結合信息安全競賽進行網絡實驗課程改革

◆崔杰 仲紅 石潤華 許艷

1 全國大學生信息安全競賽簡介

由工信部和教育部指導、教育部高校信息安全類專業教學指導委員會主辦的“全國大學生信息安全競賽”是國內信息安全領域最高水平的大學生科技活動[1]。此競賽是全國大學生公益性的科技創新活動，目的在于提高大學生的團隊合作精神、創新意識，普及信息安全基本知識，提高信息安全意識、綜合設計開發能力和創新設計應用能力，開闊大學生的科技視野，推動高校計算機類專業尤其是信息安全學科授課內容、授課方法和專業課程體系的革新，吸引大學生積極參與課外科研開發活動，為培育、推薦杰出信息安全專業人才提供條件[2-3]?！叭珖髮W生信息安全競賽”為在校大學生提供了一個展示自己、表現自己的舞臺，為培養大學生的創新實踐能力提供了一個良好的平臺，為信息安全知識的傳播和信息安全意識的提高提供了一種良好的途徑。

目前，“全國大學生信息安全競賽”已成功舉行了5屆。第 一屆全國信息安全大賽決賽由電子科技大學于2008年10月舉辦，第二屆決賽由北京郵電大學于2009年8月舉辦[2]，第三屆決賽由哈爾濱工業大學于2010年8月舉辦，第四屆決賽由國防科學技術大學于2011年7月舉辦，第五屆決賽由解放軍信息工程大學于2012年7月舉辦。此外，一些省級大學生信息安全競賽也陸續在江蘇、四川、山東等地舉行。

經過4年的摸索和探索，安徽大學制定了一套行之有效的管理機制和參賽機制，并逐漸發揮出了作用，使學校的計算機科學與技術學院在“全國大學生信息安全競賽”中取得了較好的成績。近4年，學院代表安徽大學參加了第二屆、第三屆、第四屆和第五屆全國大學生信息安全競賽，每年均有隊伍在預賽中脫穎而出殺入決賽，共獲得全國三等獎3項、優勝獎1項。

2 計算機網絡實驗內容

2.1 實驗內容選擇

計算機網絡實驗課程是計算機網絡理論課程的實踐和應用，對于加深對網絡原理的理解，增強學生的網絡應用能力具有重要作用，因此如何選擇網絡實驗內容至關重要[4-5]。通過合理選擇和設計實驗內容，可以讓學生在有限的課時內學到更多的知識和技能。通常，網絡實驗課程與理論課程交叉排課，這樣既可以保證理論課和實驗課的進度一致，又可以使理論課和實驗課相得益彰，互相促進。一般來說，依據理論課教材來選擇和設計網絡實驗內容。

筆者在網絡教學中選用了謝希仁教授主編的經典教材《計算機網絡》（第五版），并自編了與理論課教材配套的《計算機網絡實驗指導書》。理論課教材的主要章節及對應的配套實驗安排如下：

1）概述實驗安排，在第一章實驗教學中，安排了常用網絡測試工具及命令的使用、TCP/IP協議的安裝及配置、常用網絡協議分析儀的安裝和使用等實驗項目；

2）物理層實驗安排，主要安排了雙絞線的制作，實驗平臺的熟悉和使用等實驗項目；

3）數據鏈路層實驗安排，主要安排了交換機的基本配置、VLAN基本配置、VLAN高級配置、數據鏈路層協議的分析等實驗項目；

4）網絡層實驗安排，主要安排了路由器的相關配置、路由協議的配置和使用、使用路由協議組建廣域網等實驗項目；

5）運輸層實驗安排，主要安排了Socket編程、運輸層協議分析等實驗項目；

6）應用層實驗安排，主要安排了Windows Server 2003應用服務器（Web、FTP）的安裝與配置，網絡應用編程及應用層協議分析等實驗項目；

7）網絡安全實驗安排，主要安排了網絡地址轉換NAT，包過濾防火墻、病毒防范等實驗項目；

8）音頻、視頻實驗安排，主要安排了視頻監控、視頻直播、流媒體服務器配置等內容的講授和演示；

9）無線網絡實驗安排，主要安排了WLAN組網方法的講授和演示；

10）下一代互聯網實驗安排，主要安排了IPv6、CERNet2的講授和演示。

2.2 對網絡實驗中引入信息安全內容的思考

信息安全競賽在培養大學生信息安全意識和信息安全技能的同時，也激發了網絡實驗課程教學改革的思考。在TCP/IP安全體系結構中，各層均提供了一定的安全措施。在日常教學中可以對各層的安全措施與基礎協議進行對比講解和實驗，使學生在掌握網絡原理的同時，豐富其網絡安全知識，提高其網絡安全意識和技能。TCP/IP各層安全措施如圖1所示。

