芻議面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)

王珂敏

（武警工程大學(xué)信息工程學(xué)院，陜西 西安710086）

隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，全社會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)人才的需求量也越來(lái)越大，2015 年國(guó)務(wù)院學(xué)位辦批準(zhǔn)設(shè)立網(wǎng)絡(luò)空間安全一級(jí)學(xué)科，對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的發(fā)展起到促進(jìn)作用。但由于網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)的作為近年來(lái)的新興專業(yè)，目前國(guó)內(nèi)外高等院校并沒有權(quán)威統(tǒng)一的模式和現(xiàn)成的規(guī)范，導(dǎo)致不少高職院校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)建設(shè)參差不齊。究其原因，網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)配套實(shí)驗(yàn)室的落后或缺失，難以滿足實(shí)踐操作要求是相當(dāng)重要的一點(diǎn)。

1 面向“互聯(lián)網(wǎng)+”在網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的重要性

面向“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展是網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必然要求。一般意義上“互聯(lián)網(wǎng)＋”指的是把互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與經(jīng)濟(jì)社會(huì)各領(lǐng)域深度融合，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步、效率提升和組織變革，提升實(shí)體經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新力和生產(chǎn)力，形成更廣泛的以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)設(shè)施和創(chuàng)新要素的經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展新形態(tài)[1]。時(shí)至今日，互聯(lián)網(wǎng)尤其是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)，已經(jīng)像水電一樣成為普惠化信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)人們的衣食住行等生活方式向智慧互聯(lián)演變。中國(guó)通過手機(jī)進(jìn)行的第三方支付已經(jīng)占交易總量的75%，遠(yuǎn)高于美國(guó)20%的比例[2]。2015 年12 月16 日，第二屆世界互聯(lián)網(wǎng)大會(huì)在浙江烏鎮(zhèn)開幕。在舉行“互聯(lián)網(wǎng)+”的論壇上，中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展基金會(huì)聯(lián)合百度、阿里巴巴、騰訊共同發(fā)起倡議，成立“中國(guó)互聯(lián)網(wǎng)+聯(lián)盟”。因此，在網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)建設(shè)面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，有助于緊跟網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展的新方向，能高效實(shí)現(xiàn)院校人才培養(yǎng)供給鏈與社會(huì)“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)崗位的需求鏈高質(zhì)量對(duì)接。

2 目前網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中的現(xiàn)實(shí)問題

要面向“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行研究，在實(shí)驗(yàn)室中應(yīng)系統(tǒng)地規(guī)劃交換技術(shù)、路內(nèi)技術(shù)、無(wú)線網(wǎng)絡(luò)、IP 語(yǔ)音、防火墻、網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計(jì)、IPv6 等多種先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)專業(yè)應(yīng)用，從“互聯(lián)網(wǎng)+”視角來(lái)看，目前一些網(wǎng)絡(luò)工程相關(guān)專業(yè)實(shí)驗(yàn)室還存在著一定的問題。

2.1 安全建設(shè)升級(jí)滯后

“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展中，人們對(duì)信息系統(tǒng)的依賴程度越來(lái)越高。建設(shè)并維護(hù)持續(xù)、穩(wěn)定、安全的網(wǎng)絡(luò)是保障“互聯(lián)網(wǎng)+”業(yè)務(wù)發(fā)展的前提。近年來(lái)，網(wǎng)絡(luò)安全問題卻越發(fā)嚴(yán)重：病毒、木馬、黑客攻擊、網(wǎng)絡(luò)釣魚、DDOS 等安全威脅層出不窮，而且技術(shù)越來(lái)越復(fù)雜，病毒、木馬及黑客技術(shù)等融合造成了網(wǎng)絡(luò)安全的巨大危機(jī)。用戶都已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了安全的重要性。

對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)而言，由于先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備一般價(jià)格較為昂貴，安裝配置的條件要求會(huì)相對(duì)比較高。網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)設(shè)備采購(gòu)中，一臺(tái)千兆級(jí)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)價(jià)格動(dòng)輒數(shù)萬(wàn)元到數(shù)十萬(wàn)元不等，往往使實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃中出現(xiàn)安全建設(shè)瓶頸。

