祝世東，周振柳，姜柳

(沈陽(yáng)工程學(xué)院信息學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

基于電力信息化的信息安全實(shí)踐教學(xué)探索

祝世東，周振柳，姜柳

(沈陽(yáng)工程學(xué)院信息學(xué)院，遼寧 沈陽(yáng) 110136)

實(shí)踐教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力、分析解決和問(wèn)題能力的最重要環(huán)節(jié)，在其課程體系的構(gòu)建和內(nèi)容的設(shè)計(jì)上，應(yīng)充分了解行業(yè)需求，采用科學(xué)合理的教學(xué)內(nèi)容以培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐應(yīng)用能力。沈陽(yáng)工程學(xué)院信息學(xué)院在信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革探索過(guò)程中，通過(guò)對(duì)電力行業(yè)信息安全應(yīng)用的需求分析，結(jié)合當(dāng)前信息安全學(xué)科建設(shè)的現(xiàn)狀，對(duì)信息安全實(shí)踐教學(xué)的系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全等內(nèi)容進(jìn)行了分析，并結(jié)合自身的辦學(xué)特點(diǎn)，探索了基于電力行業(yè)背景的信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系的構(gòu)建方法。

電力信息化;信息安全;實(shí)踐教學(xué)

一、電力信息化的特點(diǎn)

2009年，國(guó)家電網(wǎng)公司公布了“智能電網(wǎng)“的發(fā)展計(jì)劃，其目標(biāo)是建立以信息化、數(shù)字化、自動(dòng)化、互動(dòng)化四化為特征的自主創(chuàng)新、國(guó)際領(lǐng)先的堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)。其中，信息化作為智能電網(wǎng)“四化”特征的突破口，其重要性凸顯。由于電力企業(yè)對(duì)生產(chǎn)安全性與穩(wěn)定性的要求很高，所以對(duì)安全生產(chǎn)、調(diào)度過(guò)程控制的自動(dòng)化應(yīng)用一向比較重視，而對(duì)業(yè)務(wù)管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)安全、網(wǎng)絡(luò)安全、容災(zāi)備份等方面的重視卻相對(duì)不足。因此，信息安全管理目前已經(jīng)成為電力企業(yè)信息化的重點(diǎn)。近年來(lái)，電力企業(yè)對(duì)信息安全認(rèn)證技術(shù)加大了研究和實(shí)施力度，信息安全系統(tǒng)項(xiàng)目增加，包括防毒軟件用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)、防火墻、身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份等。

在信息安全專(zhuān)業(yè)學(xué)科建設(shè)中，應(yīng)面向行業(yè)需求，依托行業(yè)優(yōu)勢(shì)，著力加強(qiáng)基于電力信息化的課程體系建設(shè)和改革，面向能源和電力產(chǎn)業(yè)，堅(jiān)持電力信息化的教學(xué)方向，調(diào)整課程體系結(jié)構(gòu)，加強(qiáng)工程實(shí)踐訓(xùn)練。

二、當(dāng)前信息安全實(shí)踐教學(xué)的問(wèn)題

實(shí)踐教學(xué)作為培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用能力、設(shè)計(jì)能力、分析和解決問(wèn)題能力的最重要環(huán)節(jié)，是理論知識(shí)向應(yīng)用能力轉(zhuǎn)換的橋梁。加強(qiáng)實(shí)踐教學(xué)與電力信息化應(yīng)用的結(jié)合，是培養(yǎng)學(xué)生行業(yè)能力必不可少的手段。而目前在信息安全實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，仍存在一些問(wèn)題需要進(jìn)一步的探索和研究，這主要表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面:

