網絡工程專業(yè)學生能力培養(yǎng)

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0引言沒有網絡安全就沒有國家安全。國家重要信息系統(tǒng)及基礎設施的建設和維護需要一支具有較高網絡系統(tǒng)安全保障專業(yè)知識的隊伍。伴隨著信息技術的迅速發(fā)展，社會對具備網絡系統(tǒng)安全保障能力人才的需求一直呈上升趨勢。目前，我國網絡工程專業(yè)人才培養(yǎng)正處在從知識傳授向能力培養(yǎng)與素質提高的轉變過程中，以學生為中心，以目標、需求和能力為導向的教育理念已經得到廣泛認可。網絡系統(tǒng)安全保障是網絡工程專業(yè)人才的主要能力之一，但網絡工程專業(yè)在網絡系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)方面普遍存在一些問題，如理論與實踐脫節(jié)，解決實際問題的能力不足，對應的課程、知識點與實踐環(huán)節(jié)不符，與其他相關專業(yè)沒有差異化等。

1網絡工程專業(yè)學生網絡系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)的現狀分析

網絡工程專業(yè)是依托于計算機科學與技術專業(yè)發(fā)展起來的。網絡工程專業(yè)的人才應該具備計算機類專業(yè)人才的四大基本能力：計算思維、算法設計與分析、程序設計與實現和系統(tǒng)能力。網絡工程專業(yè)人才的專業(yè)能力可以進一步細化為：網絡協(xié)議分析設計與實現、網絡設備研發(fā)能力、網絡應用系統(tǒng)設計與開發(fā)能力、網絡工程設計與實施能力、網絡系統(tǒng)管理與維護能力、網絡系統(tǒng)安全保障能力等[1]。因此，網絡系統(tǒng)安全保障能力是網絡工程專業(yè)有別于其他計算機類專業(yè)的一個重要能力。但在目前的現實情況下，大家對網絡工程專業(yè)和其他相關專業(yè)在專業(yè)能力構成上的差異認識不夠，很多學校不同專業(yè)在網絡系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)方面存在同質化現象。在專業(yè)知識體系上，網絡系統(tǒng)安全保障知識領域的核心知識單元應有：信息安全基礎、安全模型、加密、認證、數字簽名、安全協(xié)議、防火墻、入侵檢測系統(tǒng)、漏洞檢測與防護、安全評估與審計等。從知識體系上來看，網絡工程專業(yè)中的網絡系統(tǒng)安全保障知識基本上是信息安全專業(yè)中密碼學、網絡攻防技術及信息系統(tǒng)安全領域基礎知識的綜合，具有內容多、涉及面廣的特點。另外，目前的知識體系主要從防御角度出發(fā)，攻擊和滲透的知識還很欠缺。如何在確保知識體系覆蓋完整的條件下，突出網絡工程專業(yè)的特色，是一個尚待深入研究的課題。在課程體系結構上，網絡系統(tǒng)安全保障能力對應的網絡安全課程，對網絡工程、信息安全和信息對抗專業(yè)來說是主干課程，而對計算機類其他專業(yè)來說，往往是擴展課程；信息安全專業(yè)和信息對抗專業(yè)一般將其細化為至少4門主干課程，如密碼學、網絡安全、信息系統(tǒng)安全和信息內容安全。網絡工程專業(yè)需要強化網絡安全課程，并開設相應的擴展課程，以完善網絡系統(tǒng)安全保障課程體系的完整性。教學條件上，在網絡與信息安全方面比較突出的國內高校主要以密碼學領域的科學研究與人才培養(yǎng)見長，缺少網絡系統(tǒng)安全保障的師資，特別是缺少既有工程背景和網絡攻防實戰(zhàn)經驗又有高學術水平的師資，導致一些高校網絡安全課程的教學質量不高，甚至無法開設，影響了網絡系統(tǒng)安全保障能力的培養(yǎng)。網絡系統(tǒng)安全保障不僅有理論性，也具有實踐性，許多方法和手段需要在實踐過程中認識和領會。一些高校的網絡工程專業(yè)缺少必要的實驗條件，有些僅僅進行加密與解密、VPN、入侵檢測或防火墻等方面的簡單配置性實驗，缺少網絡對抗等復雜的綜合性實驗，致使網絡系統(tǒng)安全保障實踐環(huán)節(jié)質量不高，影響學生動手能力的培養(yǎng)。

