網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生能力培養(yǎng)

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0引言沒(méi)有網(wǎng)絡(luò)安全就沒(méi)有國(guó)家安全。國(guó)家重要信息系統(tǒng)及基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和維護(hù)需要一支具有較高網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障專業(yè)知識(shí)的隊(duì)伍。伴隨著信息技術(shù)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)具備網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力人才的需求一直呈上升趨勢(shì)。目前，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才培養(yǎng)正處在從知識(shí)傳授向能力培養(yǎng)與素質(zhì)提高的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，以學(xué)生為中心，以目標(biāo)、需求和能力為導(dǎo)向的教育理念已經(jīng)得到廣泛認(rèn)可。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的主要能力之一，但網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)方面普遍存在一些問(wèn)題，如理論與實(shí)踐脫節(jié)，解決實(shí)際問(wèn)題的能力不足，對(duì)應(yīng)的課程、知識(shí)點(diǎn)與實(shí)踐環(huán)節(jié)不符，與其他相關(guān)專業(yè)沒(méi)有差異化等。

1網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)的現(xiàn)狀分析

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)是依托于計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專業(yè)發(fā)展起來(lái)的。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的人才應(yīng)該具備計(jì)算機(jī)類專業(yè)人才的四大基本能力：計(jì)算思維、算法設(shè)計(jì)與分析、程序設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)和系統(tǒng)能力。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的專業(yè)能力可以進(jìn)一步細(xì)化為：網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備研發(fā)能力、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)與實(shí)施能力、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理與維護(hù)能力、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力等[1]。因此，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)有別于其他計(jì)算機(jī)類專業(yè)的一個(gè)重要能力。但在目前的現(xiàn)實(shí)情況下，大家對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)和其他相關(guān)專業(yè)在專業(yè)能力構(gòu)成上的差異認(rèn)識(shí)不夠，很多學(xué)校不同專業(yè)在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)方面存在同質(zhì)化現(xiàn)象。在專業(yè)知識(shí)體系上，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障知識(shí)領(lǐng)域的核心知識(shí)單元應(yīng)有：信息安全基礎(chǔ)、安全模型、加密、認(rèn)證、數(shù)字簽名、安全協(xié)議、防火墻、入侵檢測(cè)系統(tǒng)、漏洞檢測(cè)與防護(hù)、安全評(píng)估與審計(jì)等。從知識(shí)體系上來(lái)看，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)中的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障知識(shí)基本上是信息安全專業(yè)中密碼學(xué)、網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)及信息系統(tǒng)安全領(lǐng)域基礎(chǔ)知識(shí)的綜合，具有內(nèi)容多、涉及面廣的特點(diǎn)。另外，目前的知識(shí)體系主要從防御角度出發(fā)，攻擊和滲透的知識(shí)還很欠缺。如何在確保知識(shí)體系覆蓋完整的條件下，突出網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的特色，是一個(gè)尚待深入研究的課題。在課程體系結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)安全課程，對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程、信息安全和信息對(duì)抗專業(yè)來(lái)說(shuō)是主干課程，而對(duì)計(jì)算機(jī)類其他專業(yè)來(lái)說(shuō)，往往是擴(kuò)展課程；信息安全專業(yè)和信息對(duì)抗專業(yè)一般將其細(xì)化為至少4門主干課程，如密碼學(xué)、網(wǎng)絡(luò)安全、信息系統(tǒng)安全和信息內(nèi)容安全。網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)需要強(qiáng)化網(wǎng)絡(luò)安全課程，并開(kāi)設(shè)相應(yīng)的擴(kuò)展課程，以完善網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障課程體系的完整性。教學(xué)條件上，在網(wǎng)絡(luò)與信息安全方面比較突出的國(guó)內(nèi)高校主要以密碼學(xué)領(lǐng)域的科學(xué)研究與人才培養(yǎng)見(jiàn)長(zhǎng)，缺少網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障的師資，特別是缺少既有工程背景和網(wǎng)絡(luò)攻防實(shí)戰(zhàn)經(jīng)驗(yàn)又有高學(xué)術(shù)水平的師資，導(dǎo)致一些高校網(wǎng)絡(luò)安全課程的教學(xué)質(zhì)量不高，甚至無(wú)法開(kāi)設(shè)，影響了網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力的培養(yǎng)。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障不僅有理論性，也具有實(shí)踐性，許多方法和手段需要在實(shí)踐過(guò)程中認(rèn)識(shí)和領(lǐng)會(huì)。一些高校的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)缺少必要的實(shí)驗(yàn)條件，有些僅僅進(jìn)行加密與解密、VPN、入侵檢測(cè)或防火墻等方面的簡(jiǎn)單配置性實(shí)驗(yàn)，缺少網(wǎng)絡(luò)對(duì)抗等復(fù)雜的綜合性實(shí)驗(yàn)，致使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障實(shí)踐環(huán)節(jié)質(zhì)量不高，影響學(xué)生動(dòng)手能力的培養(yǎng)。

