物理机所在的局域网处于同一个网段,在外部看来,虚拟机和物理机地位相等,物理机和虚拟机都使用本地连接。

设置方法:将虚拟机的TCP/IP属性设置为与物理机的TCP/IP属性在同一物理网段即可。

(2)NAT(VMnet8):网络地址转换方式,结构如图2所示。

虚拟机使用本地连接与物理机的VMnet8之间通信并连接到外部网络,用此方式连网的话可以不必与主机真实网卡的地址在同一个网段中。设置方法:将虚拟机的本地连接为自动获取即可。

(3)Host-Only(VMnet1):仅为主机网络,结构如图3所示。这种模式是一种封闭的方式,适合在一个独立的环境中进行各种网络实验。这种方式下Host主机的“网络连接”中出现了一个虚拟的网卡VMnet1(默认情况下)。和NAT的不同的是:此种方式下,没有地址转换服务。因此这种情况下,虚拟机只能访问到主机,不想和外部网络连接,只与物理机之间搭建一个虚拟专有网络,则使用该项。

设置方法:将虚拟机的IP地址设置为与物理机VMnet1的IP地址为同一网段即可。

在实际教学的过程中,根据课程内容的不同可以灵活的选择虚拟机的网络连接方式来完成实验。

3实验工具的选择

在课程的教学过程中要培养学生学习信息安全方面的基本理论和基本知识,要使学生既有扎实的理论基础,又有较强的应用能力,因此要选择合适的教学内容和实验工具。在教学内容中以网络安全的基础知识为主。课程主要的学习内容包括:网络安全的基本框架;网络安全体系结构;密码技术;计算机扫描技术;网络攻击技术;入侵检测技术;计算机病毒及反病毒技术;防火墙技术;WWW安全;E-mail安全等知识。实验工具也是学习课程的一个重要辅助手段,可以帮助学生迅速有效的掌握所学的理论知识。根据课程的实际内容选择相应的实验工具,这里根据网络安全基础课程的内容分成几个部分分别介绍一下在学习实验过程中用到的实验工具。

(1)网络安全基本框架和体系结构部分实验以网络命令和数据包捕获为主。网络命令主要是让学生熟悉一些网络测试基本命令的使用。数据包捕获部分使用工具软件Sniffer让学生了解网络体系结构中网络层与传输层中信息的传输情况。Sniffer是利用计算机的网络接口截获数据报文的一种工具。使用该工具把网络中传输流动的数据报抓下来,然后查看并分析其中的内容,得到有用的信息。

(2)密码技术中除学习基本的密码算法之外,实验工具可以选择PGP软件。PGP加密软件是美国NetworkAssociateInc.出产的免费软件,可用它对文件、邮件进行加密,该软件采用的是由对称加密算法(IDEA)、非对称加密算法(RSA)、单向散列算法(MD5)以及随机数产生器(从用户击键频率产生伪随机数序列的种子)组成的混合加密算法,可以帮助学生加深对密码理论知识的学习和掌握。

(3)计算机扫描技术则通过一些常用的端口扫描工具的使用来让学生了解如何通过端口扫描来收集目标主机的信息、漏洞。工具软件可以选择SuperScan、X-Scan之类的扫描软件。

(4)网络攻击技术部分介绍一些常见的网络攻击与防御方法。如木马攻击与防御选择不同类型的比较常见的木马工具如冰河、广外男生、灰鸽子等来进行攻击和防御,让学生通过实验了解木马程序如何对目标进行攻击以及如何清除木马的方法;DDOS攻击则通过SYN-FLOOD、UPD-FLOOD等工具了解拒绝服务攻击的过程和预防。

(5)入侵检测技术则通过使用SessionWall工具了解入侵检测的基本过程和原理。SessionWall是ComputerAssociates公司的入侵检测产品。可以自动识别网络使用模式,特殊网络应用,并能够识别各种基于网络的入侵、攻击和滥用活动,可以对网络安全事件进行监听、对事件进行侦测、提前预警、在侦测出不正常的网络行为时,可自动发出处理动作、记录统计报告等。

(6)计算机病毒及反病毒技术则选择最新的病毒或由学生根据实际体会来对病毒的危害、处理方式进行学习。并选择瑞星杀毒软件来学习防病毒软件的安装和使用。

(7)防火墙技术由于实验环境的限制选择个人版防火墙如天网防火墙或瑞星防火墙来完成实验,通过实验要求学生掌握防火墙的基本设置。

(8)WWW的安全则主要以Win2000系统的Web服务为例来学习Web服务器和浏览器的安全配置以及如何启动SSL通道获取数字证书来保证站点安全的整个设置过程。

(9)E-Mail安全部分主要通过对OutlookExpress客户端编辑软件的设置来对保证邮件的安全。OutlookExpress是微软公司的一个基于Internet标准的电子邮件和新闻阅读程序。它的邮件接收规则定义、邮件加密和签名等机制可以可以帮助用户发送和接收安全的电子邮件。通过该工具帮助学生学习关于电子邮件安全方面的知识,拒绝垃圾邮件和恶意邮件。

4结束语

信息安全是国家信息化健康发展的基础,是国家安全的重要组成部分。国家对信息安全人才的要求也是极其迫切的,这就要求高校能够更好的培养信息安全方面的应用型人才,培养能利用所学知识解决具体问题的人才。网络安全基础课程是信息安全专业的一门基础课程,如何更好的完成网络安全基础课程的教学,让学生尽可能的将所学知识有效的结合到实际应用中,根据所学知识解决具体的安全问题,是该门课程要解决的主要问题。本文从教学实践出发,讨论了信息安全基础课程的教学过程中实验环境的建立、实验内容和实验工具的选择。对如何更好的完成网络安全基础课程的教学进行了探讨。

参考文献:

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中图法分类号：G642.0 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）35-0097-02

1引言

信息时代离不开计算机网络，网络安全是计算机网络的基石，深远地影响着信息时代的发展，目前我国互联网面临着来自方方面面的安全威胁，迫切需要高校培养出大量具备网络安全知识的高技术人才。因此网络安全课程有着很强的现实需求，本文着力探讨提高网络安全课程教学效果的方法。

2 课程现状及存在的问题

网络安全课程是我校网络工程专业四年制本科的专业选修课，它的先修课是计算机网络，网络安全课程也是进行网络规划与设计、网络程序设计、网络管理与维护等相关专业课程学习的基础。本课程安排在大三的第一学期，共48学时，其中讲课部分32学时，实验部分16学时，课程主要围绕网络安全体系结构、对称加密、非对称加密、数字证书、IP安全、web安全和防火墙等内容展开，介绍了主流的安全策略和技术，目的是使学生具备实现网络系统安全的能力。

目前网络安全课程在教学过程中存在以下比较突出的问题：

（1）网络安全课程的核心内容是关于各种安全协议的讲解，这些协议普遍比较复杂、抽象，难于理解，比如IPSec、SSL、SET等协议，学生在学习时往往觉得缺乏直观感受且内容枯燥，导致学生难以表现出强烈的学习兴趣，课堂教学效果不理想，学生对知识的记忆不牢固，概念理解不准确，在具体应用时更是显得无从下手。

（2）网络安全课程理论深度较深，其中涉及很多加密算法，比如常见的对称加密算法有DES、RC4和AES等，非对称加密算法有D-H、RSA和ECC等，这些算法是加密的核心，也是整个网络安全的基石，但这些加密算法中有很多都是建立在数学难题上的，学生在理解其原理时，往往存在畏难情绪，不愿深究其原理。