2.2 總體功能整合不夠

如何利用當(dāng)前的計(jì)算機(jī)技術(shù)與硬件資源，實(shí)現(xiàn)“互聯(lián)網(wǎng)+”各項(xiàng)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的集成，提高應(yīng)用水平是網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的工作重點(diǎn)。由于目前在網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還不成熟，很多單位組織實(shí)驗(yàn)室方案的往往是設(shè)備采購(gòu)來(lái)源商家，作為設(shè)備銷售商關(guān)注的問題就是如何更多地銷售設(shè)備，這就導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)室的層次偏低，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目不全面，不少技術(shù)人員缺乏全面、深入的理解和認(rèn)識(shí)，帶有一定的盲目性和偏見，日后無(wú)法實(shí)現(xiàn)更新?lián)Q代的需求。

3 面向“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的初步探索

建設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室要經(jīng)過周密的論證、謹(jǐn)慎的決策和緊張的施工。目前存在的一些情況是，局域網(wǎng)建成了，硬件也到位了，整體聯(lián)動(dòng)運(yùn)行的目標(biāo)無(wú)法實(shí)現(xiàn)；應(yīng)用軟件缺乏，阻礙了設(shè)想實(shí)施；維護(hù)費(fèi)用不堪承受等等。這就需要在網(wǎng)絡(luò)建設(shè)實(shí)施前確定明確的設(shè)計(jì)目標(biāo)，深入進(jìn)行需求分析，并考慮到日后的升級(jí)，提升可擴(kuò)展性。

3.1 分級(jí)規(guī)劃，理順建設(shè)方向

面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室除體現(xiàn)出網(wǎng)絡(luò)高效互聯(lián)的優(yōu)越性能之外，還體現(xiàn)在應(yīng)用的實(shí)用性、網(wǎng)絡(luò)的安全性、易于管理性和未來(lái)的可擴(kuò)展性。因此，頂層計(jì)時(shí)要考慮以下三方面：a.要安全可靠；b.要保證網(wǎng)絡(luò)能穩(wěn)定不間斷地運(yùn)行；c.要適應(yīng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化；在網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室建設(shè)規(guī)劃中，為了在一開始就能與當(dāng)前較為前沿的網(wǎng)絡(luò)公司相呼應(yīng)，做好頂層設(shè)計(jì)少走彎路，請(qǐng)金山軟件公司的網(wǎng)絡(luò)安全工程師來(lái)進(jìn)行交流，對(duì)實(shí)驗(yàn)室的網(wǎng)絡(luò)安全軟件模塊進(jìn)行需求分析。同時(shí)并與杭州?？低曢L(zhǎng)期合作，利用和?？低暵?lián)合共建的視頻數(shù)據(jù)挖掘?qū)嶒?yàn)室的數(shù)據(jù)挖掘模塊，實(shí)現(xiàn)面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的流數(shù)據(jù)分析以及網(wǎng)絡(luò)分布式架構(gòu)論證。

3.2 軟件仿真，節(jié)約建設(shè)成本

在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中，為了避免再出現(xiàn)之前由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備昂貴，交換機(jī)、路由器等硬件設(shè)備太少的能力困境，通過目前市面上較為先進(jìn)的仿真軟件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)M仿真。文獻(xiàn)三針對(duì)網(wǎng)絡(luò)工程課程的實(shí)踐內(nèi)容和教學(xué)體系，建立了基礎(chǔ)驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、應(yīng)用提高型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)、研究創(chuàng)新型實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)三個(gè)層次依次遞進(jìn)的實(shí)踐實(shí)訓(xùn)實(shí)驗(yàn)研究[3]；文獻(xiàn)四提出建立有效的創(chuàng)新項(xiàng)目建設(shè)和科研協(xié)助體制，大力建設(shè)網(wǎng)絡(luò)工程創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室[4]。在前期的實(shí)驗(yàn)室規(guī)劃建設(shè)中，不盲目投入資金購(gòu)置硬件設(shè)備，而是先考察目前網(wǎng)絡(luò)設(shè)備市場(chǎng)占有份額，考慮到美國(guó)Cisco 公司具有較為領(lǐng)先的地位，設(shè)備普及率也相對(duì)高。在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)之初安裝使用Cisco 公司的PacketTracer 仿真軟件，從而模擬出Cisco 公司的各種主流的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的具體操作應(yīng)用。