2網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力構(gòu)成

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力的教育需要以網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障知識(shí)為載體，通過(guò)探討知識(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題求解過(guò)程，培養(yǎng)學(xué)生靈活運(yùn)用所學(xué)知識(shí)有效地解決網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全防御、檢測(cè)、評(píng)估、響應(yīng)等實(shí)際問(wèn)題的能力。計(jì)算機(jī)類專業(yè)培養(yǎng)學(xué)生的計(jì)算思維、算法思維、程序思維、系統(tǒng)思維、過(guò)程思維、數(shù)據(jù)思維、人機(jī)系統(tǒng)思維等思維能力，而網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)還要培養(yǎng)學(xué)生的對(duì)抗思維、逆向思維、拆解思維、全局思維等網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障所特有的思維能力。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障體系是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，必須從復(fù)雜系統(tǒng)的觀點(diǎn)，采用從定性到定量的綜合集成的思想方法，追求整體效能。從系統(tǒng)工程方法論的觀點(diǎn)出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障不能簡(jiǎn)單地采用還原論的觀點(diǎn)處理，必須遵循“木桶原理”的整體思維，注重整體安全。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障的方法論與數(shù)學(xué)或計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科相比，既有聯(lián)系又有區(qū)別，包括觀察、實(shí)驗(yàn)、猜想、歸納、類比和演繹推理以及理論分析、設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、測(cè)試分析等，綜合形成了逆向驗(yàn)證的獨(dú)特方法論。從不同的角度看網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障可以得到不同的內(nèi)涵和外延。從物理域看，是指網(wǎng)絡(luò)空間的硬件設(shè)施設(shè)備安全，要求確保硬件設(shè)施設(shè)備不被干擾、破壞和摧毀；從信息域看，重點(diǎn)是確保信息的可用性、機(jī)密性、完整性和真實(shí)性；從認(rèn)知域看，主要是關(guān)于網(wǎng)絡(luò)傳播的信息內(nèi)容對(duì)國(guó)家政治及民眾思想、道德、心理等方面的影響；從社會(huì)域看，要確保不因網(wǎng)絡(luò)信息傳播導(dǎo)致現(xiàn)實(shí)社會(huì)出現(xiàn)經(jīng)濟(jì)安全事件、民族宗教事件、暴力恐怖事件以及群體性聚集事件等。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議安全及相關(guān)技術(shù)研究、網(wǎng)絡(luò)安全需求分析、方案設(shè)計(jì)與系統(tǒng)部署、網(wǎng)絡(luò)安全測(cè)試、評(píng)估與優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)安全策略制訂與實(shí)施等內(nèi)容。培養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力就是培養(yǎng)學(xué)生熟悉信息安全基本理論和常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品的工作原理，掌握主流網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品如防火墻、入侵檢測(cè)、漏洞掃描、病毒防殺、VPN、蜜罐等工具的安裝配置和使用，能夠制定網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全策略與措施，部署安全系統(tǒng)，同時(shí)具有安全事故預(yù)防、監(jiān)測(cè)、跟蹤、管理、恢復(fù)等方面的能力以及網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)能力，以滿足企事業(yè)單位網(wǎng)絡(luò)安全方面的實(shí)際工作需求。

3網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力課程設(shè)置

網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)涉及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)、規(guī)劃、組網(wǎng)、維護(hù)、管理、安全、應(yīng)用等方面的工程科學(xué)和實(shí)踐問(wèn)題，其網(wǎng)絡(luò)安全課程使學(xué)生了解網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各種潛在的安全威脅與攻擊手段以及針對(duì)這些威脅可采用的安全機(jī)制與技術(shù)。掌握常見(jiàn)的網(wǎng)絡(luò)安全工具和設(shè)備，如防火墻、入侵檢測(cè)、漏洞掃描等工具的工作原理，學(xué)生可以了解網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)政策法規(guī)，并具有網(wǎng)絡(luò)安全策略與措施制定、安全事故監(jiān)測(cè)等能力。為了保質(zhì)保量地完成網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力的培養(yǎng)，可設(shè)置相應(yīng)的主干課程：網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實(shí)踐及擴(kuò)展課程安全測(cè)試與評(píng)估技術(shù)。課程涉及的核心知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)開(kāi)設(shè)安全測(cè)試與評(píng)估技術(shù)，教師引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生用逆向、對(duì)抗和整體思維來(lái)學(xué)習(xí)并思考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障問(wèn)題。

