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        利用硬件防火墻推行信息安全技術(shù)教學(xué)改革實(shí)踐研究

        2022-07-02 12:23:13徐勝超毛明揚(yáng)
        電腦知識(shí)與技術(shù) 2022年15期
        關(guān)鍵詞:課程改革實(shí)踐教學(xué)網(wǎng)絡(luò)安全

        徐勝超 毛明揚(yáng)

        摘要:針對(duì)新時(shí)代國家對(duì)信息安全技術(shù)人才培養(yǎng)的需求,該文提出一種基于硬件防火墻的實(shí)踐教學(xué)改革方法,主要分析了目前國內(nèi)高校信息安全技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)存在的不足,詳細(xì)討論了基于硬件防火墻的改革措施。通過三個(gè)學(xué)期的教學(xué)改革與課程建設(shè),該方法在人才培養(yǎng)和學(xué)生評(píng)價(jià)、教師自身素養(yǎng)提升、應(yīng)用推廣和受益面等方面都有很好的效果。

        關(guān)鍵詞:信息安全技術(shù);防火墻;課程改革; 網(wǎng)絡(luò)安全; 實(shí)踐教學(xué)

        中圖分類號(hào):TP393.4? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

        文章編號(hào):1009-3044(2022)15-0175-03

        1 引言

        1.1 實(shí)踐教學(xué)現(xiàn)狀

        《信息安全技術(shù)》是目前國內(nèi)大部分高校計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)必修的一門課程,其中部分信息管理與信息系統(tǒng)、電子商務(wù)等專業(yè)也開設(shè)該課程,黨的十八大后,國家針對(duì)信息安全這個(gè)領(lǐng)域建立了相關(guān)的機(jī)構(gòu)予以管理,2021年11月1日,《個(gè)人信息保護(hù)法》的實(shí)施更加強(qiáng)調(diào)了信息安全問題,可見其至關(guān)重要,值得深入研究[1-3]?!缎畔踩夹g(shù)》課程的教學(xué)由理論教學(xué)和實(shí)踐教學(xué)組成,理論教學(xué)可以在普通多媒體教室完成,但是實(shí)踐教學(xué)在普通多媒體機(jī)房是無法滿足的,除此之外,實(shí)踐教學(xué)還存在下面一些問題:

        1)目前國內(nèi)高校計(jì)算機(jī)專業(yè)的信息安全技術(shù)課程實(shí)踐教學(xué)大部分在通用實(shí)驗(yàn)室完成,即使有專業(yè)的信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺(tái),其軟硬資源的利用效率比較低,由于缺少相應(yīng)的師資,企業(yè)提供給高校的專業(yè)軟硬教學(xué)平臺(tái)出現(xiàn)了對(duì)接瓶頸。

        2)由于大部分與信息安全技術(shù)相關(guān)的原理和工具都具有實(shí)踐性,它們都不是簡(jiǎn)單的理論分析過程,而更多的是實(shí)際操作的過程。大多數(shù)教師長(zhǎng)期受到應(yīng)試模式的影響,教學(xué)方式大多依靠教材理論講解,不能積極利用創(chuàng)新教學(xué)理念和教學(xué)方法,這就體現(xiàn)了教師教學(xué)素養(yǎng)的不足。

        3)目前國內(nèi)高校網(wǎng)絡(luò)詐騙,個(gè)人信息隱私泄露時(shí)有發(fā)生,如果只講解傳統(tǒng)的密碼學(xué)和黑客病毒防御,完全脫離了學(xué)生的實(shí)際生活,早已不再適用于當(dāng)今新時(shí)代社會(huì)的發(fā)展;實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容沒有和立德樹人、工匠精神、正確的職業(yè)道德和安全法律法規(guī)等結(jié)合,缺少思政元素[4]。

        1.2 實(shí)踐教學(xué)改革的意義

        1)通過全新一代硬件防火墻的實(shí)戰(zhàn)學(xué)習(xí),在實(shí)驗(yàn)過程中讓學(xué)生實(shí)際感受到真實(shí)的虛擬專用網(wǎng)、訪問控制列表、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)化、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)、病毒與木馬、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御、文件過濾、惡意URL等,而不是一個(gè)模擬的虛假平臺(tái)。

        2)提高教師自身的水平與能力,教師可以與防火墻廠家很好地對(duì)接,完成校企合作,提高人才培養(yǎng)的質(zhì)量,教師和學(xué)生可以考取相關(guān)廠家的專業(yè)認(rèn)證(信息安全方向),這樣學(xué)生在就業(yè)的時(shí)候?qū)⒂嗅槍?duì)性。