(1)實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)的專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)不明顯。信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)在實(shí)驗(yàn)、課程設(shè)計(jì)、實(shí)訓(xùn)教學(xué)設(shè)計(jì)中基本上延續(xù)了計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域其他專(zhuān)業(yè)，比如計(jì)算機(jī)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)工程等實(shí)踐課程的教學(xué)模式，實(shí)驗(yàn)、實(shí)訓(xùn)等教學(xué)設(shè)計(jì)偏重軟件開(kāi)發(fā)、網(wǎng)絡(luò)知識(shí)的應(yīng)用等，側(cè)重單一知識(shí)點(diǎn)或單一課程的實(shí)驗(yàn)。通常，信息安全實(shí)驗(yàn)大多需要一系列的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，如網(wǎng)絡(luò)攻擊實(shí)驗(yàn)，一般要經(jīng)過(guò)踩點(diǎn)、系統(tǒng)分析、工具選擇、攻擊、掩蓋痕跡等過(guò)程。而目前的信息安全實(shí)驗(yàn)對(duì)于信息安全專(zhuān)業(yè)知識(shí)的綜合性、廣泛性、專(zhuān)業(yè)性、保密性、破壞性等特點(diǎn)考慮不足，專(zhuān)業(yè)特點(diǎn)得不到體現(xiàn)。

(2)信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程的特殊性限制了課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)課程的開(kāi)發(fā)。信息安全的實(shí)踐課程通常需要多臺(tái)機(jī)器聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)具有不同程度的系統(tǒng)破壞性和一定的保密性與穩(wěn)定性要求，這就需要在實(shí)驗(yàn)環(huán)境上采用模擬度較高的仿真平臺(tái)和系統(tǒng)可恢復(fù)的虛擬實(shí)驗(yàn)環(huán)境。

(3)實(shí)踐教學(xué)缺乏行業(yè)依托，實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)與行業(yè)應(yīng)用的融合需要完善，電力信息化實(shí)驗(yàn)案例設(shè)計(jì)有待完善與加強(qiáng)?，F(xiàn)有的單一知識(shí)點(diǎn)或單一課程的實(shí)驗(yàn)脫離了行業(yè)實(shí)際應(yīng)用，學(xué)生在遇到真實(shí)復(fù)雜的系統(tǒng)環(huán)境時(shí)，很難應(yīng)用現(xiàn)有的知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。

所以在信息安全專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)過(guò)程中，必須突出特色培養(yǎng)和能力培養(yǎng)，開(kāi)展基于電力信息化的信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)的改革和探索，借鑒其他高校信息安全實(shí)踐教學(xué)的經(jīng)驗(yàn)，以建立更為科學(xué)、合理的能滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和電力行業(yè)需求的信息安全專(zhuān)業(yè)人才培養(yǎng)模式。

三、電力行業(yè)信息安全應(yīng)用需求分析

我國(guó)的電力企業(yè)受其行業(yè)自身特點(diǎn)驅(qū)動(dòng)，信息化水平非常高，信息化應(yīng)用的范圍和領(lǐng)域非常廣泛，已經(jīng)建立了覆蓋生產(chǎn)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)、生產(chǎn)管理、OA、ERP等全面的信息化系統(tǒng)。按其使用的對(duì)象來(lái)說(shuō)，可以分為發(fā)電行業(yè)信息化、電網(wǎng)企業(yè)信息化和電力營(yíng)銷(xiāo)企業(yè)信息化三個(gè)方面。其中，發(fā)電行業(yè)應(yīng)用的典型信息系統(tǒng)包括電網(wǎng)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、熱電機(jī)組監(jiān)控、傳輸電網(wǎng)監(jiān)控、電量采集管理等系統(tǒng)。電網(wǎng)企業(yè)的典型信息系統(tǒng)包括ERP系統(tǒng)、OA系統(tǒng)、電力調(diào)度系統(tǒng)、輸變電管理系統(tǒng)、電力設(shè)備管理系統(tǒng)等。電力營(yíng)銷(xiāo)企業(yè)的典型系統(tǒng)包括抄表系統(tǒng)、電費(fèi)查詢(xún)系統(tǒng)、系統(tǒng)營(yíng)銷(xiāo)監(jiān)控系統(tǒng)、稽查系統(tǒng)等。

