結(jié)合信息安全競(jìng)賽進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程改革

◆崔杰 仲紅 石潤(rùn)華 許艷

1 全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽簡(jiǎn)介

由工信部和教育部指導(dǎo)、教育部高校信息安全類專業(yè)教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)主辦的“全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽”是國(guó)內(nèi)信息安全領(lǐng)域最高水平的大學(xué)生科技活動(dòng)[1]。此競(jìng)賽是全國(guó)大學(xué)生公益性的科技創(chuàng)新活動(dòng)，目的在于提高大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、創(chuàng)新意識(shí)，普及信息安全基本知識(shí)，提高信息安全意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)開發(fā)能力和創(chuàng)新設(shè)計(jì)應(yīng)用能力，開闊大學(xué)生的科技視野，推動(dòng)高校計(jì)算機(jī)類專業(yè)尤其是信息安全學(xué)科授課內(nèi)容、授課方法和專業(yè)課程體系的革新，吸引大學(xué)生積極參與課外科研開發(fā)活動(dòng)，為培育、推薦杰出信息安全專業(yè)人才提供條件[2-3]?！叭珖?guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽”為在校大學(xué)生提供了一個(gè)展示自己、表現(xiàn)自己的舞臺(tái)，為培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力提供了一個(gè)良好的平臺(tái)，為信息安全知識(shí)的傳播和信息安全意識(shí)的提高提供了一種良好的途徑。

目前，“全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽”已成功舉行了5屆。第 一屆全國(guó)信息安全大賽決賽由電子科技大學(xué)于2008年10月舉辦，第二屆決賽由北京郵電大學(xué)于2009年8月舉辦[2]，第三屆決賽由哈爾濱工業(yè)大學(xué)于2010年8月舉辦，第四屆決賽由國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)于2011年7月舉辦，第五屆決賽由解放軍信息工程大學(xué)于2012年7月舉辦。此外，一些省級(jí)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽也陸續(xù)在江蘇、四川、山東等地舉行。

經(jīng)過4年的摸索和探索，安徽大學(xué)制定了一套行之有效的管理機(jī)制和參賽機(jī)制，并逐漸發(fā)揮出了作用，使學(xué)校的計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院在“全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽”中取得了較好的成績(jī)。近4年，學(xué)院代表安徽大學(xué)參加了第二屆、第三屆、第四屆和第五屆全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽，每年均有隊(duì)伍在預(yù)賽中脫穎而出殺入決賽，共獲得全國(guó)三等獎(jiǎng)3項(xiàng)、優(yōu)勝獎(jiǎng)1項(xiàng)。

2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容

2.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容選擇

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)理論課程的實(shí)踐和應(yīng)用，對(duì)于加深對(duì)網(wǎng)絡(luò)原理的理解，增強(qiáng)學(xué)生的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用能力具有重要作用，因此如何選擇網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容至關(guān)重要[4-5]。通過合理選擇和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，可以讓學(xué)生在有限的課時(shí)內(nèi)學(xué)到更多的知識(shí)和技能。通常，網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程與理論課程交叉排課，這樣既可以保證理論課和實(shí)驗(yàn)課的進(jìn)度一致，又可以使理論課和實(shí)驗(yàn)課相得益彰，互相促進(jìn)。一般來說，依據(jù)理論課教材來選擇和設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。

筆者在網(wǎng)絡(luò)教學(xué)中選用了謝希仁教授主編的經(jīng)典教材《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)》（第五版），并自編了與理論課教材配套的《計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書》。理論課教材的主要章節(jié)及對(duì)應(yīng)的配套實(shí)驗(yàn)安排如下：

1）概述實(shí)驗(yàn)安排，在第一章實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，安排了常用網(wǎng)絡(luò)測(cè)試工具及命令的使用、TCP/IP協(xié)議的安裝及配置、常用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析儀的安裝和使用等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

