网络安全技术实验教学研究

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摘要：实验教学的质量直接关系到整个课程教学的质量。文中针对网络安全技术实验教学进行了研究，从实验环境、实验内容等方面提出了一些具体的改革措施。实践表明，文中提出的方法对加深课程的理解，培养学生动手实践能力具有明显的作用。

Abstract: The quality of experiment is directly related to teaching quality of courses. This paper studies the experiment teaching of network security technology, and gives several measures in detail on experimental environments and experimental contents. The practice proves that these methods are effective to improve the comprehension of course and cultivate the ability of practice of students.

关键词：网络安全技术；虚拟机；实验内容

Key words: network security technology；virtual machine；experimental contents

中图分类号：G43文献标识码：A文章编号：1006-4311（2010）36-0314-02

0引言

随着计算机与互联网的发展，网络安全威胁问题成为每个公司或个人所必须面临的问题，因此，计算机相关专业学生对网络安全理论与技术的掌握变得逐渐重要起来[1]。目前，许多高校的计算机相关专业已经开设了网络安全技术课程。网络安全技术是一门以计算机技术为核心，涉及操作系统，网络技术、密码技术、通信技术等多种学科的综合性学科，由此可见，网络安全技术是一门实践性很强的课程，但在实验教学中普遍存在实验内容单一，而且涉及面窄等问题，对此，在网络安全技术实验教学研究中，结合在实验室搭建针对实验教学的软环境，以网络安全攻防体系为主线设计项目式、攻防式实验项目，突出实验课在该门课程中的地位和作用，从而，更好的帮助学生理解、掌握网络安全知识，培养学生运用网络安全攻防技术的能力[2]。

1实验软环境配置

在实验软环境配置上，主要考虑两方面的因素，第一，某些实验室计算机不具备联网的条件；第二，网络安全实验具有攻击性和破坏性。为了在现有的实验室条件下，能够使学生独立完成实验的操作，我们引入虚拟机技术--使用VMware虚拟机软件来构建所需要的教学和实验环境。虚拟机技术，就是用软件模拟现实的计算机系统的技术。利用这种技术，可以在现有真实机操作系统上建立若干个同构造或异构造的虚拟计算机系统，每个虚拟机由一组虚拟化设备构成，其中每个虚拟机都有对应的虚拟硬件，同时可以随时在真实机和虚拟机之间进行切换[3]。采用这种虚拟机的方式，可以在一台计算机上，实现真实机与虚拟机操作系统间构建一个小型网络环境，从而使虚拟机成为网络安全实验的攻击对象。

1．1 虚拟机技术虚拟机是运行在操作系统上的一个应用程序，该程序“模拟”了标准计算机的环境。在使用上，虚拟机同样需要分区、格式化、安装操作系统以及安装应用程序和软件，就像一台真正的计算机一样，提供这个应用程序的“窗口”就是虚拟机的显示器[4]。在虚拟机环境下，可以将虚拟出来的若干台“计算机”联成一个网络，这为网络安全技术实验教学提供了一个良好的实验环境。

1．2 虚拟操作系统的选择安装虚拟机软件VMware后，为了使所有的网络安全攻击实验都可以成功完成，在虚拟机上选择安装没有打过任何补丁的Windows 2000 Advanced Server操作系统[5]。

1．3 真实机与虚拟机之间的网络连通在真实机上安装Microsoft Loopback Adapter，并且将真实机与虚拟机的IP地址设置在同一网段（参考设置如表1所示），这样可实现真实机与虚拟机通过回环网卡进行通信。

2项目式、攻防式实验教学内容

网络安全技术实验主要包括组网基础实验、路由器配置实验、网络扫描与欺骗实验、网站攻击实验、密码算法实验等，由于网络安全技术课程注重对学生动手实践能力的培养，在实验内容设置上，可以将本门课程中的基本原理和方法与基本实验内容进行有机融合，设置项目式实验教学内容，学生通过完成实验项目，可以完全掌握与网络安全相关的所有基本原理与技术，同时，在实验项目的设计上选择一些综合运用各类安全技术的对抗性实验，这样，即可以激发学生的兴趣，又能提高学生灵活运用所学知识来解决实际问题的能力。实验项目设置如表2所示。

