思科實(shí)訓(xùn)室網(wǎng)絡(luò)安全研究

引 言：網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)是網(wǎng)絡(luò)學(xué)科重要的教學(xué)環(huán)節(jié)，是否有功能齊全的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室已成為網(wǎng)絡(luò)學(xué)科教學(xué)的核心問題，而網(wǎng)絡(luò)安全又是網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)中較為困難的緩解。本文結(jié)合學(xué)院思科實(shí)訓(xùn)室的實(shí)際情況，對(duì)建設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)環(huán)境的問題進(jìn)行了研究和探索。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的普及，電子政務(wù)和電子商務(wù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。與此同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)安全的問題隨之產(chǎn)生，加強(qiáng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成為電子商務(wù)增值業(yè)務(wù)的關(guān)鍵，而目前大多數(shù)高校的信息安全課程偏重于理論教學(xué)，相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)滯后，所以建設(shè)一個(gè)滿足網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)要求的綜合實(shí)驗(yàn)室對(duì)于學(xué)校的專業(yè)建設(shè)和培養(yǎng)合格的人才具有重要的意義。

經(jīng)過多方面考察與研究，鑒于CISCO公司提供業(yè)界范圍最廣的網(wǎng)絡(luò)硬件產(chǎn)品及其較完善的技術(shù)方案，我院建設(shè)了采用CISCO網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室。從實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的總體構(gòu)思出發(fā)，方案主要包括了五大模塊：核心機(jī)房、實(shí)驗(yàn)機(jī)柜組、終端實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)、無線設(shè)備、教學(xué)用多媒體設(shè)備。針對(duì)我院專業(yè)培養(yǎng)目標(biāo)，結(jié)新增的CISCO網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)室，將網(wǎng)絡(luò)安全的相關(guān)實(shí)驗(yàn)按內(nèi)容劃分為以下幾方面：

（一）基礎(chǔ)性實(shí)驗(yàn)。包括網(wǎng)絡(luò)設(shè)備基本操作實(shí)驗(yàn)、局域網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、廣域網(wǎng)實(shí)驗(yàn)、VPN技術(shù)實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)管理與應(yīng)用等。

（二）中高級(jí)實(shí)驗(yàn)。包括網(wǎng)絡(luò)協(xié)議分析與設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)交換與路由設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)、VolP和IPv6技術(shù)實(shí)驗(yàn)等。

（三）面向研究型的實(shí)驗(yàn)。包括IP+MPLS技術(shù)、二層協(xié)議研究、路由協(xié)議研究、VPN技術(shù)研究、冗余備份研究、隧道技術(shù)研究、QoS技術(shù)研究、安全技術(shù)研究、網(wǎng)管研究和流量工程技術(shù)研究等實(shí)驗(yàn)。

由于網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)被局限在實(shí)驗(yàn)臺(tái)內(nèi)，任何兩組實(shí)驗(yàn)設(shè)備之間沒有網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)驗(yàn)過程互不干擾、實(shí)驗(yàn)結(jié)果也更加清晰可信。另外，無論操作怎樣的實(shí)驗(yàn)，均不會(huì)因協(xié)議震蕩而沖擊校園網(wǎng)。每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)的設(shè)備由教師指定，這就確保了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室都在老師的可控范圍之內(nèi)。還有重要的一點(diǎn)就是，該方案可以通過防火墻防范病毒，確保實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)安全。

