计算机网络安全课程实验教学探索*

◆洪允德 高强

作者：洪允德，广州民航职业技术学院实验师、系统分析师，主要从事软件开发及计算机管理与维护方面的工作；高强，广州民航职业技术学院航空港管理学院讲师，主要研究方向为计算机网络及网络安全（510403）。

1 引言

计算机网络安全课程是实践性很强的课程，不但要求学生具有良好的理论知识，而且需要具备一定的动手能力，因此，实验课程是必不可少的教学环节。使用实验教学的方法，可以让学生通过实验，加深理解网络安全基本概念、基本原理，掌握目前黑客常用的攻击方法和手段，学会使用当前常用的网络安全工具，提高实践操作能力与应用水平。本文将从实验平台的构建、实验项目的设计、实验教学实施三方面对网络安全实验教学进行探索。

2 实验平台的构建

表1 计算机网络安全课程的实验项目

网络安全实验如果采用真实的网络环境，不仅需要大量的设备投资和场地，而且维护复杂。另外，学生课内外的自主学习会受到设备环境的制约。为了可以在学校的公共计算机机房无损开展网络安全实验，为了能够使学生独立完成实验的操作，引入虚拟机技术——VMware 虚拟机软件来构建实验平台。虚拟机是指运行在Windows 和Linux计算机（以下称为宿主机）上的一个应用程序，该应用程序“模拟”了标准PC 的环境。在使用上，虚拟机同样需要分区、格式化、安装操作系统及网络、安装应用程序和软件，如同一台真正的计算机。

基于虚拟机技术，可以在一台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独立的虚拟硬件，同时可以随时在虚拟机和真实机之间进行切换、虚拟机和虚拟机之间进行切换。采用这种虚拟机的方式，可在一台计算机上构建出一个小型网络环境，可在虚拟机上安装没有打过任何补丁的操作系统，从而使虚拟机成为网络安全实验的攻击靶机。

基于虚拟机的网络安全实验平台构建采用以下几个步骤：首先，启动VMware Workstation 安装软件，安装虚拟机；接着在安装好的虚拟机上安装操作系统；最后选择虚拟机网络连接方式为桥接，使虚拟机成为网络中一台独立的计算机，并配置真实机和虚拟机在同一网段，能够互相通信。

3 实验项目的设计

计算机网络安全课程涵盖面广、实践性强，需要做的实验很多[1-4]。设计实验项目的主要思路是：体现实用性，同时在实验中更多地体现未来学生毕业后会遇到的网络安全问题；实验项目在基于虚拟机的实验平台上都能完成，对硬件设备要求较低，在学校普通机房可以实施，同时方便学生课前及课后的自主学习。

设置的实验项目如表1、表2所示，共12 个，把这些实验项目写成实验指导书，便于学生开展实验。

4 实验教学实施

在具体实施网络安全课程实验教学时，特别注重规范实验过程，实验过程主要包括四个阶段，分别是实验准备阶段、实施阶段、小结阶段、评估阶段。

1）实验的准备阶段。指导学生阅读实验指导书，理解实验目的、实验原理及实验内容，熟悉实验步骤，并做好实验环境的准备，学习预备知识。

2）实验的实施阶段。指导学生开展实验，通过截图方式记录详细过程和重要的实验结果。鼓励学生多思考，深入分析实验过程中遇到的问题，在解决问题的过程中进一步提升能力。

3）实验的小结阶段。要求学生对实验结果展开分析，写出自己对所做实验的心得体会，并完成实验报告。

4）实验的评估阶段。教师对学生提交的实验报告评分并反馈给学生。

表2 计算机网络安全课程的实验项目

实验过程中，可以将实验教学设计为分组进行，每组学生共同完成实验方案设计及实验内容，一起总结项目及撰写实验报告。比如在攻防实验过程中，可以每四位学生为一个小组，其中两位学生担任进攻角色，模拟黑客攻击，另两位学生担任防守角色，负责保护主机安全。这种小组实验方式可以使学生在实验过程中互相交流、互相学习、互相促进。

5 结语

本文设计了一套完整的网络安全实验项目，着重培养学生的动手实践能力。这些实验项目可通过虚拟机实验平台进行实施，方便了学生课前及课后的自主学习。

实践表明，基于设计的实验项目进行教学，学生能够加深对网络安全理论的理解，掌握一些实际的技能，学习兴趣得到提升，教学的质量及实验效果也明显提高。

[1]廉龙颖.网络安全技术实验教学研究[J].价值工程,2010(36):314-315.

[2]曾煌存,宋超荣.高职院校《网络安全与防范》课程实训项目设置研究[J].科技视界,2012(24):55-58.

[3]蒲晓川.网络安全实验教学探索[J].电脑迷,2013(2):73.

[4]周敏,龚箭．“计算机网络安全”实验教学研究[J].实验技术与管理,2013(9):145-148.