2網絡工程專業(yè)學生網絡系統(tǒng)安全保障能力構成

網絡系統(tǒng)安全保障能力的教育需要以網絡系統(tǒng)安全保障知識為載體，通過探討知識發(fā)現問題求解過程，培養(yǎng)學生靈活運用所學知識有效地解決網絡系統(tǒng)安全防御、檢測、評估、響應等實際問題的能力。計算機類專業(yè)培養(yǎng)學生的計算思維、算法思維、程序思維、系統(tǒng)思維、過程思維、數據思維、人機系統(tǒng)思維等思維能力，而網絡工程專業(yè)還要培養(yǎng)學生的對抗思維、逆向思維、拆解思維、全局思維等網絡系統(tǒng)安全保障所特有的思維能力。網絡系統(tǒng)安全保障體系是一個復雜系統(tǒng)，必須從復雜系統(tǒng)的觀點，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)工程方法論的觀點出發(fā)，網絡系統(tǒng)安全保障不能簡單地采用還原論的觀點處理，必須遵循“木桶原理”的整體思維，注重整體安全。網絡系統(tǒng)安全保障的方法論與數學或計算機科學等學科相比，既有聯(lián)系又有區(qū)別，包括觀察、實驗、猜想、歸納、類比和演繹推理以及理論分析、設計實現、測試分析等，綜合形成了逆向驗證的獨特方法論。從不同的角度看網絡系統(tǒng)安全保障可以得到不同的內涵和外延。從物理域看，是指網絡空間的硬件設施設備安全，要求確保硬件設施設備不被干擾、破壞和摧毀；從信息域看，重點是確保信息的可用性、機密性、完整性和真實性；從認知域看，主要是關于網絡傳播的信息內容對國家政治及民眾思想、道德、心理等方面的影響；從社會域看，要確保不因網絡信息傳播導致現實社會出現經濟安全事件、民族宗教事件、暴力恐怖事件以及群體性聚集事件等。網絡系統(tǒng)安全保障涉及網絡協(xié)議安全及相關技術研究、網絡安全需求分析、方案設計與系統(tǒng)部署、網絡安全測試、評估與優(yōu)化、網絡安全策略制訂與實施等內容。培養(yǎng)網絡系統(tǒng)安全保障能力就是培養(yǎng)學生熟悉信息安全基本理論和常見的網絡安全產品的工作原理，掌握主流網絡安全產品如防火墻、入侵檢測、漏洞掃描、病毒防殺、VPN、蜜罐等工具的安裝配置和使用，能夠制定網絡系統(tǒng)安全策略與措施，部署安全系統(tǒng)，同時具有安全事故預防、監(jiān)測、跟蹤、管理、恢復等方面的能力以及網絡安全系統(tǒng)的初步設計與開發(fā)能力，以滿足企事業(yè)單位網絡安全方面的實際工作需求。

3網絡工程專業(yè)學生網絡系統(tǒng)安全保障能力課程設置

網絡工程專業(yè)涉及計算機網絡的設計、規(guī)劃、組網、維護、管理、安全、應用等方面的工程科學和實踐問題，其網絡安全課程使學生了解網絡系統(tǒng)中各種潛在的安全威脅與攻擊手段以及針對這些威脅可采用的安全機制與技術。掌握常見的網絡安全工具和設備，如防火墻、入侵檢測、漏洞掃描等工具的工作原理，學生可以了解網絡安全的相關政策法規(guī)，并具有網絡安全策略與措施制定、安全事故監(jiān)測等能力。為了保質保量地完成網絡工程專業(yè)學生的網絡系統(tǒng)安全保障能力的培養(yǎng)，可設置相應的主干課程：網絡安全技術和網絡安全技術實踐及擴展課程安全測試與評估技術。課程涉及的核心知識點。通過開設安全測試與評估技術，教師引導和培養(yǎng)學生用逆向、對抗和整體思維來學習并思考網絡系統(tǒng)安全保障問題。

