任延珍，朱婷婷，王麗娜，姬東鴻，何炎祥

（1.武漢大學(xué) 國家網(wǎng)絡(luò)安全學(xué)院，湖北 武漢 430072；2.海軍工程大學(xué) 信息安全系，湖北 武漢 430033）

0 引 言

隨著互聯(lián)網(wǎng)信息傳播技術(shù)和應(yīng)用的飛速發(fā)展，各種色情、反動、恐怖、謠言等不良信息同時也在互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上得到大量傳播。提高對互聯(lián)網(wǎng)各種不良信息的監(jiān)管能力, 凈化網(wǎng)絡(luò)空間已經(jīng)成為目前網(wǎng)絡(luò)空間安全的重要工作任務(wù)。信息內(nèi)容安全技術(shù)是研究如何利用計算機從包含海量信息并且迅速變化的網(wǎng)絡(luò)中, 對特定安全主題的信息進行自動獲取、識別和分析的技術(shù)，是管理信息傳播的重要手段, 屬于網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的核心理論與關(guān)鍵組成部分, 對提高網(wǎng)絡(luò)使用效率, 凈化網(wǎng)絡(luò)空間, 保障社會穩(wěn)定具有重要意義[1,2]。信息內(nèi)容安全是信息安全的重要分支，其相關(guān)知識、概念和技術(shù)的傳授在信息安全專業(yè)教學(xué)建設(shè)中非常重要[3]。

雖然信息內(nèi)容安全課程已經(jīng)是教育部頒布的《高等學(xué)校信息安全專業(yè)指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[4]中規(guī)定的主要專業(yè)選修課程之一，但由于信息內(nèi)容安全是網(wǎng)絡(luò)空間安全中新的研究領(lǐng)域，學(xué)術(shù)界對信息內(nèi)容安全的認識尚不一致，因此目前該課程的教學(xué)體系建設(shè)工作滯后，國內(nèi)開設(shè)信息內(nèi)容安全課程的學(xué)校非常少，而在少量開設(shè)的課程中，往往以信息內(nèi)容安全中某個局部研究領(lǐng)域作為主要授課內(nèi)容，缺少教學(xué)內(nèi)容的全面性和系統(tǒng)化。由于信息內(nèi)容安全是涵蓋了包括計算機網(wǎng)絡(luò)、信息論、統(tǒng)計學(xué)、自然語言理解、多媒體信號分析、機器學(xué)習(xí)、數(shù)據(jù)挖掘等多個學(xué)科領(lǐng)域的新技術(shù)，因此，信息內(nèi)容安全課程的建設(shè)對于學(xué)生全面系統(tǒng)地了解和掌握該領(lǐng)域的基礎(chǔ)知識和最新技術(shù)具有非常重要的意義，也是目前信息內(nèi)容安全教學(xué)工作亟須解決的重要問題。

1 課程內(nèi)容建設(shè)

信息內(nèi)容安全課程是《高等學(xué)校信息安全專業(yè)指導(dǎo)性專業(yè)規(guī)范》[3]規(guī)定的選修內(nèi)容。課程的培養(yǎng)目標是讓學(xué)生了解信息內(nèi)容安全的威脅，掌握信息內(nèi)容安全的基本概念，熟悉信息內(nèi)容的獲取、識別和管控的基本知識和基本技術(shù)。因此本課程內(nèi)容以信息內(nèi)容安全技術(shù)的處理過程為主線，在總體介紹信息內(nèi)容安全的相關(guān)概念之后，從信息內(nèi)容的獲取、信息內(nèi)容的特征提取、信息內(nèi)容的理解識別以及信息內(nèi)容安全的多種應(yīng)用方面進行介紹。課程內(nèi)容的結(jié)構(gòu)如圖1所示，課程內(nèi)容所參考的教材資料主要包括文獻[5—7]。

信息內(nèi)容安全概述。介紹信息內(nèi)容安全的總體概念，信息內(nèi)容所面臨的安全威脅，國家所頒布的相關(guān)法律法規(guī)以及解決互聯(lián)網(wǎng)信息內(nèi)容安全問題的相關(guān)技術(shù)及其研究現(xiàn)狀。

圖1 信息內(nèi)容安全課程內(nèi)容結(jié)構(gòu)

信息內(nèi)容獲取技術(shù)。分類介紹互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息發(fā)布和交互的通信機制；介紹互聯(lián)網(wǎng)信息發(fā)布主流渠道網(wǎng)頁信息的獲取原理及相關(guān)技術(shù)；介紹網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互中數(shù)據(jù)包捕獲技術(shù)的基本概念和相關(guān)技術(shù)及工具。

信息內(nèi)容特征提取技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)信息載體類型主要包括文本、圖像、音頻及視頻，其中文本是主流的網(wǎng)頁信息載體。該部分是信息內(nèi)容安全的核心內(nèi)容，分別對文本、圖像、視頻、音頻信息的語義內(nèi)容特征的提取方法和技術(shù)進行介紹。