（3）网络安全课程实验内容陈旧。网络安全一直处于动态变化中，网络系统中不断有新的漏洞被发现，网络的攻防技术更新很快，而网络安全课程的实验内容设置普遍陈旧，缺乏新意，实验课时总体偏少，不利于学生通过实践来理解网络安全的内容。

3 网络安全课程教改方法

为了解决以上问题，改善教学效果，提升学生对网络安全知识的掌握，下面谈几点网络安全课程教学改革的思路。

（1）提高学生学习兴趣

提高学生学习兴趣，是所有课程都在追求的目标，但在具体实践中却往往是知易而行难，说起来容易做起来难，特别是在网络安全课程的教学实践中，如何提升学生的学习兴趣，是高度考验教师授课技巧的事情。

要提高学生学习兴趣，首先是要建立良好的师生关系，要让学生认可老师，发自内心的尊重老师，这是一切的基础，如果师生关系是紧张的，甚至对立的，则提升学生学习兴趣就空谈，建立良好的师生关系要求老师在整个教学过程中要特别注重把握细节，从走进课堂的那一刻开始，就应该像一个话剧演员登上舞台一样，时刻在意自己的一言一行，每一堂课都应该是精心设计的，力求完美。在教学过程中要注意尊重学生的人格，对学生的承诺应该言出必行，并对学生表现出足够的耐心和宽容，从细节中建立起良好的师生关系。

在良好的师生关系的基础上，对网络安全课程的某些内容进行特别设计，使其能贴近现实或增强趣味性，比如在讲述网络中传输数据的机密性、完整性、不可否认性时，笔者在教学中始终围绕某个男生想向喜欢的女孩通过网络表白时的细腻心态，以及女孩在收到表白时如何确保发送方的身份以及数据的完整性，展开论述，在课堂中取得良好的效果，学生的注意力始终被吸引着。再比如在讲述对称加密算法的发展历程时，可以增加二战时围绕德军使用的恩尼格尔玛的加密与破解的内容，向学生呈现人类历史上最为惊心动魄的加密与破解的攻防，使学生能够体验到网络安全的意义，从历史中汲取学习网络安全的动力。在讲述SET协议时，笔者从一个宅男在网购治疗灰指甲的过程中，不想无关的人知道自己隐私的心态讲起，描述了SET协议是如何保护消费者隐私的，既要实现购物信息和信用卡信息的高度关联，又要在整个购物过程中既不能让商家知道信用卡信息，同时也不能让银行知道订单信息。在《网络安全》教学的过程中，笔者使用了各种案例来提升学生的兴趣，进一步吸引了学生的注意力，取得了比较好的教学效果。

（2）任务驱动、自主式教学

传统的教学中，是以教师为中心，围绕教师的课堂讲述展开，学生被动的接受知识，很少能自主的参与其中，在网络安全课程中这种模式的弊端尤为突出，网络安全课程中许多的知识点比较枯燥无趣，难以让学生长时间保持注意力，而一旦学生分心以后，再想跟上老师的思路就会比较困难，导致一堂课快到结束的时候，经常发现只剩一小部分同学还在专注听讲，而大部分同学已经昏昏欲睡了，课堂效果非常不理想。

为了解决这个问题，笔者在教学中采用任务驱动、自主式教学，让学生自由进行团队组合，接受教师提出的任务并进行比赛，胜出方获得各种小奖励。比如在讲解RSA算法原理的时候，提前让学生根据自己的意愿进行自由组合，一起了解和学习RSA算法的原理，上课时由教师给出RSA公钥和加密的密文，让学生利用RSA的原理进行破解，攻破的团队获得奖励，很好的激发了学生自主学习算法的动力。再比如在讲解SSL握手协议的过程中，握手协议消息交换的过程是最为复杂的一部分，晦涩难懂，客户端和服务器之间将进行多次协商，中间涉及很多的细节，学生学习时很困难，而SSL又是目前互联网确保安全通信十分重要的协议，在互联网中被广泛使用，如何让学生能够深入细致的掌握SSL协议，对于网络安全课程意义重大，为此笔者在教学过程中自制了几套专供SSL协议使用的教具，将SSL握手协议中涉及的协议版本、加密套件、压缩算法、初始随机数和数字证书等要素，分别制作成小卡片，标识出来，并装在信封中交给学生，每组学生拿到教具后进行充分讨论，然后派两名同学上讲台分别扮演客户端和服务器端，用小卡片来展示SSL握手协议交换消息的过程，其它组的同学听讲并发现其中有无错误，演示结束后，各小组进行辩论，指出对方组在演示过程中的不足， 最后由教师进行点评，并对获胜方进行奖励。整个教学过程，学生完全参与其中，气氛热烈，情绪高涨，一扫平时的沉闷，在课堂实践中取得了非常好的教学效果，很受同学欢迎。

（3）实验环节

经过网络安全课程的学习以后，学生对于网络安全会有比较系统全面的认识，可以考虑让学生根据书本内容自行来设计实验方案，从而提高他们的兴趣，并进一步激发学生的创造力。首先让学生收集网络中攻击目标计算机的信息，进而入侵目标系统，最终在目标计算机上安装攻击软件并发起攻击。实验可以由学生自主上网寻找最流行的攻防软件工具，让学生实践去体验和比较这些工具软件的差别和特点，再由学生自主设计实验方案，按照需要来组织攻防过程，实验也可以让学生自己编写程序来验证某些加解密原理。这种自主式的实验对学生有较强的吸引力，提升了学生的实践能力。[2]

4结论

本文结合网络安全课程的教学内容和教学方法，在总结课程实践经验的基础上，阐述了网络安全课程在教学中面临的一些主要问题，并针对这些问题，介绍了如何提高学生学习兴趣的方法，探讨了采用任务驱动、自主学习教学模式的具体实施细节。从教学改革的实际效果看，这些方法可以有效活跃课堂氛围，提高学生的注意力，激发学生学习网络安全的兴趣。希望本文的研究能够对促进网络安全课程的教学改革有着积极的作用。

参考文献：

[1] 谢永，丁云正.基于 Witkey 模式的网络安全n程教学改革[J].科技广场，2010（3）：234-236.

[2] 傅彦铭，陈攀.以实验为中心的网络安全课程教学改革探索[J].软件导刊，2012（6）：192-193.

篇5

1引言

虽然网络安全课程实训具有很强的实践性，但是网络安全实训环境构建困难。由于现实网络环境具有规模大、复杂性强等特点，导致无法在实训室里完全构建出和真实网络相同的环境。另外，教学设计中存在的网络安全漏洞会产生非常大的风险，可能对校园网造成难以估计的后果。因此，网络安全的实践教学很难在真实的环境中完成。云计算的产生为网络安全实践教学提供了新的思路，即利用虚拟仿真技术开展网络安全课程的实践教学。本文在江西信息应用职业技术学院现有的软硬件条件下，研究基于云计算的网络安全虚拟实训教学平台实现技术。

2研究意义

随着互联网的发展，网络安全问题层出不穷，网络安全技术研究成为了当前热点，网络安全人才短缺问题也亟待解决。高职院校是应用型高技能人才培养基地，实践教学尤为重要。但是，高职院校网络安全类课程的实践教学往往带有一定的破坏性，甚至威胁了校园网安全，因此网络安全课程实训一般都是在真实的物理PC机中安装虚拟机，如Virtualbox、VMware等软件。如今云计算技术日益成熟，应用越来越广泛，如果把云计算提供的各种软硬件资源虚拟化、网络存储、负载均衡等技术，运用到网络安全实践教学中，就可以改进网络安全课程实践教学方式，节约部署网络安全实训环境的时间，有效提高课程教学效果，降低软硬件投入成本。例如，将网络安全实践教学所需要的网络工具软件、各种不同的系统镜像、模拟攻击环境放到一个云平台中。基于云计算的网络安全虚拟实训教学平台建设的研究意义重大，不仅可以提高网络安全课程教学质量和教学水平，而且有利于增加课程任课教师与学生之间的互动，从而切实、有效提高学生分析问题和解决问题的能力。