4培養(yǎng)學生網絡系統(tǒng)安全保障的實踐和創(chuàng)新能力

實踐動手能力是網絡系統(tǒng)安全保障能力培養(yǎng)中的重要一環(huán)。許多網絡信息系統(tǒng)安全保障能力知識點比較難掌握，必須通過實踐環(huán)節(jié)來消化、吸收、鞏固和升華，才成為學生自己的技能。為此，我們一方面努力爭取解決實驗條件，與企業(yè)聯(lián)合共建網絡安全教學實驗室；另一方面，自主開發(fā)實現了一系列的教學演示和實踐工具，彌補部分環(huán)節(jié)難以讓學生動手實踐的不足。通過完善的實踐體系（包括課內實驗、綜合實驗、創(chuàng)新實踐、實習及學科競賽等），培養(yǎng)學生網絡系統(tǒng)安全保障的實踐和創(chuàng)新能力。課內實驗包括安全測試與評估技術課程的信息收集、內部攻擊、KaliLinux的安裝與使用、Metasploit、緩沖溢出攻擊、Shellcode、Web攻擊、數據庫安全、逆向分析等實驗。網絡安全技術課程對應的實踐課程網絡安全技術實踐設置了加解密編程、PGP、PKI、VPN服務器和客戶端、病毒與惡意代碼行為分析、Iptables防火墻、Snort入侵檢測、以太網網絡監(jiān)聽與反監(jiān)聽、端口掃描、WinPcap編程、Windows和Linux安全配置等實驗；另外還設置了兩個綜合實驗——綜合防御實驗(安全配置、防火墻、入侵檢測、事件響應)和綜合滲透測試實驗(信息收集、緩沖溢出滲透、權限提升、后門安裝、日志清除)。在課內實驗和綜合實驗環(huán)節(jié)采用分工合作、以強帶弱、小組整體與個人測試評分相結合等措施，確保讓每個學生掌握相應的網絡系統(tǒng)安全保障實踐能力。目前，我們正積極與網絡安全相關企業(yè)建設實習和實訓基地，開展社會實習和實踐，探索利用社會力量培養(yǎng)實踐能力的模式。專業(yè)實踐是一門2學分的創(chuàng)新實踐和實習課程。通過專業(yè)實踐和畢業(yè)設計，學生可以根據自己的興趣選擇網絡系統(tǒng)安全保障方面的創(chuàng)新實踐拓展和深化。一方面，積極鼓勵并組織優(yōu)秀學生參加全國性和地方性的網絡安全技能競賽；另一方面，讓高年級的同學參與教師的網絡系統(tǒng)安全保障科研項目中來，讓學生在競爭與對抗中和解決實際問題過程中增強自己的動手能力和創(chuàng)新能力，培養(yǎng)學生的自主學習能力和研究能力，激發(fā)他們的網絡系統(tǒng)安全保障創(chuàng)新思維。

5結語

網絡系統(tǒng)安全保障能力是網絡工程專業(yè)能力培養(yǎng)的一個重要環(huán)節(jié)。我們的工作僅僅是一個嘗試性的開始，如何處理與計算機類其他專業(yè)、信息安全和信息對抗等相關專業(yè)之間的關系，如何評測網絡安全能力的培養(yǎng)狀況等，有待于未來的進一步研究與實踐。評估技術。課程涉及的核心知識點。通過開設安全測試與評估技術，教師引導和培養(yǎng)學生用逆向、對抗和整體思維來學習并思考網絡系統(tǒng)安全保障問題。

作者：徐明 徐建 吳鋌 鄭寧 單位：杭州電子科技大學計算機學院