信息內(nèi)容識別技術(shù)：該部分內(nèi)容主要針對不同類型載體信息特征獲取之后的信息內(nèi)容安全識別、分類和聚類技術(shù)進行介紹，是各種不同類型信息載體識別的通用技術(shù)。主要包括模式匹配技術(shù)、特征分類和特征聚類技術(shù)。

信息內(nèi)容安全應(yīng)用：以信息內(nèi)容安全的主要應(yīng)用為案例，將信息內(nèi)容安全技術(shù)串聯(lián)起來介紹，讓學(xué)生了解技術(shù)和應(yīng)用之間的實際關(guān)系。由于課程時間受限，本課程主要以垃圾郵件過濾和網(wǎng)絡(luò)輿情檢測預(yù)警系統(tǒng)為例[8-10]，介紹系統(tǒng)所面臨的應(yīng)用問題、系統(tǒng)架構(gòu)及關(guān)鍵技術(shù)等。

2 實驗課程安排

信息內(nèi)容安全實驗課程設(shè)置的目的，是通過上機操作實驗，讓學(xué)生將課程中所學(xué)習(xí)的理論和方法進行實踐，通過授課和實驗相結(jié)合，使得學(xué)生真正掌握信息內(nèi)容安全的相關(guān)概念、知識，提高其應(yīng)用內(nèi)容安全技術(shù)的技能。實驗課程的安排與授課內(nèi)容基本平行同步。主要包括基本編程技能訓(xùn)練、網(wǎng)頁信息獲取技術(shù)實驗、文本內(nèi)容理解技術(shù)實驗、圖像內(nèi)容理解技術(shù)實驗、音頻內(nèi)容理解技術(shù)實驗等五大方向。其中文本內(nèi)容理解技術(shù)實驗為課程核心內(nèi)容，圖像和音頻內(nèi)容理解作為介紹性的實驗，讓同學(xué)們體會此類多媒體的特征提取技術(shù)。該課程的實驗安排主要包括8次實驗課，每次4學(xué)時。實驗課由老師授課，介紹總體實驗環(huán)境安排、技術(shù)原理和實驗方案，學(xué)生現(xiàn)場編程，教師輔助指導(dǎo)。實驗課程內(nèi)容的安排如下。

實驗1：Python語言及Requests網(wǎng)頁信息獲取技術(shù)介紹及實踐。

實驗2：BeautifulSoup網(wǎng)頁文本信息獲取工具介紹及實踐。

實驗3：Re庫使用方法介紹及實踐。實例：淘寶網(wǎng)站信息定向爬取分析。

實驗4：Scrapy高級網(wǎng)絡(luò)爬取技術(shù)介紹及實踐，實例：股票信息定向爬取分析。

實驗5：Jieba中文分詞工具介紹及實踐，word2Vec技術(shù)介紹及實踐。

實驗6：樸素貝葉斯分類技術(shù)介紹，實例：垃圾郵件分類實踐。

實驗7：基于Python的圖像處理技術(shù)介紹，圖像特征提取技術(shù)和圖像檢索實踐。

實驗8：基于Python的音頻處理技術(shù)介紹，音頻特征提取技術(shù)和音頻分類實踐。

3 綜合實踐能力考核

該課程通過課堂授課介紹基本概念和方法，通過實驗課程讓學(xué)生實踐。在課程的考核環(huán)節(jié)中，取消了早期的卷面考試模式，采用以創(chuàng)新能力培養(yǎng)為核心的綜合實踐能力的考核方式。

由于該課程所涵蓋的知識面非常廣，而且課程所涉及的技術(shù)大多都是目前計算機應(yīng)用領(lǐng)域的熱點技術(shù)，如果能夠通過該課程讓學(xué)生關(guān)注實際網(wǎng)絡(luò)空間中的信息內(nèi)容安全問題，利用所學(xué)習(xí)的方法和技術(shù)分析和解決問題，將會比僅僅通過卷面考試的方式更好地調(diào)動學(xué)生主動學(xué)習(xí)的積極性，發(fā)現(xiàn)其自身所具備的潛能，從而讓學(xué)生感到學(xué)有所用，能夠更積極主動地關(guān)注周圍環(huán)境和應(yīng)用需求，考慮解決方案，最終實現(xiàn)學(xué)生創(chuàng)新能力的培養(yǎng)。在本課程考核環(huán)節(jié)的設(shè)計中，可以采用自主選題、分組實踐、綜合測試的方式。