3基于云计算的网络安全虚拟实训教学平台的实现技术

本系统应用OpenStack云平台设计、搭建网络安全虚拟实训教学平台。OpenStack是开放源代码的云计算管理平台，由美国国家航空航天局（NASA）和RackSpace合作研发，由Nova和Swift两个主要模块构成，覆盖了虚拟化、服务器、操作系统和网络等各个方面。网络安全虚拟实训教学平台以开源云计算项目OpenStack平台为基础，应用了OpenStack模块中多项服务。第一，OpenStacknetwork。网络管理服务，提供网络连接和管理服务。第二，OpenStacknova。计算管理服务，提供计算资源调派，实例化虚拟机。第三，OpenStackswift。对象存储服务，为Glance提供镜像服务，包括靶机镜像库和攻击机镜像库。第四，OpenStackHorizon。控制台服务，以Web的形式提供对所有节点的服务管理。本例中将其改进为网络安全虚拟实训教学平台的一个功能模块，用于Web界面部分操作。本系统主要在控制服务器和服务器节点安装Linux操作系统，服务器节点安装OpenStacknova组件和OpenStackswift组件，靶机镜像库和攻击主机镜像库安装与之相关的OpenStackGlance组件。平台利用Openstack控制服务器管理相关的服务器节点，根据镜像服务器中的镜像建立虚拟靶机和虚拟攻击机。平台首先根据OpenStacknetwork提供的虚拟网络、端口等虚拟网络服务，创建和配置相应的虚拟网络，实现系统的控制服务器、节点服务器、镜像服务器之间的通信。其次，根据实训教学需求配置和管理虚拟节点，并完成网络安全虚拟实训教学体系的搭建。

4基于云计算的网络安全虚拟实训教学平台中靶机和攻击主机的配置

篇6

计算机网络安全教学本身受制于短暂的教学周期，且其常常会涉及到大量略带抽象性和逻辑性的知识概念，使得学生在学习和实践运用的过程中经常会存在理解障碍等问题，影响了教学效率与教学质量的优化和提升。为此，教师开始尝试在计算机网络安全教学中灵活运用虚拟机技术，通过高度还原和逼真模仿真实的网络环境，从而可以进一步强化学生的实践体验，从而帮助其达到内化所学知识内容的重要目的。

1计算机网络安全教学现状分析

计算机网络安全教学的根本目的在于在帮助学生正确认识网络环境的基础之上，加深对计算机网络安全知识的理解与认知，并且能够掌握基本的维护计算机网络安全的技能，从而在日后的计算机使用当中能够有效避免其受到木马病毒、恶意程序等攻击。由此我们不难发现，计算机网络安全教学对实践性有着极高的要求，但事实上，由于受到教学条件的限制，学校中实验室数量比较少，而学生在上机操作时教师也很难进行统一管理，使得目前的计算机网络安全教学实践性表现略有不足。同时受到考试等因素的影响，在实际教学当中教师也更加侧重于基础理论知识的讲解与教学，使得计算机网络安全教学存在明显的“纸上谈兵”的现象[1]。

2虚拟机技术的简单介绍

2.1基本内涵

虚拟机也被称之为逻辑机等，指的就是一种虚拟的主机。而虚拟机技术指的就是利用模拟的方式实现对主机的高度还原，构建出一种可以进行实践操作的虚拟系统技术。为了能够更加具有逼真效果，虚拟机需要同时具备真实的计算机软件环境，同时也需要各类虚拟硬件设备作为支撑。以VMware为例，其作为虚拟机软件中的一种，可以通过占用同一台计算机的部分内置存储即可实现多台虚拟机的同步模拟。也就是说，多台虚拟机均可以同时在一台计算机中完成运行，并且在实际运行虚拟机的过程中，操作系统之间互不干扰具有良好的独立性，一旦有联网需求，随时可以将多台虚拟机并入其中[2]。

2.2重要作用

针对在当前计算机安全网络教学当中学生上机实践次数比较少、教师难以统一管理的问题，虚拟机技术无论是虚拟机的运行还是构建均无需分别在各个计算机中完成，这也使得学校能够有效节省一大笔用于建设建设实验室的资金。而教师在教学网络当中并入多个虚拟机，构建起一个完整的联机系统可以实现统一管理学生的上机操作行为。另外，虚拟机系统实际上只是计算机硬盘中的某一部分文件，因此如果收到病毒感染或是恶意程序的攻击，通过删除源文件即可有效解决，加之其在连接至计算机网络之后能够与实际计算机之间进行信息的交流访问，因此对于优化计算机安全网络教学具有十分重要的帮助作用。

3虚拟机技术在计算机网络安全教学中的应用及注意事项

3.1合理设置虚拟机数量

教师在计算机网络安全教学中运用虚拟机技术，首先需要结合实际情况合理设置虚拟机的数量，避免出现对硬件资源造成过度占用的情况。通常情况下，普通的实训教学内容通过两个虚拟机即可完成，如果设置过多的虚拟机数量，将会使系统运行速度被迫减慢。另外，需要根据实际主机安装的系统，将其同样安装在虚拟机当中，并安装好相应的虚拟软件；最后教师需要利用网络桥接等方式将虚拟机联入教学网络当中，使得其能够更好地对计算机网络环境进行模仿和再现，为学生的实验操作创造有利环境。而考虑到构建、运行虚拟机需占用的内存往往比较大，因此教师最后能够选择高配置的机房，避免操作系统出现卡顿等现象[3]。

3.2需结合具体教学内容

立足于具体的计算机网络安全教学内容，教师需要灵活传插运用虚拟机技术。譬如说在讲解黑客工具及其使用时，教师可以通过使用PPT等教学课件向学生讲解Y有关黑客使用工具的基础理论知识，包括工具的种类、使用危害以及基本使用方法等等，在此之后教师可利用虚拟机技术进行分步骤展示，从而帮助学生更加清晰直观地了解具体黑客工具的操作过程，并由此能够对黑客工具产生一个更加全面、系统的认知，而根据学生的实际掌握情况，教师可以通过适当使用重复或是回放等功能，对某一步骤进行重点讲解，使得教学能够更加具有针对性和实践性。在此基础之上，教师可以积极引导学生结合自身的实际生活经验，谈谈应该如何应对黑客的攻击，使得学生能够不断调动其学习计算机网络安全知识技能的兴趣与热情[4]。

3.3与网络实验进行融合

在计算机网络安全教学当中涉及了大量的网络实验，而以往受到种种因素的限制教师在网络实验教学方面表现不足，不仅学生参与实验的机会和次数比较少，而且处于对网络设备的维修和管理等角度，往往需要学生以小组的形式进行多人连网实验，这在一定程度上也影响了学生独立完成实验。尤其是部分学习能力和实践能力比较弱的学生，在与学习能力、实践能力均比较强的学生为一组时，容易下意识对其产生依赖，无法实现独立学习。而教师通过使用虚拟机技术，在为学生模拟创造出几乎真实的计算机网络环境之下，学生可以单独完成实验。譬如说在黑客工具使用的网络实验当中，学生可以根据应用程序提供的虚拟机显示器，结合自身的兴趣等任意选择一种黑客工具对系统进行“攻击”操作，从而真切地感受到黑客对计算机系统以及网络安全环境的破坏影响，而之后教师只需要引导学生找到计算机当中虚拟机对应的相关源文件并将其进行删除即可使得计算机恢复原状，从而有效避免了因学生在实际主机当中进行黑客工具使用的网络实验，而导致主机系统或其他网络设备出现故障等问题。但教师在此过程中需要注意的是，在正式进入网络实验教学之前，需要提前设置好虚拟机的数量并进行启动，从而避免造成教学时间的无谓浪费。