2）物理層實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了雙絞線的制作，實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的熟悉和使用等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

3）數(shù)據(jù)鏈路層實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了交換機(jī)的基本配置、VLAN基本配置、VLAN高級(jí)配置、數(shù)據(jù)鏈路層協(xié)議的分析等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

4）網(wǎng)絡(luò)層實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了路由器的相關(guān)配置、路由協(xié)議的配置和使用、使用路由協(xié)議組建廣域網(wǎng)等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

5）運(yùn)輸層實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了Socket編程、運(yùn)輸層協(xié)議分析等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

6）應(yīng)用層實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了Windows Server 2003應(yīng)用服務(wù)器（Web、FTP）的安裝與配置，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用編程及應(yīng)用層協(xié)議分析等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

7）網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換NAT，包過濾防火墻、病毒防范等實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目；

8）音頻、視頻實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了視頻監(jiān)控、視頻直播、流媒體服務(wù)器配置等內(nèi)容的講授和演示；

9）無線網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了WLAN組網(wǎng)方法的講授和演示；

10）下一代互聯(lián)網(wǎng)實(shí)驗(yàn)安排，主要安排了IPv6、CERNet2的講授和演示。

2.2 對(duì)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中引入信息安全內(nèi)容的思考

信息安全競(jìng)賽在培養(yǎng)大學(xué)生信息安全意識(shí)和信息安全技能的同時(shí)，也激發(fā)了網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)改革的思考。在TCP/IP安全體系結(jié)構(gòu)中，各層均提供了一定的安全措施。在日常教學(xué)中可以對(duì)各層的安全措施與基礎(chǔ)協(xié)議進(jìn)行對(duì)比講解和實(shí)驗(yàn)，使學(xué)生在掌握網(wǎng)絡(luò)原理的同時(shí)，豐富其網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)，提高其網(wǎng)絡(luò)安全意識(shí)和技能。TCP/IP各層安全措施如圖1所示。

圖1 TCP/IP參考模型及各層安全措施

3 信息安全競(jìng)賽與網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)改革

網(wǎng)絡(luò)安全作為信息安全的重要組成部分，是實(shí)現(xiàn)信息安全的必要條件和關(guān)鍵環(huán)節(jié)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)和技能是從事網(wǎng)絡(luò)安全項(xiàng)目的基礎(chǔ)和前提。在信息安全問題日益突出的大背景下，信息安全競(jìng)賽已經(jīng)成為大學(xué)生展示技能的良好平臺(tái)。而計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)和技能是參與競(jìng)賽，設(shè)計(jì)作品必須具備的。因此，如何完善計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，豐富計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)手段，這些都是值得探討的問題。筆者就這些問題，給出自己的想法和建議。

3.1 引入彈性授課機(jī)制，改革網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)手段

安徽大學(xué)每年都會(huì)開展大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目資助活動(dòng)，從211三期經(jīng)費(fèi)中劃撥專項(xiàng)資金面向全校師生征集大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目。大學(xué)生創(chuàng)新計(jì)劃項(xiàng)目由學(xué)生依據(jù)自己的專業(yè)特長(zhǎng)和興趣愛好選擇課題和指導(dǎo)教師，并在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下自主地確定項(xiàng)目方案，由學(xué)生申請(qǐng)，學(xué)校組織專家評(píng)審。指導(dǎo)教師在項(xiàng)目的實(shí)施過程中對(duì)項(xiàng)目提供指導(dǎo)，這些都是傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)做不到的。通過此項(xiàng)目的開展，很好地鍛煉和培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力。

在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)過程中，可以借鑒大學(xué)生創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)計(jì)劃項(xiàng)目的實(shí)施方法。針對(duì)實(shí)驗(yàn)課時(shí)和實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所的限制，可以將一些擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目布置下去，讓學(xué)生利用課外時(shí)間在網(wǎng)絡(luò)模擬器上開展相關(guān)擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)。通過這種彈性授課方式，既可以讓大多數(shù)學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課堂上完成基本實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，又可以讓學(xué)有余力的學(xué)生有機(jī)會(huì)選做擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。對(duì)完成擴(kuò)展性實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的學(xué)生適當(dāng)加分，給予相應(yīng)激勵(lì)。