在電力行業(yè)應(yīng)用的以上諸多系統(tǒng)中，電力企業(yè)一向?qū)ιa(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和調(diào)度系統(tǒng)的重視程度較高，而對(duì)信息安全的管理不足。目前，電力信息網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)深入到電力生產(chǎn)、管理和營(yíng)銷(xiāo)的全過(guò)程，涉及電力生產(chǎn)的各個(gè)層面，電力生產(chǎn)與管理對(duì)信息安全的依賴(lài)性日益增大?？傮w來(lái)說(shuō)，電力行業(yè)的信息安全需求可以分為系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全四個(gè)大的方面。系統(tǒng)安全涉及發(fā)電監(jiān)控系統(tǒng)、電網(wǎng)生產(chǎn)自動(dòng)化系統(tǒng)、電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)、OA等系統(tǒng)管理;數(shù)據(jù)安全涉及電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力營(yíng)銷(xiāo)數(shù)據(jù)、電網(wǎng)線路數(shù)據(jù)、容災(zāi)備份等安全管理;網(wǎng)絡(luò)安全涉及電力調(diào)度運(yùn)營(yíng)管理、輸變電管理、線路管理、設(shè)備管理等網(wǎng)絡(luò)安全管理;應(yīng)用安全涉及電力ERP系統(tǒng)、電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、市場(chǎng)交易系統(tǒng)等應(yīng)用安全管理系統(tǒng)。所以，信息安全專(zhuān)業(yè)在電力行業(yè)的信息化過(guò)程中有著廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。目前，電力企業(yè)對(duì)于信息安全認(rèn)證技術(shù)加大了研究和實(shí)施力度，信息安全系統(tǒng)項(xiàng)目增加，包括防毒軟件用戶(hù)認(rèn)證系統(tǒng)、防火墻、身份認(rèn)證、網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)管理系統(tǒng)、數(shù)據(jù)備份等。

四、基于電力信息化的信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)探索

1.信息安全專(zhuān)業(yè)的學(xué)科建設(shè)分析

以沈陽(yáng)工程學(xué)院信息安全11級(jí)專(zhuān)業(yè)的課程體系為例，信息安全專(zhuān)業(yè)的體系可分為三大結(jié)構(gòu):專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)核心課程、專(zhuān)業(yè)核心課程、面向電力行業(yè)的典型案例教學(xué)，如表1所示。

表1 信息安全專(zhuān)業(yè)課程體系結(jié)構(gòu)

從表1可以看出，信息安全的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)課程與“計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)”的相關(guān)專(zhuān)業(yè)課程一致，是信息安全專(zhuān)業(yè)核心課程學(xué)習(xí)的基礎(chǔ)，這部分知識(shí)在實(shí)踐教學(xué)中應(yīng)以加深理論理解，培養(yǎng)基本編程能力的基本訓(xùn)練為主。而在專(zhuān)業(yè)核心課程和專(zhuān)業(yè)實(shí)踐課程的學(xué)習(xí)過(guò)程中，可以進(jìn)行科學(xué)合理的教學(xué)實(shí)踐探索，對(duì)應(yīng)用密碼學(xué)、軟件安全、網(wǎng)絡(luò)安全、信息系統(tǒng)安全這四門(mén)核心課程的課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)課程做適合電力信息化的實(shí)踐教學(xué)改革，利用現(xiàn)有的資源，設(shè)計(jì)出典型案例，使學(xué)生在掌握單一知識(shí)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合實(shí)際問(wèn)題，把握問(wèn)題的整體，培養(yǎng)學(xué)生分析解決問(wèn)題的能力。

2.實(shí)踐教學(xué)體系內(nèi)容設(shè)計(jì)

實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生工作實(shí)踐能力最為重要和可行的手段。目前，實(shí)踐教學(xué)主要采用三種模式:①課程實(shí)驗(yàn)。以訓(xùn)練課堂講授的理論知識(shí)為出發(fā)點(diǎn)，以單一知識(shí)點(diǎn)訓(xùn)練作為教學(xué)目的;②課程設(shè)計(jì)。以一門(mén)課程多個(gè)知識(shí)點(diǎn)融合為教學(xué)目標(biāo)，突出設(shè)計(jì)能力培養(yǎng);③實(shí)訓(xùn)。以多門(mén)課程的知識(shí)融合為教學(xué)目標(biāo)，突出應(yīng)用能力培養(yǎng)。在實(shí)踐教學(xué)的改革中，應(yīng)以課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)作為主要突破口和改革目標(biāo)。