在实验过程中，将学生分为若干个实验组，每个实验组又分为进攻和防守两个项目组，防守项目组选定需要保护的主机及操作系统、网络参数等，并分析该系统的安全性，扫描系统存在的各种安全问题，然后制定相应的安全防御措施，选定安全工具软件进行防护。进攻项目组模拟黑客攻击，利用学习过的网络安全技术，如扫描、监听、缓冲区溢出攻击、拒绝服务攻击等方法，在规定时间内对防守项目组的主机进行攻击。通过这种攻防大战的方式，避免学生按照规定步骤进行模式化的实验，使学生可以灵活运用各种网络安全技术，真正达到实验教学的目的。通过设置这种项目式、攻防式实验教学内容，使学生真正体会到网络安全的重要性，从抽象的概念上升到形象上的认识。

3仿真实验项目

通过搭建的实验教学环境，可以模拟仿真各种不同类型的网络安全实验项目，下面以跳板隐藏IP实验项目为例进行说明，该实验项目是在真实机上访问网站，网站的作用是显示来访者的IP，显示的IP是192.168.8.112，然后利用虚拟机作为跳板机，真实机经过跳板机再访问网站，实验结果显示的IP是192.168.8.212。

3．1 搭建虚拟机跳板将软件sksockserver种到虚拟机上，同时安装并启动该服务，在真实机上执行以下命令。

C:\net use \\192.168.8.212\ipc$ a /user:a （建立IPC连接）

C:\>dir

C:\>copy sksockserver.exe \\192.168.8.212\c$

C:\>sksockserver -install

C:\> net start skserver

3．2 设置真实机在真实机上运行Snake（SkServerGUI.exe）软件的GUI版本。选择主菜单“配置”下的菜单项“经过的SKServer”，在出现的对话框中设置的顺序，第一级是192.168.8.212，端口是1813端口。 接下来配置可以访问该的客户端，选择主菜单“配置”下的菜单项“客户端”，这里只允许本地访问该服务，所以将IP地址设置为127.0.0.1（本机的回环地址），子网掩码设置为“255.255.255.255”，并将复选框“允许”选中――增加――OK。选择菜单栏“命令”下的菜单项“开始”，启动该跳板。

3．3 实验结果分析在完成了上述真实机和虚拟机配置过程后，我们对隐藏IP后的网络进行了测试，测试结果表明通过跳板技术可以实现IP地址隐藏。

在真实机上访问网站，测试结果如图1所示。

经过跳板技术后，在真实机上访问网站，测试结果如图2所示。

4结束语

根据网络安全技术的发展趋势与社会对网络安全人才的要求，笔者认真总结了该课程的教学经验，制定了网络安全技术的实验教学方案。在实验教学中采用项目式教学内容，着重培养学生的动手实践能力，并且使其能反应网络安全行业对人才的需求和学科的最新进展。实践表明，这种以培养学生动手实践能力为主的实验教学方法具有很大的参考价值。

参考文献：

[1]程红蓉，周世杰．信息安全专业实验教学初探[J]．实验科学与技术，2008，(5)：86-93．

[2]王海晖，谭云松．高等院校信息安全专业人才培养模式的研究[J]．现代教育科学：高教研究，2006，(3)：143-145．

[3]梁诚，李琼．VMware虚拟机技术在计算机实践教学中的应用[J]．电脑开发与应用，2007，(8)：34-35．

[4]祝义，朱晖．基于虚拟机的虚拟实验网络[J]．计算机与现代化，2004，(4)：87-89．

[5]王汝传．基于虚拟机技术的入侵检测系统攻击仿真平台的设计与实现[J]．电子与信息学报，2004，26(10)：1668-1674．