3.2 設(shè)計(jì)研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)分為網(wǎng)絡(luò)原理、路由協(xié)議、網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)等六大模塊。根據(jù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的深度不同，每個(gè)模塊的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目可以分為基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、提高實(shí)驗(yàn)和研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)3個(gè)層次。這3個(gè)層次是循序漸進(jìn)、逐步深入的過程。目前，很多高校的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程以驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)為主，設(shè)計(jì)型尤其是研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目嚴(yán)重不足。

針對(duì)上述問題，可以在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程中設(shè)計(jì)若干研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。這些研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目往往有一定深度和難度，并不是面向所有學(xué)生，而是面向少數(shù)優(yōu)秀的本科生。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的6個(gè)模塊，都可以設(shè)計(jì)相應(yīng)的研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目。比如，在網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)模塊中，可以設(shè)計(jì)IPv6、組播、MPLS、WSN等具有較大難度的網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，讓學(xué)有余力的學(xué)生在完成課程基本任務(wù)的同時(shí)，早日接觸到新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。

3.3 增加信息安全實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目

全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽為在校大學(xué)生提供了一個(gè)展示自己、表現(xiàn)自己的舞臺(tái)，為培養(yǎng)大學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)踐能力提供了一個(gè)良好的平臺(tái)。通過信息安全競(jìng)賽的組織和參與，深深地感受到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí)對(duì)于信息安全的重要性，網(wǎng)絡(luò)課程和網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程對(duì)信息安全競(jìng)賽的重要性。同時(shí)，筆者也深深感受到在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程中引入網(wǎng)絡(luò)安全和信息安全的重要性，這些對(duì)于培養(yǎng)大學(xué)生的信息安全意識(shí)至關(guān)重要。

在信息化的今天，網(wǎng)絡(luò)早已深入人們的生活和工作，隨之而來的信息安全問題也日益突出。因此，在今后的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)課程的授課過程中，要加大信息安全知識(shí)的講解，在網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課程中要增加信息安全實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的數(shù)量。這些技能的培養(yǎng)將使學(xué)生受益終身。

4 總結(jié)

作為教育部高校信息安全類專業(yè)教指委主辦的一項(xiàng)全國(guó)性公益性大學(xué)生科技文化活動(dòng)，全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽在培養(yǎng)大學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作精神、創(chuàng)新意識(shí)、信息安全知識(shí)、信息安全意識(shí)、綜合設(shè)計(jì)能力、創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力、科技視野等方面發(fā)揮了積極作用。隨著此競(jìng)賽的不斷開展和深入，將大大推動(dòng)高校計(jì)算機(jī)學(xué)科尤其是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等課程授課內(nèi)容、授課方法和課程體系的革新。

[1]全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽章程[EB/OL].[2010-03-01].http://isc2010.hit.edu.cn/ file/2.doc.

[2]蔡志平,姚丹霖,徐明,等.全國(guó)大學(xué)生信息安全競(jìng)賽的參賽經(jīng)驗(yàn)探討[J].計(jì)算機(jī)教育,2009(22):27-28.

[3]彭國(guó)軍,張煥國(guó),杜瑞穎,等.信息安全競(jìng)賽與本科生科研創(chuàng)新實(shí)踐能力培養(yǎng)[J].計(jì)算機(jī)教育,2010(24):1-4.

[4]畢俊蕾,裴祥.基于工作過程的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)課程改革與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2011(11):2619-2620.

[5]王飚.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)課創(chuàng)新模式探索與實(shí)踐[J].電腦知識(shí)與技術(shù),2011(7):58-59.