信息安全实验平台技术

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摘 要：围绕信息安全实验平台建设，探讨相关的内容和技术，并通过比较说明OSI参考模型和安全服务及安全机制的对应关系，分析实验平台的服务功能和技术支持，提出信息安全实验平台的参考框架，可以为师生创造一个内容丰富、功能稳定、安全真实的实验环境.

关键词：信息安全； 平台技术； 网络平台； 实验平台

中图分类号：TP309;G642.4

文献标志码：A

Experiment platform technology for information security

JIANG Zhihua

(Info. Eng. College, Shanghai Maritime Univ., Shanghai 200135, China)

Abstract： The construction content and technology in the information security experiment platform are discussed. The corresponding relationship is described by comparison OSI reference model with security service and security mechanism. The service function and technical support about the experiment platform are analyzed, and the reference framework of information security experiment platform is presented, which can provide a safe experimental environment with rich content and stable functions.

Key words： information security; platform technology; network platform; experiment platform

0 引 言

信息安全越来越受到人们的关注：一方面，在科技迅速发展、经济高速增长的今天，国家需要一大批能综合应用现代科学理论和技术手段的信息安全工程技术人才；另一方面，当前我国各高校的信息安全教育水平远不能适应形势的需要.因此建设信息安全实验室，为社会经济发展培养高素质信息安全工程技术人员成为高等教育的迫切任务.

我国的高等院校在信息安全领域的教学实验开展较晚，信息安全实验条件处于较低水平.为了提高信息安全实验水平，对现有的信息安全实验机制、方式进行探索和研究.信息安全所培养的是面向工程的应用型人才，所以信息安全教学需要实验环境.建立信息安全实验平台，使工程类学生能在该平台进行教学内容的实验和实践，对提高学生动手能力、深化其对理论技术的认识具有重要意义.[1]

1 实验平台

实验平台设计见图1，其横向可分为基础理论、子系统级和平台级层面；纵向又可分为功能演示和教学实验层面.功能演示和教学实验贯穿3个横向层面，即可以针对基础理论知识、子系统级和平台级层面设计不同复杂度的系统功能演示和教学实验.在实施过程中每个子系统可依照自身的特点，有针对性地选择一个或者多个层面进行教学实验的设计.[2]

图 1 实验平台

第1层面：基础理论层面，主要是指与实验内容相关的基础理论、原型、实验原理以及测试原理等方面的内容.

基础型演示与实验：主要是针对基础理论及其相关内容设计的原理性演示与实验.

第2层面：子系统级层面，主要是指在第1层面基础理论指导之下，针对不同安全目的采用集成或研发方式设计的单机版或网络版的实验系统.

子系统级功能演示：子系统级层面上实验系统的完整功能演示.

子系统级实验：基于子系统功能设计的教学实验，目的是让学生掌握系统功能，并通过教学实验对这些功能进行验证.

第3层面：平台级层面，主要是指多个实验系统集成后形成的完整平台.平台级功能演示或者教学实验规模更大，涉及到两个或者多个系统之间的协作和联动.

平台级功能演示：在第2个层面基础上，利用各子系统自身特点，实现多个子系统功能的有机结合和联动.

平台级实验：基于平台上多个子系统设计的面向联动的综合性实验.通过这类实验，可以让实验参与者理解多个实验系统之间协作的机理以及它们之间的联动关系.

2 平台技术

(1) 考虑到信息安全是一个综合实验大平台，无论从硬件还是软件考虑，系统的体系结构最为关键，它将决定系统性能的高低以及是否具有可扩展性.因此，首先对信息系统安全体系结构及技术框架进行研究，为进一步确定平台系统的安全体系结构及其层次化结构打下基础.具体研究方法可以通过对OSI与TCP/IP模型的安全体系结构以及信息安全保障体系进行，给出信息系统安全体系结构及技术框架.

(2) 将系统的安全要求(包括机密性、完整性、访问控制、鉴别、审计、追踪、可用性、抗抵赖等几方面)在OSI或者TCP/IP模型的各个层次予以考虑，并且结合安全管理策略在网络安全方案中予以保障，以此为基础，确定信息安全实验平台的安全体系 结构及层次化方案.