圖1 TCP/IP參考模型及各層安全措施

3 信息安全競賽與網絡實驗教學改革

網絡安全作為信息安全的重要組成部分，是實現信息安全的必要條件和關鍵環節。計算機網絡知識和技能是從事網絡安全項目的基礎和前提。在信息安全問題日益突出的大背景下，信息安全競賽已經成為大學生展示技能的良好平臺。而計算機網絡基礎知識和技能是參與競賽，設計作品必須具備的。因此，如何完善計算機網絡實驗內容，豐富計算機網絡實驗教學手段，這些都是值得探討的問題。筆者就這些問題，給出自己的想法和建議。

3.1 引入彈性授課機制，改革網絡實驗課程教學手段

安徽大學每年都會開展大學生創新計劃項目資助活動，從211三期經費中劃撥專項資金面向全校師生征集大學生創新計劃項目。大學生創新計劃項目由學生依據自己的專業特長和興趣愛好選擇課題和指導教師，并在指導教師的指導下自主地確定項目方案，由學生申請，學校組織專家評審。指導教師在項目的實施過程中對項目提供指導，這些都是傳統的實驗教學做不到的。通過此項目的開展，很好地鍛煉和培養了學生的創新實踐能力。

在計算機網絡實驗教學過程中，可以借鑒大學生創新性實驗計劃項目的實施方法。針對實驗課時和實驗場所的限制，可以將一些擴展性實驗項目布置下去，讓學生利用課外時間在網絡模擬器上開展相關擴展性實驗。通過這種彈性授課方式，既可以讓大多數學生在實驗課堂上完成基本實驗項目，又可以讓學有余力的學生有機會選做擴展性實驗項目。對完成擴展性實驗項目的學生適當加分，給予相應激勵。

3.2 設計研究創新型實驗項目

計算機網絡實驗分為網絡原理、路由協議、網絡應用、網絡管理、網絡安全、網絡新技術等六大模塊。根據實驗項目的深度不同，每個模塊的實驗項目可以分為基礎實驗、提高實驗和研究創新型實驗3個層次。這3個層次是循序漸進、逐步深入的過程。目前，很多高校的計算機網絡實驗課程以驗證型實驗為主，設計型尤其是研究創新型實驗項目嚴重不足。

針對上述問題，可以在計算機網絡實驗課程中設計若干研究創新型實驗項目。這些研究創新型實驗項目往往有一定深度和難度，并不是面向所有學生，而是面向少數優秀的本科生。對于網絡實驗的6個模塊，都可以設計相應的研究創新型實驗項目。比如，在網絡新技術模塊中，可以設計IPv6、組播、MPLS、WSN等具有較大難度的網絡新技術實驗項目，讓學有余力的學生在完成課程基本任務的同時，早日接觸到新的網絡技術。

3.3 增加信息安全實驗項目

全國大學生信息安全競賽為在校大學生提供了一個展示自己、表現自己的舞臺，為培養大學生的創新實踐能力提供了一個良好的平臺。通過信息安全競賽的組織和參與，深深地感受到網絡基礎知識對于信息安全的重要性，網絡課程和網絡實驗課程對信息安全競賽的重要性。同時，筆者也深深感受到在網絡實驗課程中引入網絡安全和信息安全的重要性，這些對于培養大學生的信息安全意識至關重要。

在信息化的今天，網絡早已深入人們的生活和工作，隨之而來的信息安全問題也日益突出。因此，在今后的計算機網絡課程的授課過程中，要加大信息安全知識的講解，在網絡實驗課程中要增加信息安全實驗項目的數量。這些技能的培養將使學生受益終身。

4 總結

作為教育部高校信息安全類專業教指委主辦的一項全國性公益性大學生科技文化活動，全國大學生信息安全競賽在培養大學生的團隊合作精神、創新意識、信息安全知識、信息安全意識、綜合設計能力、創新設計能力、科技視野等方面發揮了積極作用。隨著此競賽的不斷開展和深入，將大大推動高校計算機學科尤其是計算機網絡等課程授課內容、授課方法和課程體系的革新。

[1]全國大學生信息安全競賽章程[EB/OL].[2010-03-01].http://isc2010.hit.edu.cn/ file/2.doc.

[2]蔡志平,姚丹霖,徐明,等.全國大學生信息安全競賽的參賽經驗探討[J].計算機教育,2009(22):27-28.

[3]彭國軍,張煥國,杜瑞穎,等.信息安全競賽與本科生科研創新實踐能力培養[J].計算機教育,2010(24):1-4.

[4]畢俊蕾,裴祥.基于工作過程的計算機網絡基礎課程改革與實踐[J].電腦知識與技術,2011(11):2619-2620.

[5]王飚.計算機網絡實驗課創新模式探索與實踐[J].電腦知識與技術,2011(7):58-59.