        3)通過融入思政元素,讓學(xué)生都能從根本上意識(shí)到信息安全的重要性,把黨和國家的網(wǎng)絡(luò)安全觀點(diǎn)貫徹到基層學(xué)生一線,人人防范信息安全風(fēng)險(xiǎn)和威脅。

        2 基于硬件防火墻的改革措施

        2.1 改革的前期準(zhǔn)備工作

        1)文獻(xiàn)研究。通過收集參考文獻(xiàn),整理國內(nèi)外的全新一代硬件防火墻技術(shù)的研究成果,梳理相關(guān)觀點(diǎn),進(jìn)而分析、歸納整理,結(jié)合本省,本單位信息安全技術(shù)課程的實(shí)際和學(xué)生的現(xiàn)狀模式啟發(fā)[5-6]。

        2)問卷調(diào)查。對(duì)于本校的學(xué)生以及教師進(jìn)行問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì),歸納信息安全技術(shù)課程現(xiàn)狀,特別是實(shí)踐教學(xué)的現(xiàn)狀。

        3)全新一代硬件防火墻的廠家調(diào)研。結(jié)合常見的華為公司、360公司、銳捷公司、新華三公司等廠家,讓其提出信息安全技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái),這些教學(xué)平臺(tái)往往既包括軟件也包括硬件,基于本省,本校,本學(xué)院的實(shí)際,有目標(biāo)有策略地選擇一些有價(jià)值的模塊供學(xué)生學(xué)習(xí),任課教師必須設(shè)計(jì)出信息安全技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)大綱和考核方法。

        2.2 硬件防火墻功能模塊選擇

        完成全新一代硬件防火墻實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的模塊選擇。以前信息安全技術(shù)的實(shí)踐教學(xué)往往都是分散式的,密碼學(xué)、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御、防火墻技術(shù)、入侵檢測(cè)技術(shù)、虛擬專用網(wǎng)技術(shù)、訪問控制列表技術(shù)等主題不能有機(jī)結(jié)合在一起,隨著近幾年防火墻技術(shù)的發(fā)展,華為公司、360公司、銳捷公司、新華三公司等廠家逐步推出軟硬結(jié)合型新一代綜合功能防火墻,如圖1所示,顯示了全新一代防火墻的功能模塊,這種硬件防火墻可以滿足信息安全技術(shù)課程所有主題的實(shí)踐教學(xué),利用一個(gè)統(tǒng)一的教學(xué)平臺(tái)完成所有的實(shí)驗(yàn),也有統(tǒng)一的考核方式。

        值得注意的是,硬件廠家提供的實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)的功能模塊十分豐富,例如360公司下一代安全防火墻系統(tǒng)包括路由功能、NAT功能、安全策略、攻擊防護(hù)、安全大腦聯(lián)動(dòng)響應(yīng)、應(yīng)用控制、流量控制、入侵防御、病毒過濾、云沙箱(選配)、僵尸網(wǎng)絡(luò)(選配)、IP信譽(yù)(選配)、威脅情報(bào)、會(huì)話控制、SSL VPN、IPsec vpn、鏈路負(fù)載、服務(wù)器負(fù)載均衡、全局黑名單、系統(tǒng)高可用性、數(shù)據(jù)安全、系統(tǒng)管理、報(bào)表、日志等20多種功能,這些基本涵蓋了信息安全技術(shù)的實(shí)踐教學(xué),但是每個(gè)功能模塊都要支付相應(yīng)的服務(wù)費(fèi)用,對(duì)硬件防火墻節(jié)點(diǎn)的并發(fā)訪問只有經(jīng)過授權(quán)才允許使用,這些都要支付高額的費(fèi)用。

        2.3 硬件防火墻實(shí)驗(yàn)室的布局

        本文設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)室滿足60人同時(shí)操作實(shí)驗(yàn),采用分組教學(xué),每6人一組,共10組。每個(gè)實(shí)驗(yàn)組配置1套桌椅、6臺(tái)電腦、1臺(tái)硬件防火墻,通過交換機(jī)和路由器進(jìn)行組網(wǎng),滿足實(shí)踐教學(xué)。根據(jù)前面談到的硬件防火墻實(shí)驗(yàn)室理念架構(gòu),整個(gè)實(shí)驗(yàn)室包含以下幾個(gè)部分,如圖2所示。