4结束语

总而言之，虚拟机技术能够将真实的网络环境进行再现，使得学生可以通过在实体计算机上进行虚拟操作以及实例演示，进而实现将学习到的计算机网络安全知识与技能进行灵活运用，对提升学生的学习成效、优化教学成果等均具有积极的促进作用。尤其是在虚拟机技术的使用之下，用于设备维护等方面的费用得以有效控制，因此在未来，教师还需要在具体问题具体分析的理念之下，积极拓展虚拟机技术在计算机网络安全教学中的运用方式方法等，并尝试在其他和网络环境有关的课程中引入虚拟机技术，使其能够充分发挥出有效作用。

作者:谢芳 单位:湖南省石油化工技工学校

参考文献：

[1]孙爱梅，韩友兰，赵博.计算机安全技术实验教学中虚拟机技术的实践应用[J].计算机教育，2016.

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网络安全协议这门课程涉及的重要知识点包括：网络安全协议的基本概念、TCP/IP协议簇的安全隐患、在不同协议层次上的安全协议的原理和实现、不同层次安全协议之间的比较、无线网络安全协议的原理和实现、安全协议的形式化分析基本方法等。网络安全协议无论从教学设计、验证，还是如何有效地应用来看都非常复杂。即使所采用的密码算法很强大，协议依然有可能受到攻击。网络上的重放攻击、中间人攻击能够绕过对密码算法的攻击，非常难以防范，此外，攻击者还有可能利用安全协议的消息格式进行“类型缺陷（typeflaw）”攻击。由于网络安全协议的复杂性，在实际教学过程中，若只是由老师空洞的进行讲解，大多数学生往往很难跟上讲课的进度，进而失去对此门课程的兴趣。目前常用的网络安全协议包括PPTP/L2TP、IPSec、SSL/TSL、HTTPS、SSH、SNMPv3、S/MIME、、PGP、Kerberos、PKI、无线网安全协议（IEEE802.11i,WTLS）等。让学生通过实践教学活动，理解并掌握安全协议的理论及应用，并在实践中增强自身的动手能力、创新能力是本课程的主要教学目标。本课程的实践教学将教学内容划分为4个阶段，认知阶段、体验阶段、应用阶段及总结提高阶段。通过这4个阶段，使学生由表及里、由浅入深、由学到用、由用到创，全面掌握各主要协议的原理、应用及教学设计；同时，通过对4个阶段的划分，更好地满足不同层次学生的需求，使学生学得更深、更透，用的更顺、更广，其创新思路也更易被激发和实现。

2SSL协议的实践教学实施

2.1认知阶段

本阶段的实践教学内容是通过利用Wireshark抓包分析工具软件，获取SSL/TSL协议通信流量，直观地观看SSL/TSL协议的结构、分析SSL/TSL协议的建立过程。在访问222.249.130.131时，采用Wireshark抓取的部分通信流量，如图1所示。第7~9条消息，完成TCP的连接。客户端首先在某端口向服务器端的443端口发出连接请求，完成三次握手。第10~12条消息，客户端首先发送Client-Hello等消息，请求建立SSL/TSL会话连接；然后，服务器端发送Server-Hello、证书等消息；接着客户端发送ClientKeyExchange、ChangeCipherSpec等消息。第13~15条消息，服务器端发出的响应和ChangeCipherSpec消息，以及客户端发出应答响应消息。至此表明连接已准备好，可以进行应用数据的传输。第16条消息是由客户端发出的与另外一个服务器端的连接请求消息，与所讨论内容无关。这种情形，在抓包分析时，经常会遇到，不必受此干扰。第17~18条消息，客户端和服务器端分别关闭连接。以后再进行SSL/TSL连接时，不必产生新的会话ID，也不必交换证书、预主密钥、密码规格（cipher-spec）等会话参数。每一条消息都可以进一步打开，观看更细节的内容。ClientHello消息的内容是对相应的二进制的内容的一个分析解释，如图2所示。其他消息的格式和内容也都可以清晰地呈现，在此不一一列举。通过对SSL/TSL流量的抓取分析，可以很直观地让学生掌握如下知识点：（1）SSL/TLS协议是建立在TCP连接之上的安全协议。（2）SSL/TSL连接和会话的概念，以及连接和会话的建立过程。（3）握手协议的执行过程，各消息的先后次序，及消息的格式和内容。（4）重要的消息参数及其作用，如sessionID、数字证书、加密组件（Ciphersuite）、加密预主密钥（Premaster）等。需要说明的是，上述内容没有涉及客户端发送的证书消息，只能通过证书完成客户端对服务器的认证，没有服务器对客户端的认证。事实上，SSL/TSL是可以通过数字证书进行双向认证的。

2.2体验阶段

经过认知阶段的理论与实践学习后，需要让学生了解和掌握SSL协议应用在哪里？如何应用？可以有效防范哪些安全威胁？本阶段的实践教学内容通过配置IIS服务器中的SSL/TSL，为Web服务器和浏览器之间建立一个安全的通信通道，使学生学习和掌握SSL在Web的应用中的配置和作用，从而对SSL协议的应用有一个直接的感受和体验。学生完成IIS服务器中的SSL/TLS配置，首先需要完成CA的安装与配置[3]，用于数字证书的生成、发放和管理；然后，分别为IISWeb服务器和客户端申请、安装证书；最后在服务器上配置SSL，使客户端与服务器建立SSL/TSL连接，如图3所示。该阶段的实践教学，除加深学生对SSL/TSL的理解，还使他们学会了如何进行CA服务器的图3建立https协议的访问配置、Web服务器和客户端的证书的申请，以及CA服务器对证书的颁发、安装管理等。

2.3应用阶段

通过前2个阶段的实验教学，很好地配合了SSL的理论教学，使学生对SSL/TSL协议有了更深的认识和体验。本阶段的实验教学内容，将通过利用OpenSSL，实现一个简单的SSL服务器端和客户端[4]，使学生具备利用SSL/TLS协议进行通信的编程能力。OpenSSL是一个开放源代码的SSL协议实现，具有一个强大的支撑函数库，主要包括三大部分，密码算法库、SSL协议库和OpenSSL应用程序。OpenSSL提供了一系列的封装函数，可以方便实现服务器和客户端的SSL通信。该阶段的工作量较大，通常在教师指导下，由学生分组自行完成。（1）OpenSSL的编译安装。这一步骤涉及下载和安装多个软件，版本也各不相同。包括不同版本的Openssl、Perl、VC++等。一般建议学生采用自己熟悉的系统和开发平台，安装新版的OpenSSL。（2）VC++编译环境的设置。目前的参考资料大都基于VC++6.0，我们采用的是VisualC++2010开发环境。网上有许多现成的源代码，但一般很难编译、调试或执行通过。我们建议学生可以参考已有的源代码，但一定要通过自己的编译、调试、改正，得到满意的运行结果。（3）生成服务器和客户端数字证书。SSL可以通过数字证书实现服务器和客户端之间的双向或单向认证。我们建议学生利用OpenSSL的证书生成命令行工具，自行完成一遍。这一步骤若出现问题，将直接影响以后程序的顺利执行。（4）SSL/TLS编程。首先建议学生采用OpenSSL的BIO连接库，建立一个简单的服务器和客户端，仅能完成简单的TCP握手连接和通讯；然后，再加入SSL握手功能，实现一个真正意义上的简单的SSL服务器和客户端。SSL/TLS客户端和服务器端程序运行结果，分别如图4和图5所示。通过该阶段的实验教学，一方面使学生熟悉如何利用OpenSSL工具编程，实现基于SSL的安全通信；另一方面使学生了解和掌握OpenSSL在安全方面的广泛应用，最终使学生在毕业设计和未来工作中，有足够的能力提出和实现应用安全方面的解决方案。