1）選題庫設(shè)計。

綜合實踐考核的選題包括教師設(shè)計選題庫和學(xué)生自主選題兩類。教師設(shè)計的選題庫主要圍繞課程內(nèi)容，根據(jù)選題所屬的技術(shù)領(lǐng)域，主要分為以下四大類：高級網(wǎng)絡(luò)信息爬取技術(shù)、文本內(nèi)容理解技術(shù)、圖像內(nèi)容理解技術(shù)、音頻內(nèi)容理解技術(shù)。每類技術(shù)主題中設(shè)計相關(guān)的應(yīng)用，構(gòu)建多個選題供學(xué)生選擇。學(xué)生設(shè)計選題由學(xué)生根據(jù)其興趣點和對社會需求的分析，自行設(shè)計選題，與教師溝通確認后，加入選題庫。進行選題庫設(shè)計的基本原則是選題與課程內(nèi)容相關(guān)、具有一定的難度和挑戰(zhàn)性，同時須具備可行性。選題設(shè)計的挑戰(zhàn)性是為了確保題目具有一定的難度，從而可以給學(xué)生提供面對問題、分析問題和解決問題的機會；選題設(shè)計的可行性是確保選題任務(wù)是學(xué)生在其所學(xué)技術(shù)基礎(chǔ)之上可以完成的目標，從而使學(xué)生獲得解決問題后的成就感，提高其對科研實踐的興趣。

2）考核形式改革。

學(xué)生以自由組合的方式分組，一組成員以4人以內(nèi)較為合適?？己艘苑纸M為單位，同時對組內(nèi)每位成員的工作內(nèi)容和工作成果進行評估，確定每個人的考核成績?？己说膬?nèi)容主要包括：小組課程實踐成果的PPT介紹、實踐報告、成果代碼、個人工作情況報告。通過PPT介紹，可以鍛煉學(xué)生對其工作的凝練總結(jié)和口頭表達能力，實踐報告的考核可以鍛煉學(xué)生的文字總結(jié)和表達能力，個人工作情況報告用來評估每位成員的實踐能力。

課程實踐的時間是4周。從學(xué)生們最后的課程實踐成果報告中，可以看出此次考核方式改革所帶來的效果。所有小組都完成了其分組所選定的課題。其中部分同學(xué)由于已經(jīng)提前進入科研團隊開展科研工作，因此將其目前研究領(lǐng)域中的一些最新技術(shù)應(yīng)用在內(nèi)容分析選題實現(xiàn)中，如深度學(xué)習(xí)、生成對抗網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，已經(jīng)超出了本課程所介紹的內(nèi)容。同時，還有部分同學(xué)在自主分析和解決問題的過程中，產(chǎn)生了對該領(lǐng)域技術(shù)研究的興趣，初步感受到科研的魅力。這些成果都說明了，這種不設(shè)置“天花板”的考核機制能夠非常有效地提高學(xué)生學(xué)習(xí)的主動性和創(chuàng)造性，讓他們能夠真正領(lǐng)悟到學(xué)有所用的益處。

4 課程教學(xué)與學(xué)科競賽的相互促進

通過以上模式的信息內(nèi)容安全課程的授課，很多學(xué)生了解了信息內(nèi)容安全中豐富的技術(shù)，對信息內(nèi)容安全技術(shù)產(chǎn)生了濃厚的興趣，有了進一步深入研究相關(guān)專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的需求。為了進一步提高部分優(yōu)秀學(xué)生的創(chuàng)新能力，武漢大學(xué)結(jié)合學(xué)科競賽機制，鼓勵教師指導(dǎo)本科生提前進入科研領(lǐng)域。目前在信息內(nèi)容安全方面，學(xué)生主要參與的學(xué)科競賽為全國大學(xué)生信息安全競賽作品賽，武漢大學(xué)在該研究方向每年的參賽作品超過4項，從2014年起，與信息內(nèi)容安全技術(shù)相關(guān)的獲獎數(shù)量達到9項，其中一等獎2項、二等獎4項、三等獎3項。在參賽獲獎的同時，很多學(xué)生也展現(xiàn)出了良好的科研潛力。多位同學(xué)在參賽過程中同時取得了學(xué)術(shù)論文、發(fā)明專利以及軟件著作權(quán)等科研成果。學(xué)生通過參加大學(xué)生信息安全競賽，進一步提高了科研實踐能力，為其后續(xù)的研究生學(xué)習(xí)工作奠定了良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié) 語

信息內(nèi)容安全是信息安全領(lǐng)域中新的研究方向和學(xué)科，信息內(nèi)容安全課程的建設(shè)非常重要。為了順應(yīng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展對信息內(nèi)容安全監(jiān)管人才的迫切需求，武漢大學(xué)于2014年率先開展了信息內(nèi)容安全課程建設(shè)和教學(xué)工作，通過5年的信息內(nèi)容安全課程的教學(xué)實踐，構(gòu)建了一套完整的課程體系。該課程建設(shè)以學(xué)生創(chuàng)新能力培養(yǎng)為中心，在課程內(nèi)容、實驗課程以及考核機制3方面進行了全新的設(shè)計，通過“課程講授+上機實驗+綜合實踐”考核的方式，實現(xiàn)了對學(xué)生從提出問題、分析問題到解決問題的綜合實踐能力的培養(yǎng)和鍛煉，將“基礎(chǔ)性”教學(xué)轉(zhuǎn)化為“實用性”教學(xué)，獲得了良好的教學(xué)效果。希望武漢大學(xué)提出的信息內(nèi)容安全課程的建設(shè)思路，能夠為將要開設(shè)信息內(nèi)容安全課程的學(xué)校提供參考。