        硬件防火墻:可以采用多核CPU硬件架構(gòu),網(wǎng)絡(luò)層吞吐量1Gbps,IPsec吞吐量500Mbps,防病毒吞吐量200Mbps,IPS吞吐量300Mbps,最大并發(fā)連接數(shù)20萬,每秒新建連接數(shù)1萬,IPSec隧道數(shù)512個(gè),最大SSL VPN用戶數(shù)128個(gè)。桌面型,單電源,標(biāo)準(zhǔn)配置9個(gè)10/100/1000M自適應(yīng)電口,1個(gè)Console口,1個(gè)USB2.0口。

        防火墻軟件功能模塊:基本模塊應(yīng)該但不限于下面的這些:病毒與木馬模塊,網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御模塊,網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)模塊,虛擬專用網(wǎng)模塊,訪問控制列表模塊,文件過濾與惡意URL模塊,網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)化模塊等;包含60個(gè)SSL VPN并發(fā)用戶許可。

        機(jī)柜:1.2米網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜,22U加厚標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器機(jī)柜,尺寸600cm×600cm×1166cm,黑色。

        電源:PDU機(jī)柜插座,8位10A工業(yè)PDU插排,3米插座插板,豎裝版。

        島式布局是目前最流行的實(shí)驗(yàn)室布局方式,每個(gè)物理實(shí)驗(yàn)組成為一個(gè)小島,每個(gè)組推薦6個(gè)學(xué)生使用。實(shí)驗(yàn)室中有一個(gè)核心機(jī)柜,放置硬件防火墻、交換機(jī)組以及必要的服務(wù)器等,布局方式可如圖3所示。

        2.4 實(shí)踐教學(xué)改革擬解決的關(guān)鍵問題

        在完成此次基于硬件防火墻的實(shí)踐教學(xué)改革的時(shí)候,需要注意以下四個(gè)關(guān)鍵問題:

        1)不同廠家的新一代硬件防火墻的差異區(qū)分和教學(xué)平臺(tái)的搭建,完成信息安全技術(shù)課程從通用實(shí)驗(yàn)室到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室的改變。

        2)通過硬件防火墻實(shí)踐教學(xué)平臺(tái)提高學(xué)生的實(shí)踐動(dòng)手能力,讓學(xué)生深刻理解信息安全技術(shù)的原理。

        3)基于硬件防火墻的信息安全技術(shù)教師實(shí)踐能力提升,教師必須提前完成廠家的培訓(xùn)與學(xué)習(xí),最好可以考取相關(guān)方向的認(rèn)證。

        4)基于硬件防火墻的《信息安全技術(shù)》實(shí)踐教學(xué)思政元素的提取與融入。

        2.5 基于硬件防火墻的考核機(jī)制

        當(dāng)前信息安全技術(shù)課程大多數(shù)還在沿用傳統(tǒng)的考核方式,課程最終成績(jī)就是期末考試的卷面成績(jī),這種方式最終后果就是造成了學(xué)生死記硬背、不重視實(shí)踐,無法全面考查學(xué)生實(shí)踐能力和綜合素質(zhì)。為了全面評(píng)定學(xué)生,本文采用了一種新的評(píng)價(jià)體系,新的考核體系主要包括實(shí)踐成績(jī)和期末筆試成績(jī)兩部分,分別占比為50%和50%。

        實(shí)踐成績(jī)側(cè)重于學(xué)生的實(shí)踐、團(tuán)隊(duì)合作、解決問題的實(shí)踐能力,使學(xué)生學(xué)會(huì)活學(xué)活用,真正做到理論結(jié)合實(shí)踐??梢园褞讉€(gè)重要的防火墻功能的實(shí)現(xiàn)作為考核指標(biāo),每完成一個(gè)指標(biāo),就記錄成績(jī)。本文把實(shí)踐教學(xué)的考核設(shè)計(jì)了8個(gè)功能模塊:病毒與木馬模塊、網(wǎng)絡(luò)攻擊與防御模塊、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)技術(shù)模塊、虛擬專用網(wǎng)模塊、訪問控制列表模塊、文件過濾與惡意URL模塊、網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)化模塊、密碼學(xué)等,每個(gè)模塊利用2學(xué)時(shí)完成實(shí)驗(yàn),一共16學(xué)時(shí),滿分100分。期末成績(jī)即是學(xué)生參加期末筆試的試卷得分,主要是對(duì)學(xué)生掌握理論知識(shí)情況的檢驗(yàn)。通過該考核機(jī)制,會(huì)降低一大部分高分低能現(xiàn)象的發(fā)生,可以綜合地考核學(xué)生的學(xué)習(xí)狀況。