2.4总结

提高阶段通过前3个阶段的实践教学内容，再结合课堂上的理论教学，学生对SSL/TSL协议的原理、实现和应用都有了较深的认识。由于有许多研究和实践活动受各种条件所限，不可能全部列入教学实践的内容，这个阶段的主要任务是让学生通过他人对SSL/TSL协议的研究和应用，了解SSL/TSL协议在实际应用中还存在哪些问题、如何进一步完善，其目的是训练学生具备通过别人的研究和实践活动进行高效学习的能力，同时也让学生了解一个看似成熟的协议，还存在一系列的问题，这些问题有的是协议本身存在的，有些是在实际应用中产生的。我们通过提出3方面问题，让学生去通过查阅相关资料，自己进行总结。①SSL/TSL协议的存在哪些不足？②将SSL/TSL协议与应用层和网络层的安会协议进行比较，有哪些优劣？③通过一个实际的SSL/TSL协议的应用案例，说明SSL/TSL在实际应用中还存在哪些局限，应如何进行解决？教师可向学生推荐几篇参考文献[5-6]同时鼓励学生自己查询更多有价值的文献。在此阶段，教师和学生不断进行交流和讨论，对学生提出的问题以及业内新出现的热点问题，教师要通过不断的学习和提高给学生一个满意的答案。例如2014曝出的Heartbleed漏洞，涉及OpenSSL的开源软件包，而该软件包被网银、在线支付、电商网站、门户网站、电子邮件等重要网站广泛使用，所以漏洞影响范围广大。学生们对此漏洞非常有兴趣，作为教师要尽快查阅有关资料，了解此漏洞的产生的原因、有何危害、如何补救等。此漏洞虽然是OpenSSL的开源软件包程度存在的问题所导致的，与SSL/TSL协议本身无关，但是该漏洞的出现，提醒我们即使协议本身是安全的，在实现协议的过程中仍可能出现不安全的因素，导致安全漏洞的产生。

3实践教学效果评价

实践教学方案的教学设计是否可行和有效，需要在实际教学过程中进行检验。该实践教学方案是在多年教学基础上不断总结而教学设计的，并已在2013和2014年度的网络安全协议课程的教学中进行了实施。我们根据学生的反馈、表现以及实际教学效果，对方案的内容、难度以及方法也做了相应的调整。在方案实施过程中，教师要多与学生沟通，对所布置的作业认真检查，关注并统计学生是否有兴趣、是否努力，学生的技能是否得以改善，学生完成的情况、学生的满意度等各项指标。从对各项指标的统计来看，大部分学生对该实践教学方案比较认同，也取得了很好的效果，其中有几位学生还在毕业设计中选择了相关的毕测试。上述文档将整个测试过程显性化，实现了对缺陷解决过程的监控，有助于学生明确缺陷状态，评估所报缺陷的准确性，完善现有图式，促成自我反思与实践反馈。测试所涉及的文档和源码都将编号归档，统一存放于配置管理服务器，归档的文档被冻结，不允许修改。这些文件记录了缺陷的整个解决过程，为后期分析问题、完善解决方案、改进工作流程、反思教学设计提供了重要依据。

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从表面上来看，“安全”很容易理解，但是在网络安全协议学习过程中，学生很难掌握“安全”的要点。之所以产生这样的问题是因为协议安全是站在攻击者角度来说的，包括掌握攻击者信息并和攻击方式，通过分析，做出合理假设。假设是在现实攻击途径上总结出来的，所以，对刚刚涉猎网络协议安全的学生来说协议安全是一个抽象的概念，并不能全面掌握其中的奥义。

（二）分析方法层面

安全协议一个最大的特点就是交互性，学生要在正确理解协议的基础上对基础安全方案进行运用，除此之外，协议之间的时序关系也是必须理解的，正是这种复杂的关系，协议安全分析像是被蒙上了一层纱。一些基于基础方案的网络安群，看似并没有什么问题，但是如果没有处理好消息时序的关系，也很有可能导致不安全。如果教师在教学过程中仍然采用传统的理论分析方法，根本不可能使学生对协议安全产生的深刻认识，特别是对一些复杂协议来说，这种方法是在欠缺有效性和科学性。如果能够将协议安全内容置于真实网络环境中进行讲解，学生看到的也只是表面，对于整个攻击过程还是无法理解，而且这种攻击实验不容易重复。由此可见，上述两种教学方式均不符合教学要求。因此，学校和教师的首要任务就是要研究出一个适合复杂协议、直观表达和协议分析的一个教学工具，并以增加学生实践机会、锻炼学生自主设计和分析能力为核心。笔者在多年教学工作中，总结出了符合教学要求的教学模式，该模式以软件房展的安全协议分析方法为手段。经过长期实践，学生对于网络安全协议的难点有了更加深入的了解，一些抽象化的概念逐渐清晰，有效克服了学生在学习过程中遇到的重重阻碍，教学有效性得到了保证。

二、教学方法

通过对本校学生进行调查发现，学生所面临的障碍主要有两点：一方面是安全性概念较为抽象，不容易掌握；另一方面就是分析工具的不完善。以仿真实验为基础开展网络安全协议教学能够有效克服上述问题。从本质上来说，这种教学模式将仿真软件和协议建模结合在一起，通过计算机就能够找出破坏协议安全的攻击途径，因此，在教学过程中，教师通过相应操作，就能够直观的向学生展示协议不安全的原因，还可以通过演示向学生说明为什么要将一些看似不重要的设计应用其中。该教学模式主要包括三个特点：第一，该教学模式采用了建模方法，能够直观反应出破坏途径等，因此对于初学者来说更容易掌握。该平台协议由时序模型表达，而传统的分析平台主要以形式符号为主，因此，对初学者来说比较难。第二，概念不再抽象化，而是变成了更加具象化的模型，这样学生就可以做到准确理解。学会凭借实验软件自己就可以进行观察，在亲自动手的过程中发现问题、提出问题。比如一些正确协议方案学生能够进行针对性修改，通过该平台对攻击仿真进行寻求，从而对自己的设计方案做出验证，同时可以明确方案存在的不足。对学生来说，是积累经验的最佳方法。第三，该平台采用了先进的分析算法，以坚实的理论基础为制衡，只要协议不符合安全目标，该平台都能够发现至少一处攻击途径，为分析结果的可靠性提供了保障。该教学模式并非理论式教学，而是一方面为理论分析提供验证途径，另一方面是引导理论的重要工具。传统教学模式中的理论分析不再作为重点，而是对仿真实验结果进行分析的一个步骤，并且提升了学生的学习兴趣、激发了学生的创造性思维。

三、教学平台设计

（一）建模

首先，协议本身建模。主要包括两个部分：一个是每条协议的组成结构，也就是我们通常所说的消息表达式，另一个就是消息时序。其次，协议安全目标建模。例如对身份认证协议的抗欺诈目标、密钥交换协议的抗欺诈性和保密性目标等。此类建模是针对协议类型而言的，所以在该系统内置地实现，在每次开展仿真分析实验前，对于具体协议，用户只需要完成第一类建模即可。该平台以时序图为基础，用以表达协议工作流程，并对界面进行图形化处理，更加自然，而且表达效果十分直观。