信息安全專(zhuān)業(yè)在電力行業(yè)信息化中的應(yīng)用主要在于系統(tǒng)安全、數(shù)據(jù)安全、網(wǎng)絡(luò)安全和應(yīng)用安全等方面。因此，在信息安全專(zhuān)業(yè)的實(shí)踐教學(xué)設(shè)計(jì)中，可進(jìn)行如下有益的探索:

(1)數(shù)據(jù)安全的案例設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)安全涉及電力信息化的電網(wǎng)數(shù)據(jù)、電力生產(chǎn)數(shù)據(jù)、電力營(yíng)銷(xiāo)數(shù)據(jù)等，因此，在“應(yīng)用密碼學(xué)課程設(shè)計(jì)”中可以引入電力系統(tǒng)的一些案例。如沈陽(yáng)工程學(xué)院引進(jìn)了“SimpleISES信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)”中有關(guān)于密碼學(xué)的各種算法和PKI、PMI等各種實(shí)驗(yàn)工具，并利用該資源，在“應(yīng)用密碼學(xué)課程設(shè)計(jì)”中設(shè)計(jì)出“電網(wǎng)數(shù)據(jù)容災(zāi)備份”和“電網(wǎng)線路數(shù)據(jù)加密傳輸系統(tǒng)”兩門(mén)實(shí)踐課程。

(2)系統(tǒng)安全的案例設(shè)計(jì)。系統(tǒng)安全涉及電網(wǎng)監(jiān)控、電力調(diào)度等系統(tǒng)。沈陽(yáng)工程學(xué)院在2012年的教研項(xiàng)目《基于SOA架構(gòu)的電力調(diào)度運(yùn)行場(chǎng)景可視化系統(tǒng)》中，開(kāi)發(fā)出了電力運(yùn)營(yíng)調(diào)度的模擬仿真系統(tǒng)?？梢岳眠@一仿真系統(tǒng)，在“信息系統(tǒng)安全防護(hù)課程設(shè)計(jì)”中開(kāi)發(fā)“電力調(diào)度運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)攻擊與防御”課程設(shè)計(jì)，對(duì)電力調(diào)度的熱負(fù)荷監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、一次調(diào)頻系統(tǒng)、通信管理系統(tǒng)進(jìn)行攻擊與防御系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

(3)網(wǎng)絡(luò)安全案例設(shè)計(jì)。網(wǎng)絡(luò)安全涉及電力信息系統(tǒng)的各個(gè)方面，包括木馬病毒、防火墻、審計(jì)、入侵檢測(cè)、攻擊與防御等。在省科技廳工業(yè)攻關(guān)計(jì)劃項(xiàng)目《面向智能電網(wǎng)的信息安全監(jiān)控仿真平臺(tái)的關(guān)鍵技術(shù)研究》中，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了“智能電網(wǎng)信息安全監(jiān)控仿真平臺(tái)”系統(tǒng)，利用該系統(tǒng)，可以充分模擬電網(wǎng)系統(tǒng)下進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻擊嗅探、發(fā)起攻擊、種植后門(mén)、清除痕跡等各項(xiàng)試驗(yàn)操作。

(4)應(yīng)用安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)。應(yīng)用安全的課程實(shí)訓(xùn)主要針對(duì)電力營(yíng)銷(xiāo)系統(tǒng)、ERP、辦公系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)與其他行業(yè)的信息管理系統(tǒng)相比存在很大程度上的通用性。所以在應(yīng)用安全的實(shí)踐課程設(shè)計(jì)中，可以選用通用的系統(tǒng)環(huán)境實(shí)現(xiàn)相同的實(shí)驗(yàn)效果?？稍凇败浖踩n程設(shè)計(jì)”中設(shè)計(jì)“電力企業(yè)信息系統(tǒng)蜜罐部署實(shí)驗(yàn)”和“電力信息管理系統(tǒng)安全分析”課程設(shè)計(jì)案例。