        3 基于硬件防火墻的成果與效果

        3.1 人才培養(yǎng)和學(xué)生評(píng)價(jià)

        通過本文提出的實(shí)踐教學(xué)改革方案,各高校可以結(jié)合自己?jiǎn)挝坏膶?shí)際,設(shè)計(jì)《信息安全技術(shù)》課程的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室[7]。基于硬件防火墻平臺(tái),把所有的實(shí)踐課程都安排到專業(yè)實(shí)驗(yàn)室完成,每個(gè)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)結(jié)果都要經(jīng)過教師的檢查,合格后完成實(shí)驗(yàn)報(bào)告,才算考核通過。

        課程結(jié)束后,結(jié)合本文的方法,任課教師通過問卷調(diào)查統(tǒng)計(jì)課程的評(píng)價(jià)情況,包括教材選擇、教學(xué)大綱設(shè)計(jì)、實(shí)驗(yàn)大綱設(shè)計(jì)、思政教學(xué)融合、考核方式等指標(biāo)。通過查看近三個(gè)學(xué)期廣州華商學(xué)院教務(wù)管理系統(tǒng),發(fā)現(xiàn)有400多個(gè)學(xué)生的評(píng)價(jià),絕大部分是滿意的評(píng)價(jià)。

        3.2教師自身素養(yǎng)的提升方面

        《信息安全技術(shù)》是一門專業(yè)課程,而且信息安全技術(shù)發(fā)展較快,特別是硬件防火墻技術(shù)對(duì)任課教師的專業(yè)要求非常高,因此要特別注重教師隊(duì)伍的專業(yè)素質(zhì)培養(yǎng),確保學(xué)生從更專業(yè)的視角掌握信息安全相關(guān)技術(shù)。通過硬件防火墻的實(shí)踐課程改革,教師可以在課程中不斷實(shí)踐、不斷積累解決信息安全問題的經(jīng)驗(yàn),積極參加不同廠家的信息安全等領(lǐng)域相關(guān)專業(yè)的資格認(rèn)證,提升整個(gè)教師隊(duì)伍的水平。

        本實(shí)踐課程改革體系的研究還可以和省級(jí)質(zhì)量工程的實(shí)踐教學(xué)示范中心項(xiàng)目、校企聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目、科產(chǎn)教融合實(shí)踐教學(xué)基地項(xiàng)目、課程思政建設(shè)項(xiàng)目四者結(jié)合一體,調(diào)動(dòng)各方面因素支持實(shí)踐教學(xué)改革工作,為學(xué)校的質(zhì)量工程建設(shè)、創(chuàng)新強(qiáng)校工程建設(shè)提供支持。

        3.3 應(yīng)用范圍與受益面

        人才培育方面:利用硬件防火墻的實(shí)踐教學(xué)改革可以有效地提高學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性和主動(dòng)性,特別是可以重視實(shí)驗(yàn),增加了新的考核體系。鍛煉了學(xué)生團(tuán)隊(duì)協(xié)作、創(chuàng)新能力等綜合素質(zhì),可以通過教改培養(yǎng)出對(duì)國家急需的信息安全技術(shù)人才。

        教師自身素養(yǎng)的提升方面:通過實(shí)踐課程改革,教師可以在課程中不斷實(shí)踐、不斷積累解決信息安全問題的經(jīng)驗(yàn),能夠積極參加信息安全工程師等相關(guān)專業(yè)的資格認(rèn)證,提升整個(gè)教學(xué)團(tuán)隊(duì)的水平。

        4 結(jié)束語

        本文利用硬件防火墻將信息安全技術(shù)課程的大部分實(shí)踐課程都集中到一個(gè)綜合的教學(xué)平臺(tái)中,方便了學(xué)生做實(shí)驗(yàn)和考試,給信息安全專業(yè)實(shí)驗(yàn)室建設(shè)提供了可行的方案。通過融入思政元素,根據(jù)面向新時(shí)代社會(huì)主義建設(shè)的信息安全人才的需求,培養(yǎng)校企聯(lián)合培養(yǎng)復(fù)合型人才,通過廠家組織的各類教學(xué)競(jìng)賽,激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。最后通過本課程的實(shí)踐教學(xué)改革,任課教師與學(xué)生可以考取相關(guān)廠家的信息安全技術(shù)職業(yè)資格認(rèn)證,提高自身的競(jìng)爭(zhēng)力,使得學(xué)生的就業(yè)具有針對(duì)性,減少一些盲目性。

        參考文獻(xiàn):

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        【通聯(lián)編輯:代影】

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