（二）分析

该平台的主要任务是寻找网络安全协议攻击途径。该系统内部具有一组基本的攻击模型，正是通过这个模型进行组合演算，从而对具体协议的供给链做出判断。如果存在供给链，需要继续计算，最终将其计算出来。

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中图分类号：TP393

文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2014）003-0128-02

0 引言

网络安全课程是目前高等院校计算机专业和其它信息技术类专业的一门专业必修课，该课程的教学目标是让学生深入理解和掌握网络安全技术理论和方法，能够利用理论知识解决实际应用中出现的网络安全问题。为了达到这一教学目标，课程内容的设置和讲授非常重要。如果课程内容偏重理论，就会削弱对学生专业技能的培养，造成学生对该课程听不懂、不会用的现象，进而使学生对网络安全课程的学习失去兴趣。同样，如果课程内容偏重实践，就会导致学生对所学的理论理解不深，无法在实际应用中很好地分析问题并解决问题。

理论与实践相结合是高校教学的一贯宗旨。但是，很多院校的网络安全课程却由于网络实验设备紧缺、网络安全实验平台难以搭建而使课程的教学停留在理论阶段，理论与实践难以结合。为解决网络安全教学中理论与实践脱节的问题，提出了利用虚拟机和模拟器搭建一个虚拟的网络安全实验环境，其中包括网络安全实验所需要的各种网络设备，如路由器、交换机、防火墙、IPS、服务器等，通过使用该虚拟网络安全平台，模拟实际网络安全环境中的各种操作，达到跟真实设备几乎一样的实践效果。

1 利用GNS3与VMware搭建虚拟网络环境

GNS3是一款优秀的图形化Cisco网络模拟器，在网络安全课程中，用它可以完成网络环境的模拟，而且这样的操作和在真实的安全设备上实施完全一样。GNS3是一款开源的网络虚拟软件，它可以适用于多种操作系统，在现有的学校机房中，很容易进行软件的安装，并可以和其它网络类的课程共用，这样不但节省了教学资源，还可以让学生体验与真实硬件平台相同的学习环境。

VMware是一个虚拟机软件，它能够在一台真实的物理主机上运行多个虚拟主机，这些虚拟主机可以像真实主机一样安装Windows、Linux或FreeBSD 等多种类型的操作系统。利用VMware可以让一台机器实现一个局域网的功能，这大大节省了硬件设备和物理空间，且管理方便，安全性高。同时，虚拟主机上可以运行网络安全实验需要的各种软件工具，包括对操作系统具有破坏性的网络安全工具，特别适合做网络安全实验。

虽然网络模拟器GNS3和虚拟机软件VMware是两款不同厂商的软件，但两者可以结合使用。要实现GNS3和VMware的结合应用，仅需要将GNS3模拟的网云桥接到某个网络适配器，同时将VMware模拟的计算机也桥接到这个网络适配器即可，这台运行在VMware软件上的虚拟计算机就这样融入了GNS的网络架构体系，成为所搭建的网络拓扑结构中对应的一台计算机或服务器。图1显示了利用GNS3和VMware搭建的一个虚拟网络安全实验平台。

在图1中使用两台路由器模拟内网和外网，ASA防火墙作为隔离内部与外部网络的安全设备，将运行在VMware软件上的Web服务器和GNS3中的模拟网云桥接到同一个网络适配器，并将该网云连接到ASA的DMZ区域，这样便实现了利用一台主机完成网络安全实验环境的搭建，为教师讲授理论和学生在单机环境下学习和实践提供了必要的条件，进而为学生进行课外实践操作提供了保证。

2 虚拟网络环境在网络安全技术中的应用

网络安全课程是一门综合性很强的课程，其内容涉及计算机网络、密码学、操作系统等众多理论与实践知识，教师应根据不同的授课内容搭建相应的虚拟网络安全实验环境。下面以PAT（Port Address Translation，端口地址转换）为例，验证虚拟网络环境的工作情况。根据课程内容搭建的网络安全实验环境如图2所示。

图2中路由器Router1用于模拟内部网络的NAT路由器，路由器Router2用于模拟Internet路由器，同Router2相连的网络云与虚拟机桥接到同一个网络适配器，该虚拟机安装了Windows Server 2003操作系统并开启了FTP服务。为使192.168.1.0/24网段内的内网用户访问Internet上的FTP服务器，需要在NAT路由器上配置PAT，使私有网段内的用户复用一个公网IP地址访问Internet。

在教学过程中，教师可以在讲解完PAT的工作原理后利用该实验环境演示PAT的配置，这不仅会加深学生

对PAT理论知识的理解，还可让他们掌握该技术在实际网络工程中的配置实现。在虚拟网络环境中双击NAT路由器就可以进入路由器的配置界面，完成PAT的配置操作，具体配置命令如下：

Router1（config）#interface serial 0/0

Router1（config-if）#ip nat inside

Router1（config-if）#exit

Router1（config）#interface fastEthernet 1/0

Router1（config-if）#ip nat outside

Router1（config-if）#exit

Router1（config）#access-list 1 permit 192.168.1.0 0.0.0.255

Router1（config）#ip nat inside source list 1 interface serial 0/0 overload

这种虚拟网络环境中的配置方式和命令与实际环境中的配置方式和命令一致。通过该虚拟网络环境，学生既掌握了利用Windows server 2003搭建FTP服务器的方法，又掌握了PAT的技术原理以及该技术在思科路由器上的配置实现方法，为教师讲授和学生学习网络安全相关技术创造了良好的条件。

3 结语

网络安全教学过程中，注重理论与实践相结合，是提高教学质量和培养应用型人才的主要途径。通过模拟器GNS3和虚拟机VMware的有机结合，教师可以根据网络安全课程内容搭建不同的实验环境，为学生提供理论结合实际、实用性和针对性强的学习环境，有利于学生学以致用，培养分析问题、解决问题的能力，大大提高了理论和实践教学的质量和效果。

当然，为了保证学习效果，学生还需要接触真实的网络设备，在实践中掌握相关知识。虚拟网络环境可以作为真实网络安全设备的有效补充，使学生在设备不足的情况下或课堂之外完成网络安全的实践操作。

参考文献：

[1] 李佟鸿，张天长.《网络安全》课程建设与教学改革研究[J].计算机教育，2012（8）：25-28 .

篇10

现今，随着计算机的普及，计算机病毒也是无处不在，黑客的猖獗，都防不胜防。本文将对计算机信息网络安全存在的问题进行深入剖析，并提出相应的安全防范措施。

学生学习，要有正确的学习动力和浓厚的学习兴趣，这样学习有主动性和积极性，只有产生了兴趣，才会有动机，才能结出丰硕的成果，因此计算机网络课程具有灵活性、实践性、综合设计性较强的课程，在教学中进行教学设计，注重激发学生创新思维，以培养学生的创新能力。

下面我们来谈谈计算机网络应注意哪些不安全的因素。对计算机信息构成不安全的因素很多，其中包括人为的因素、自然的因素和偶发的因素。其中，人为因素是指，一些不法之徒利用计算机网络存在的漏洞，或者潜入计算机房，盗用计算机系统资源，非法获取重要数据、篡改系统数据、破坏硬件设备、编制计算机病毒。人为因素也是对计算机信息网络安全威胁最大的因素。

一、谈谈计算机网络的脆弱性

互联网是对全世界都开放的网络，任何单位或个人都可以在网上方便地传输和获取各种信息，互联网这种具有开放性、共享性、国际性的特点就对计算机网络安全提出了挑战。在使用互联网时应注意以下几项不可靠的安全性。

1.网络的开放性，网络的技术是全开放的，使得网络所面临的攻击来自多方面。或是来自物理传输线路的攻击，或是来自对网络通信协议的攻击，以及对计算机软件、硬件的漏洞实施攻击。