在基于電力信息化的信息安全專(zhuān)業(yè)典型案例設(shè)計(jì)中，應(yīng)合理利用資源，精心選取具有代表性的典型案例進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)。每門(mén)核心實(shí)踐課程選取一至二個(gè)切實(shí)可行的案例進(jìn)行實(shí)踐，注重深度開(kāi)發(fā)，避免出現(xiàn)數(shù)量多而效果差的情況。對(duì)于每一個(gè)案例的設(shè)計(jì)，要充分考慮信息安全的綜合性、保密性、破壞性的特點(diǎn)，采用多種工具相結(jié)合進(jìn)行設(shè)計(jì)，使學(xué)生在掌握理論知識(shí)的基礎(chǔ)上，增加學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)使他們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力能得到很好的鍛煉。

五、結(jié)語(yǔ)

實(shí)踐教學(xué)是課程教學(xué)中一個(gè)不可替代的重要環(huán)節(jié)，可以訓(xùn)練學(xué)生的動(dòng)手能力、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力。在基于電力信息化的信息安全專(zhuān)業(yè)核心課程建設(shè)中，實(shí)踐教學(xué)是培養(yǎng)學(xué)生將理論知識(shí)向?qū)嵺`操作能力轉(zhuǎn)換的重要橋梁和紐帶。通過(guò)對(duì)核心課程的典型案例的設(shè)計(jì)，學(xué)生可以在課程設(shè)計(jì)和實(shí)訓(xùn)課程中逐步了解和熟悉電力信息系統(tǒng)的特點(diǎn)和問(wèn)題，培養(yǎng)自身的綜合能力，滿(mǎn)足用人單位的需求。通過(guò)建立基于電力信息化的實(shí)踐教學(xué)體系，可以突出與企業(yè)相結(jié)合的應(yīng)用型本科專(zhuān)業(yè)的教學(xué)特點(diǎn)，保證教學(xué)質(zhì)量，促進(jìn)學(xué)生就業(yè)。

［1］廖繼庭.電力企業(yè)信息化的建設(shè)與管理探析［J］.北京電力高等專(zhuān)科學(xué)校學(xué)報(bào)，2010(8):312-314.

［2］魯俊生.淺談我國(guó)電力信息化的發(fā)展［J］.企業(yè)技術(shù)開(kāi)發(fā)，2009(10):83-84.

［3］董理君，宋軍，王茂才.信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的若干問(wèn)題研究［J］.計(jì)算機(jī)教育，2010(22):142-144.

［4］譚云松，王海暉，伍慶華，等.信息安全專(zhuān)業(yè)實(shí)踐教學(xué)體系研究［J］.高教論壇，2006(10):82-84.

［5］黃建忠，張滬寅，王麗娜，等.信息安全實(shí)訓(xùn)實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)建設(shè)［J］.計(jì)算機(jī)教育，2011(17):105-108.

Exploration of Practical Teaching of Information Security Based on Electric Power Information

ZHU Shi-dong，ZHOU Zhen-liu，JIANG Liu
(College of Information，Shenyang Institute of Engineering，Shenyang 110136，China)

As the practice teaching is the most important part of training the students＇abilities of application，designing，analyzing problems and solving problems，we should fully understand the needs of the industry，using scientific and rational teaching content when we build course system and design the contents.In the process of the exploration on professional practice teaching of information security in Faculty of Information of Shenyang Institute of Engineering，We analyzed system security，data security，network security and application security in practice teaching by analyzing the demand for information security applications in electric power industry in associated with the present teaching situation of the university.In addition，we discussed the construction method of practical teaching of information security based on electric power information.

electric power information technology;information security;practical teaching

G642.45

A

1672-9617(2014)04-0550-03

(責(zé)任編輯 祁剛 校對(duì) 伯靈)

2014-06-15

遼寧省普通高等教育本科教學(xué)改革資助項(xiàng)目(20120320)。

祝世東(1972-)，男，沈陽(yáng)人，工程師，碩士。