(3) 以实验平台的安全体系结构为基础，结合实验项目目标，研究系统完整的解决方案.对于各支撑系统，研究方法把握以下原则：① 以平台带动相关的技术研究；② 借鉴国内外相关技术的最新研究成果，抓住核心技术，利用相关的知识进行研究；③ 以相关的技术研究成果为基础，将技术的研究成果以应用程序的形式加到相应的实验平台中，对应用的效果进行实验和验证.

(4) 综合利用计算机网络以及系统结构等知识，结合实验平台的各支撑系统的分布及层次特性，研究并给出平台的组网拓扑结构及其完整解决方案，为其网络运行环境建设奠定基础.

(5) 根据上一步确定的平台组网拓扑结构及其完整解决方案，着手搭建平台的网络运行环境.对于宽带IP局域网方案，拟将采用的组网方式是“以千兆以太网为骨干网，百兆到桌面”；对于远程实验系统方案，拟采用VPN技术构造远程实验平台.

(6) 拟将实验平台搭建成为既有利于培养学生实际动手能力的信息安全专业的学生学习、实验及实践平台，又是具有较高集成度和较好可扩展性的多层次、全方位的信息安全研究平台.此外，平台系统本身还具有信息安全保障能力.因此，建议软件设计应体现两种理念：一是学习、实验、实践及科研平台；二是一个完整的安全软件系统.此外，各支撑系统的软件实现时，首先要考虑与主平台软件系统的接口简单易行，同时还得考虑可扩展性.

在研究实验平台的体系结构时，首先将系统安全的各项要求考虑进去，构建一个能体现信息安全保障技术体系架构和理念的多功能信息安全综合实验平台，各子系统的集成并非简单堆砌，而是一种有机的集成，整体上能够支持面向工程实践的多种信息安全实验项目，使实验平台成为可观演示度的教学实验系统.[3]

3 参考框架

信息安全实验平台框架是全面提供信息系统安全保护的技术保障结构.可以将各种安全技术机制和安全服务分别或者同时对应到OSI参考模型的一层或者多层上.多层安全作为一个整体，为通信实体、通信连接、通信进程提供身份验证、访问控制、审计和抗抵赖保护等，从而达到数据、信息内容、通信连接的机密性、完整性和可用性的安全目标.表1给出OSI参考模型与安全服务及安全机制对照表.

平台的保障和运行安全体系不能与OSI参考模 型完全进行映射，因为两者的出发点不同，前者重在安全，后者解决开放系统互连问题.平台技术体系框架可参考美国DISSP计划提出的三维安全体系设计[4](见图2)，将协议层次、信息系统构成单元和安全服务(安全机制)作为三维坐标表示.按照表1可以找到各信息系统构成单元在相应协议层上可用的安全服务.图2给出安全技术的体系，其中X维代表安全服务(安全机制).考虑到该三维图不涉及定量上的数值表达式，在X维中，由于安全机制并不直接配置在协议层(Z维)上，也不直接作用在系统单元(Y维)上，而是必须通过提供安全服务发挥作用.因此，为了全面地概览信息系统安全体系中的相互关系，应将安全机制作为安全服务的底层支撑考虑.在安全机制中，将OSI安全体系中的8种机制与物理安全中的电磁辐射安全机制放在一起，可使安全服务中的数据保密性和可靠性、可用赋予更为广泛的意义.同时，也为物理环境的安全提供重要的安全机制和服务；协议层以OSI 7层模型为参考，选取可适宜配置安全服务的5个层次；每个维中的安全管理是指基于标准(或协议)的各种技术管理.

图 2 安全技术体系

4 结 论

综上所述，信息安全实验平台应该从安全基础支撑、安全网络隔离、安全检测防护、安全访问控制、安全内容监控以及安全综合管理等6个方面的典型信息安全技术构建信息安全实验系统，为师生创造内容丰富、功能稳定、安全真实的研究和实验环境.

参考文献：

[1] 张其荣,钱建平，陈晓，等.搭建技能培训专业实践与科技创新的平台[J].实验室研究与探索，2006，25(3)： 366-369.

[2] 罗森林.信息系统安全与对抗技术[M].北京：北京理工大学出版社，2005.

[3] 蒋建春,杨凡，文伟平，等.计算机网络信息安全理论与实践教程[M].西安：西安电子科技大学出版社,2005.

[4] (美)KENNETH D R.协议分析[M].孙坦，张学峰，杨琳，等，译.北京:电子工业出版社,2004.