3.3 模塊劃分，便于建設(shè)升級(jí)

為了在實(shí)驗(yàn)室建設(shè)中適應(yīng)未來(lái)網(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)展和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變化，擬將實(shí)驗(yàn)室建設(shè)分為六個(gè)模塊（如圖1 所示），功能分別是：

圖1 面向“互聯(lián)網(wǎng)+”網(wǎng)絡(luò)工程實(shí)驗(yàn)室升級(jí)示意圖

3.3.1 網(wǎng)絡(luò)接入實(shí)驗(yàn)?zāi)K，使用802.1x 技術(shù)、web 接入技術(shù)或者PPPoE 接入技術(shù)管理接入安全，將來(lái)改造升級(jí)后，可以利用內(nèi)網(wǎng)安全管理系統(tǒng)進(jìn)行安全認(rèn)證檢查和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。3.3.2 VPN實(shí)驗(yàn)?zāi)K，使用防火墻進(jìn)行VPN 技術(shù)的組網(wǎng)和配置，升級(jí)后可以建立專用VPN 供用戶長(zhǎng)期使用。3.3.3 VLAN 實(shí)驗(yàn)?zāi)K，劃分VLAN 并進(jìn)行管理，升級(jí)后可建立校園VLAN 具備部分網(wǎng)管的職能。3.3.4 網(wǎng)絡(luò)邊界管理模塊，包含了HTML 網(wǎng)頁(yè)設(shè)計(jì)、Web服務(wù)器的建立、FTP 服務(wù)器的建立和網(wǎng)絡(luò)視頻數(shù)據(jù)傳輸?shù)认盗泄ぷ?，向?qū)嶒?yàn)室意外網(wǎng)絡(luò)用戶提供信息，這也是面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的服務(wù)必備的部分，將來(lái)改造升級(jí)后，可將APP 安全管理和流量管理納入。3.3.5 網(wǎng)絡(luò)攻防模擬模塊，硬件資源不足時(shí)先在虛擬機(jī)中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻防模擬對(duì)抗，購(gòu)買相應(yīng)軟硬件系統(tǒng)后，可在安全沙盒上進(jìn)行系統(tǒng)的攻擊和防御，模擬黑客攻防演練。3.3.6系統(tǒng)審計(jì)日志模塊，日志功能用于將路由器產(chǎn)生的各種信息以日志形式記錄到具備Syslog 功能的主機(jī)上。將來(lái)升級(jí)后可以跟蹤記錄黑客攻擊報(bào)文，從實(shí)現(xiàn)整個(gè)實(shí)驗(yàn)室初步系統(tǒng)日志記錄到高效入侵檢測(cè)。通過模塊化的管理，實(shí)驗(yàn)室初步建設(shè)屬于安裝、調(diào)試、配置級(jí)別，即針對(duì)交換機(jī)、路由器、防火墻、IDS、VoIP、無(wú)線等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備已經(jīng)存在的功能，將這些功能顯現(xiàn)出來(lái)。在各個(gè)模塊的升級(jí)中，逐漸實(shí)現(xiàn)運(yùn)維攻防，達(dá)到更高級(jí)別的實(shí)驗(yàn)室的水平，逐漸靠攏面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的建設(shè)目標(biāo)。

結(jié)束語(yǔ)

在日新月異的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)中，面向“互聯(lián)網(wǎng)+”的相關(guān)知識(shí)內(nèi)容也在不斷更新。如何建設(shè)更高性價(jià)比的網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)室，節(jié)約軟硬件資源的同時(shí)優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不斷更新升級(jí)，都是擺在我們面前的現(xiàn)實(shí)問題。