2.网络的国际性，意味着对网络的攻击不仅是来自于本地网络的用户，还可以是互联网上其他国家的黑客，所以，网络的安全面临着国际化的挑战。

3.网络的自由性，大多数的网络对用户的使用没有技术上的约束，用户可以自由的上网，和获取各类信息。

二、注意在操作系统中存在的安全问题

操作系统是一个支撑软件，是计算机程序或别的运用系统在上面正常运行的一个环境。操作系统提供了很多的管理功能，主要是管理系统的软件资源和硬件资源。操作系统软件自身的不可靠安全性，是计算机系统开发设计的不周而留下的破绽，都给网络安全留下隐患。

1.操作系统结构体系的缺陷。操作系统本身有内存管理、CPU?管理、外设的管理，每个管理都涉及到一些模块或程序，如果在这些程序里面存在问题，比如内存管理的问题，外部网络的一个连接过来，刚好连接一个有缺陷的模块，可能出现的情况是，计算机系统会因此崩溃。所以，有些黑客往往是针对操作系统的不完善进行攻击，使计算机系统，特别是服务器系统立刻瘫痪。

2.操作系统支持在网络上传送文件、加载或安装程序，包括可执行文件，这些功能也会带来不安全因素。网络很重要的一个功能就是文件传输功能，比如FTP，这些安装程序经常会带一些可执行文件，这些可执行文件都是人为编写的程序，如果某个地方出现漏洞，那么系统可能就会造成崩溃。像这些远程调用、文件传输，如果生产厂家或个人在上面安装间谍程序，那么用户的整个传输过程、使用过程都会被别人监视到，所有的这些传输文件、加载的程序、安装的程序、执行文件，都可能给操作系统带来安全的隐患。所以，建议尽量少使用一些来历不明，或者无法证明它的安全性的软件。

3.操作系统有守护进程的防护功能，它是系统的一些进程，总是在等待某些事件的出现。所谓的守护进程，就是监控病毒的监控软件，当有病毒出现就会被捕捉到。但是有些进程是一些病毒，碰到特定的情况它就会把用户的硬盘格式化，这些进程就是很危险的守护进程，平时它可能不起作用，可是在某些条件下发生后，它才发生作用。如果操作系统守护进程被人为地破坏掉就会出现这种不良的安全隐患。

4.在课堂上，学生与教师相互交流时，操作系统提供远程调用功能，所谓远程调用就是一台计算机可以调用远程一个大型服务器里面的一些程序，可以提交程序给远程的服务器执行，远程调用要经过很多的环节，中间的通讯环节可能会出现被人监控等安全问题。尽管操作系统的漏洞可以通过版本的不断升级来克服，但是系统的某一个安全漏洞就会使得系统的所有安全控制毫无价值。当发现问题到升级这段时间，一个小小的漏洞就足以使你的整个网络瘫痪掉。

三、谈谈教学中的寓教于乐

计算机教学本来就是一个上机实践的活动过程，所以培养学生的兴趣只是一个起点，如何保持学生的兴趣，是个漫长过程。计算机教师如何影响学生，帮助学生分析其优势和存在的问题，帮助他们循序渐进，逐步走向成功，并让这种成功的感觉一直激励他们，期间有着许多环节。因此教师应该充分发挥自身的作用，在处理课堂教学时，针对教材的特点，精心设计自己的教学过程，充分考虑每个教学环节，把知识性和趣味性融为一体，从而有效地调动学生学习的积极性。在组织每一课堂教学时，可设计来调节课堂气氛，这种设置的时机没有一定的模式，教师可视具体情况灵活确定。

篇11

关键词：计算机　网络　安全　兴趣 

随着计算机信息化建设的飞速发展，计算机已普遍应用到日常工作、生活的每一个领域，比如政府机关、学校、医院、社区及家庭等。但随之而来的是，计算机网络安全也受到前所未有的威胁，计算机病毒无处不在，黑客的猖獗，都防不胜防。本文将对计算机信息网络安全存在的问题进行深入剖析，并提出相应的安全防范措施。如何培养出创新人才是当今社会的新要求，也是教学研究的重要课题。 

 

一、计算机网络是培养学生创新能力的关键 

 

学生学习，要有正确的学习动力和浓厚的学习兴趣，这样学习有主动性和积极性，只有产生了兴趣，才会有动机，才能结出丰硕的成果，因此计算机网络课程具有灵活性、实践性、综合设计性较强的课程，在教学中进行教学设计，注重激发学生创新思维，以培养学生的创新能力。 

 

二、计算机网络应注意哪些不安全因素 

 

对计算机信息构成不安全的因素很多，其中包括人为的因素、自然的因素和偶发的因素。其中，人为因素是指，一些不法之徒利用计算机网络存在的漏洞，或者潜入计算机房，盗用计算机系统资源，非法获取重要数据、篡改系统数据、破坏硬件设备、编制计算机病毒。人为因素是对计算机信息网络安全威胁最大的因素。计算机网络不安全因素主要表现在以下几个方面： 

1.计算机网络的脆弱性 

互联网是对全世界都开放的网络，任何单位或个人都可以在网上方便地传输和获取各种信息，互联网这种具有开放性、共享性、国际性的特点就对计算机网络安全提出了挑战。在使用互联网时应注意以下几项不可靠的安全性。 

（1）)网络的开放性，网络的技术是全开放的，使得网络所面临的攻击来自多方面。或是来自物理传输线路的攻击，或是来自对网络通信协议的攻击，以及对计算机软件、硬件的漏洞实施攻击。 

（2）网络的国际性，意味着对网络的攻击不仅是来自于本地网络的用户，还可以是互联网上其他国家的黑客，所以，网络的安全面临着国际化的挑战。 

（3）网络的自由性，大多数的网络对用户的使用没有技术上的约束，用户可以自由的上网，和获取各类信息。 

2.操作系统存在的安全问题 

操作系统是一个支撑软件，是计算机程序或别的运用系统在上面正常运行的一个环境。操作系统提供了很多的管理功能，主要是管理系统的软件资源和硬件资源。操作系统软件自身的不可靠安全性，是计算机系统开发设计的不周而留下的破绽，都给网络安全留下隐患。

（1）操作系统结构体系的缺陷。操作系统本身有内存管理、CPU 管理、外设的管理，每个管理都涉及到一些模块或程序，如果在这些程序里面存在问题，比如内存管理的问题，外部网络的一个连接过来，刚好连接一个有缺陷的模块，可能出现的情况是，计算机系统会因此崩溃。所以，有些黑客往往是针对操作系统的不完善进行攻击，使计算机系统，特别是服务器系统立刻瘫痪。 

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网络时代的到来给人们的生活带来了种种便利，但是在网络上也充斥着各式各样的网络陷阱，威胁人们的财产和人身安全，给人们的正常生活带来了一定的影响。小学生的年龄比较小，分辨是非能力比较弱，在使用网络的时候，安全意识较为缺乏。因此，在教学时，教师必须做好信息技术网络安全教学，帮助学生树立网络安全意识。

一、小学信息技术网络安全教学现状

1.教师在教学中不重视网络安全教学

近些年来，随着素质教育的全面发展和深入推进，信息技术在小学阶段的教学中也受到了前所未有的重视，而网络安全教学作为信息技术的重要组成部分，在指导学生正确地使用信息技术方面具有极为重要的影响，也被视为教学的重点。然而，在实际教学中，不少教师在进行信息技术教学时，更多的是将教学关注点放在了学生的技术学习上，过多地关心学生掌握了多少技术，而较少关心学生在遇到网络安全问题的时候，如何去解决这些问题。

