网络安全是网络工程专业的一门实践性较强的专业课,旨在培养学生的网络安全意识和实践动手能力。目前,多数地方院校网络安全课程教学中普遍存在“重理论、轻实践”的情况,无法达到理论指导实践、实践丰富理论的教学目的。而网络安全实验本身也存在一定的安全风险,尤其是学生进行网络攻击实验时,存在安全风险外溢的可能,严重时甚至会影响到校园网的稳定和安全。
与“双一流”高校相比,多数地方院校网络安全课程相关的实验条件较为落后,特别是农林类院校,由于学科侧重点不同,在网络工程相关实验室的建设上往往投入不足,实验室环境和实验设备难以满足课程实验教学的需求。
自2013年教育部发布《关于开展国家级虚拟仿真实验教学中心建设工作的通知》以来,一些高校开始尝试将虚拟仿真技术应用到网络安全课程教学中。林玉梅等[1]提出了依托OpenStack部署一个网络安全课程教学平台,利用平台虚拟出多样化的灵活且易扩展的实验环境,以满足课程教学需求,提高学生的实践能力;胥果[2]对虚拟仿真技术、仿真模型进行了分析,探讨了搭建网络虚拟环境的关键问题;尚蕾[3]则针对政法类高校网络工程实验室建设不足的问题,从平台、体系和管理方面给出了建议。
这些成果对应用型高校网络安全虚拟仿真实验教学中心的建设具有很好的借鉴作用。然而,由于网络安全知识体系结构复杂、内容繁多,现有的研究方案只能满足部分网络安全课程的虚拟仿真实验。为此,本文从实际应用出发,提出使用开源社区的相关软件资源,结合学校现有的硬件资源,实现以较低成本建设网络安全虚拟仿真实验平台的目的,也为高校网络安全虚拟仿真实验提供了一种开发思路。
1 基于OpenStack的网络安全虚拟仿真实验平台架构设计
2 构建层次化实验教学体系
3 基于HTML5的网络安全虚拟仿真实验管理平台
4 结语
本文分析了网络安全课程实验教学中存在的问题,提出了利用开源资源构建基于OpenStack的网络安全虚拟仿真实验平台。通过整合开源社区中用于科研教学的软件和工具,构建了层次化实验教学体系,制作成系统镜像,交由OpenStack云平台进行管理和分发。在此基础上,设计并开发了基于HTML5的Web用户界面,方便学生访问和使用。
目前,本平台已在山西农业大学面向网络工程专业学生服务一个学期,发挥了积极有效的作用。未来,课题组将研究工作集中在以下两方面:一是继续搜集网络安全相关的开源软件和工具,并进一步完善网络安全课程的实验教学体系建设;二是优化基于OpenStack的网络安全虚拟仿真实验平台,充分发挥实验室现有的服务器集群性能,为师生提供更优质的服务。
参考文献
[1] 林玉梅,方连花,郭新华.网络安全课程教学云平台的设计与实现[J].长春工程学院学报(自然科学版),2018,19(4):110-113.
[2] 胥果.计算机网络搭建中的虚拟仿真技术[J].现代职业教育,2019(18):130-131.
[3] 尚蕾.基于虚拟仿真技术的网络安全实验教学研究[J].山东工业技术,2019(11):226-227.
郭新东 孙瑜 山西农业大学信息科学与工程学院 |