4培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障的實(shí)踐和創(chuàng)新能力

實(shí)踐動(dòng)手能力是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)中的重要一環(huán)。許多網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)安全保障能力知識(shí)點(diǎn)比較難掌握，必須通過(guò)實(shí)踐環(huán)節(jié)來(lái)消化、吸收、鞏固和升華，才成為學(xué)生自己的技能。為此，我們一方面努力爭(zhēng)取解決實(shí)驗(yàn)條件，與企業(yè)聯(lián)合共建網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)室；另一方面，自主開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)了一系列的教學(xué)演示和實(shí)踐工具，彌補(bǔ)部分環(huán)節(jié)難以讓學(xué)生動(dòng)手實(shí)踐的不足。通過(guò)完善的實(shí)踐體系（包括課內(nèi)實(shí)驗(yàn)、綜合實(shí)驗(yàn)、創(chuàng)新實(shí)踐、實(shí)習(xí)及學(xué)科競(jìng)賽等），培養(yǎng)學(xué)生網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障的實(shí)踐和創(chuàng)新能力。課內(nèi)實(shí)驗(yàn)包括安全測(cè)試與評(píng)估技術(shù)課程的信息收集、內(nèi)部攻擊、KaliLinux的安裝與使用、Metasploit、緩沖溢出攻擊、Shellcode、Web攻擊、數(shù)據(jù)庫(kù)安全、逆向分析等實(shí)驗(yàn)。網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)課程對(duì)應(yīng)的實(shí)踐課程網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)實(shí)踐設(shè)置了加解密編程、PGP、PKI、VPN服務(wù)器和客戶端、病毒與惡意代碼行為分析、Iptables防火墻、Snort入侵檢測(cè)、以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)聽(tīng)與反監(jiān)聽(tīng)、端口掃描、WinPcap編程、Windows和Linux安全配置等實(shí)驗(yàn)；另外還設(shè)置了兩個(gè)綜合實(shí)驗(yàn)——綜合防御實(shí)驗(yàn)(安全配置、防火墻、入侵檢測(cè)、事件響應(yīng))和綜合滲透測(cè)試實(shí)驗(yàn)(信息收集、緩沖溢出滲透、權(quán)限提升、后門安裝、日志清除)。在課內(nèi)實(shí)驗(yàn)和綜合實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)采用分工合作、以強(qiáng)帶弱、小組整體與個(gè)人測(cè)試評(píng)分相結(jié)合等措施，確保讓每個(gè)學(xué)生掌握相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障實(shí)踐能力。目前，我們正積極與網(wǎng)絡(luò)安全相關(guān)企業(yè)建設(shè)實(shí)習(xí)和實(shí)訓(xùn)基地，開(kāi)展社會(huì)實(shí)習(xí)和實(shí)踐，探索利用社會(huì)力量培養(yǎng)實(shí)踐能力的模式。專業(yè)實(shí)踐是一門2學(xué)分的創(chuàng)新實(shí)踐和實(shí)習(xí)課程。通過(guò)專業(yè)實(shí)踐和畢業(yè)設(shè)計(jì)，學(xué)生可以根據(jù)自己的興趣選擇網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障方面的創(chuàng)新實(shí)踐拓展和深化。一方面，積極鼓勵(lì)并組織優(yōu)秀學(xué)生參加全國(guó)性和地方性的網(wǎng)絡(luò)安全技能競(jìng)賽；另一方面，讓高年級(jí)的同學(xué)參與教師的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障科研項(xiàng)目中來(lái)，讓學(xué)生在競(jìng)爭(zhēng)與對(duì)抗中和解決實(shí)際問(wèn)題過(guò)程中增強(qiáng)自己的動(dòng)手能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學(xué)生的自主學(xué)習(xí)能力和研究能力，激發(fā)他們的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障創(chuàng)新思維。

5結(jié)語(yǔ)

網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障能力是網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)能力培養(yǎng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié)。我們的工作僅僅是一個(gè)嘗試性的開(kāi)始，如何處理與計(jì)算機(jī)類其他專業(yè)、信息安全和信息對(duì)抗等相關(guān)專業(yè)之間的關(guān)系，如何評(píng)測(cè)網(wǎng)絡(luò)安全能力的培養(yǎng)狀況等，有待于未來(lái)的進(jìn)一步研究與實(shí)踐。評(píng)估技術(shù)。課程涉及的核心知識(shí)點(diǎn)。通過(guò)開(kāi)設(shè)安全測(cè)試與評(píng)估技術(shù)，教師引導(dǎo)和培養(yǎng)學(xué)生用逆向、對(duì)抗和整體思維來(lái)學(xué)習(xí)并思考網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)安全保障問(wèn)題。

作者：徐明 徐建 吳鋌 鄭寧 單位：杭州電子科技大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院