2.学生的网络安全意识缺乏

科技的进步，给人们的日常生活带来了较多的便利，小学生的学习生活和学习中充满了各式各样的电子产品，学生对于电脑和手机等电子设备的使用也十分熟悉。但是网络诈骗、隐私泄露以及一些不健康信息在人们使用网络的时候可以说是防不胜防，小学生在课堂上所学习的网络知识，大部分都是与一些软件技术运用方面相关的，在网络安全方面的知识较为匮乏，学生在使用网络的时候很容易就会被网上一些不健康的信息所干扰，对于学生的学习和生活产生一些不良的影响。

二、信息技术网络安全教学的策略

1.转变教师的教学观念，开展网络安全教学

教师的教学观念对于学生的学习有着极为重要的影响，对于小学生来说，他们的知识较为薄弱，学习经验不足，因此，他们在学习知识的时候也更加依赖教师，在教学时教师向学生灌输什么样的教学理念，学生掌握的理念也基本上都是与之相关的。

对于小学信息技术教学来说，教师在教学时，首先必须要转变自己的教学观念，在教学信息技术知识的时候，要认识到信息技术的运用固然重要，如“图片处理”“电子邮件发送”等，但是在学习的过程中，网络安全问题也不容小觑，教师在教学的时候必须要重视这个问题，将安全问题渗透到不同的教学环节中，告诫学生不能登录一些不正规的网站，不能随意将自己的个人信息告诉网络上的一些陌生网友，帮助学生树立网络安全意识，促使学生科学合理地运用网络技术和相关的一些电子产品。

2.运用案例教学法，认识网络安全的重要性

案例教学法是在平时教学中常用的一种教学方法，通过这种教学方法可以让学生在较短的时间内，掌握教师所讲解的知识，也能使课堂教学更加生动活泼，在进行网络安全教学的时候，教师也可以将一些鲜活的案例引入教学中，激发学生的学习兴趣。

例如，教师可以将一些关于网络诈骗的案例引入课堂，以视频或者是其他的一些方式播放给学生观看，让他们能够通过具体的案例了解到网络上存在的一些安全问题，提升自己的安全防护意识，合理使用网络信息技术，维护自身安全。

3.运用情境教学法，感受网络安全

网络安全问题时时刻刻都在人的身边，对于人们的日常生活有着极为重要的影响。因此，教师在教学时，可以通过情境教学，模拟生活中的例子进行网络安全教学，帮助学生更好地认识网络安全教学的意义。

例如，教师可以在信息技术课上模仿某些案例，学生和教师分别扮演不同的对象，如教师扮演陌生网友，向学生索要电话、家庭住址、父母职业和自己所在地等信息，让学生思考自己在面对陌生网友提出来的这些要求的时候，该怎么办？是否要将自己的身份信息透露给对方，还是及时向身边的人求助，让他们帮助自己解决这些问题，这种情境教学法，能够让学生更直接地感受到网络安全的重要性，学习更多与网络安全有关的知识，提高安全警惕，促进教学发展。

总之，小学信息技术网络安全教学，有助于学生树立正确的观念认识信息技术，科学地运用计算机技术，可以帮助学生抵制网络诱惑，将信息技术运用到有需要的地方。因此，教师在教学时，要学会通过多种教学方法，将网络安全意识渗透到学生的脑海中，提高学生的自主安全防范意识，帮助他们正确使用网络信息技术，促进小学生全面发展。

参考文献：

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二、网络化教学实施过程研究

网络化教学不能理解为只是一种网络教学平台建设，更不能只是把教科书等教学资源搬到网络上，而应该是在网络教学平台建设基础之上，在现代教育理论指导下，充分利用网络化教学对现行教学体系进行全方位改造，从而大大提高“网络安全”课程教学的质量和效果。研究如何将面对面教学与网络教学进行有机结合，真正提高“网络安全”课程的教学质量，提高学生解决网络安全问题的能力，是“网络安全”课程网络化教学改革的核心内容。

1.建立一体化教学体系

为更好地将面对面教学与网络教学有机结合，本校采用“课堂教学精讲、网络教学精练”的方式构建“网络安全”课程一体化教学体系。课堂教学包括理论课教学和实验课教学两部分，在课堂教学中，教师要对教学内容进行全方位筛选，选择“网络安全”重点知识设计成教学专题，并且为每一个教学专题设计一个实践演示项目，例如计算机病毒专题、Unicode漏洞专题、SQL注入攻击专题等，利用有限的课堂教学时间对这些专题内容进行精讲。网络教学包括理论自学、实践自练和练习自测三部分。在理论自学部分，自学内容不仅包括课堂教学内容，还适当地选择课堂教学中没有涉及的网络安全知识，例如无线网络安全、数字签名等，这些教学内容作为对课堂教学内容的补充，由网络教学来承载。在实践自练部分，练习内容由课堂演示项目和实验课项目两部分组成，学生可以利用教学平台对这些实验项目进行多次强化练习。在练习自测部分，练习和自测内容都选自网络安全工程师认证考试试题库，学生通过练习和自测，不仅可以巩固和复习课程内容，同时可以为将来参加网络安全工程师认证考试打下坚实的基础。

2.改革教学方式

全面实施网络教学，需要更新教学理念。对传统教学方式进行改革，鼓励学生利用网络教学平台主动学习、自主学习。在传统面对面教学中，教师是课堂的主体，学生只能被动地接受知识，但学生与学生之间是存在个体差异的，不能保证每名学生都可以在课堂上理解和掌握所有教学内容。但在网络教学中，学生将成为课堂的主体，学生的学习会更加自由和轻松。课堂教学内容掌握较好的学生，可以选择更深一些的网络安全知识来进行网络自学；而对课堂内容还没有完全掌握的学生，可以选择课堂内容来进行网络复习。

3.改革考核方式

在考核方式上，本校摒弃了“期末一张试卷决定学生成绩”的考核方式，不再把教师的单方评价奉为标准，而是提倡学生进行互评和自评。具体考核方式是：教师对学生成绩评定占40%，小组同学间的互评成绩占30%，学生对自己网络自学成绩评定占30%。考核方式的改革，可以多角度全面客观地考查学生对网络安全知识的掌握程度，同时有利于培养学生的自主学习和协作学习的能力，使其养成良好的主体意识，最终激发其自主学习动机。

4.改革交流互动方式

网络教学应该以交流互动为核心，构建充分发挥学生为主体的教与学的网络学习环境。传统课堂的交流互动包括课堂提问、课上讨论以及课后答疑等方式，这些互动方式存在教条化、模式化的缺点，而网络教学可以大大拓宽交流互动途径。网络教学中的互动不仅仅局限于“学生和教师”、“教师和教师”以及“学生和学生”之间进行的在线交流和互动，还包括学生与教学资源、教师与教学环境等方面的互动。教师可以根据学生的反馈情况调整教学行为，学生可以下载或上传教学资源，这些互动方式可以真正实现师生之间的交流，从而提高学生的学习兴趣和主体意识。

三、存在的问题及改进措施

本校通过对“网络安全”课程网络化教学的具体实施，发现网络化教学存在学生网络自学情况差异较大、个别学生参与积极性不高的问题。通过管理监控平台的数据统计，74%的学生能够保证网络自学课时，而且能够经常在线与教师和同学进行交流；19%的学生网络自学课时较少；7%的学生从来没有登录过网络自学平台。因此，本校在下一步“网络安全”课程网络化教学研究中，采用调查问卷的形式来调查学生不参与网络自学的原因，根据了解的情况，安排教师采用个别化辅导形式，鼓励和推进网络教学，确保每位学生都能够亲身体验网络化学习。