根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)原則，實(shí)驗(yàn)室分成六個(gè)小組，每個(gè)小組可以容納4--6人做實(shí)驗(yàn)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)小組組成一個(gè)子網(wǎng)，各實(shí)驗(yàn)小組子網(wǎng)間通過一臺(tái)三層交換機(jī)分割。實(shí)驗(yàn)室還有一個(gè)由各種基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器組成的專門為各子網(wǎng)提供服務(wù)的服務(wù)器子網(wǎng)，該子網(wǎng)也通過三層交換機(jī)與其他實(shí)驗(yàn)小組子網(wǎng)相連。各實(shí)驗(yàn)小組可以獲得服務(wù)器子網(wǎng)的服務(wù)，也可以模擬訪問、攻擊服務(wù)器子網(wǎng)。實(shí)驗(yàn)小組子網(wǎng)主要由一臺(tái)高性能PC機(jī)和4—6臺(tái)學(xué)生用PC機(jī)組成。高性能PC機(jī)的Windows操作系統(tǒng)上安裝了商用防火墻軟件，該防火墻軟件具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)包過濾、VPN、NAT入侵檢測(cè)、安全審計(jì)等功能。高性能PC機(jī)的Linux操作系統(tǒng)上安裝各種基于Linux的網(wǎng)絡(luò)安全工具，源碼公開的Linux操作系統(tǒng)具有很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)功能，同時(shí)Linux操作系統(tǒng)還提供許多使用性很強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)安全工具，基于這些網(wǎng)絡(luò)安全工具的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目和安全工具源代碼的分析對(duì)學(xué)生掌握網(wǎng)絡(luò)安全的基本理論和基本技能具有較大的促進(jìn)作用。首先基本實(shí)驗(yàn)?zāi)軌驖M足計(jì)算機(jī)本科生網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的要求。通過基本實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠掌握保障網(wǎng)絡(luò)安全的一些基本技術(shù)的使用方法，其中最主要的是防火墻數(shù)據(jù)包過濾功能和NAT功能的配置。具體掌握L inux操作系統(tǒng)下防火墻和NAT功能的配置，Windows操作系統(tǒng)下“清網(wǎng)”防火墻數(shù)據(jù)包過濾和NAT功能的配置。

防火墻基本實(shí)驗(yàn)：每個(gè)小組可以通過配置自己網(wǎng)絡(luò)中安裝的“清網(wǎng)”防火墻和Linux防火墻來訪問、攻擊服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)中的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用服務(wù)器。通過配置防火墻過濾規(guī)則和攻擊用PC機(jī)上的各種攻擊工具，理解防火墻在網(wǎng)絡(luò)中的地位、作用和工作機(jī)理、熟悉防火墻的各種配置手段。網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換（NAT）基本實(shí)驗(yàn)：每個(gè)小組可以通過配置自己網(wǎng)絡(luò)中安裝了“清網(wǎng)”模塊和Linux NAT模塊的PC機(jī)，理解NAT的工作機(jī)理、熟悉NAT的各種配置手段。其次在掌握以上基本實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，對(duì)網(wǎng)絡(luò)方向的本科生還要求其掌握高級(jí)的信息安全技術(shù)及其相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)。這些技術(shù)包括數(shù)字證書發(fā)放的實(shí)驗(yàn)、通過數(shù)字證書進(jìn)行身份認(rèn)證的實(shí)驗(yàn)、入侵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)、安全審計(jì)實(shí)驗(yàn)、病毒防治實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)掃描實(shí)驗(yàn)等等。再次實(shí)驗(yàn)室也能給高年級(jí)學(xué)生及研究生進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全方面的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供相應(yīng)的環(huán)境.如：進(jìn)行Linux網(wǎng)絡(luò)源代碼分析、Linux防火墻設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、敏感信息過濾系統(tǒng)設(shè)計(jì)、IPSeC協(xié)議的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)、病毒掃描引擎沒計(jì)與實(shí)現(xiàn)、工Pv6環(huán)境下的網(wǎng)絡(luò)安全問題的研究等。因?yàn)閷?shí)驗(yàn)竄所有的PC機(jī)上都安裝Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)平臺(tái)上有很多基于開放源碼的與信息安全相關(guān)的軟件。學(xué)生可以改進(jìn)這些軟件，根據(jù)研究結(jié)果增加相應(yīng)的功能模塊.這些改進(jìn)的軟件可以在本實(shí)驗(yàn)室平臺(tái)的PC機(jī)上安裝，驗(yàn)證軟件功能改進(jìn)的效果等。從而為學(xué)生的創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)提供很好的平臺(tái)。

網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)日新月異。相關(guān)領(lǐng)域的理論和技術(shù)發(fā)展很快。實(shí)驗(yàn)室提供的信息安全實(shí)驗(yàn)平臺(tái)應(yīng)該能夠及時(shí)升級(jí)、更新，以適應(yīng)技術(shù)的發(fā)展。在建設(shè)信息安全實(shí)驗(yàn)室時(shí)，要遵循良好的可擴(kuò)充性原則。實(shí)驗(yàn)室的設(shè)備能夠方便的通過軟硬件升級(jí)的方式，保證實(shí)驗(yàn)室跟上信息安全技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)。

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（作者單位：北京電子科技職業(yè)學(xué)院 自動(dòng)化工程學(xué)院）