信息網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)察專業(yè)Linux 操作系統(tǒng)課程實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

馬玉州

（安徽省公安教育研究院，合肥230031）

0 引言

Linux 操作系統(tǒng)課程是公安院校信息網(wǎng)絡(luò)監(jiān)察（以下簡(jiǎn)稱“網(wǎng)安”）專業(yè)開設(shè)的一門專業(yè)主干課程。作為多門專業(yè)課（如網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、電子物證技術(shù)基礎(chǔ)、信息網(wǎng)絡(luò)安全管理）的先修課程，其包含的理論知識(shí)不斷地應(yīng)用在各級(jí)網(wǎng)安部門的實(shí)戰(zhàn)中，如電子數(shù)據(jù)取證中的數(shù)據(jù)文件恢復(fù)。Linux 操作系統(tǒng)是完成上述工作的必備知識(shí)，所以其實(shí)驗(yàn)部分設(shè)計(jì)至關(guān)重要，既要加深學(xué)生對(duì)操作系統(tǒng)理論知識(shí)的認(rèn)知，又要聯(lián)系網(wǎng)安實(shí)戰(zhàn)部門的工作實(shí)際需求。

本文根據(jù)公安院校信息網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)察專業(yè)人才培養(yǎng)要求，結(jié)合網(wǎng)安實(shí)戰(zhàn)部門對(duì)操作系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)需求，針對(duì)Linux 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程開設(shè)存在的問題[1-2]，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，通過實(shí)踐教學(xué)的檢驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，架起了一座理論到應(yīng)用的橋梁，符合信息網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)察專業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。

1 信息網(wǎng)絡(luò)安全監(jiān)察專業(yè)人才培養(yǎng)要求

根據(jù)我校2019 級(jí)各專業(yè)人才培養(yǎng)方案，網(wǎng)安專業(yè)按照公安工作專業(yè)化、職業(yè)化、實(shí)戰(zhàn)化要求，堅(jiān)持培養(yǎng)掌握網(wǎng)安專業(yè)的基本理論、基本知識(shí)、基本技能，具備從事網(wǎng)安實(shí)際工作的專業(yè)核心能力，能夠在公安機(jī)關(guān)從事網(wǎng)安管理工作和在其他部門從事相關(guān)工作的應(yīng)用型專門人才。

在職業(yè)能力培養(yǎng)方面，該方案要求學(xué)生“具備掌握信息網(wǎng)絡(luò)安全知識(shí)、法律知識(shí)和公安業(yè)務(wù)知識(shí)，具備掌握涉網(wǎng)案件偵查、互聯(lián)網(wǎng)管理、網(wǎng)絡(luò)偵控、電子數(shù)據(jù)取證等業(yè)務(wù)知識(shí)的能力”；在職業(yè)素質(zhì)培養(yǎng)方面，要求學(xué)生“具備實(shí)戰(zhàn)能力強(qiáng)，執(zhí)法規(guī)范，善于溝通，能夠綜合運(yùn)用相關(guān)專業(yè)知識(shí)和技能解決實(shí)際問題，勝任網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法崗位工作的素質(zhì)”。根據(jù)此培養(yǎng)方案，和分析網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法民警崗位核心職業(yè)能力構(gòu)成要素，我院網(wǎng)安專業(yè)（技能）課程分為專業(yè)基礎(chǔ)課程模塊和專業(yè)主干課程模塊，其中專業(yè)主干課程模塊以公安網(wǎng)絡(luò)安全與執(zhí)法業(yè)務(wù)為內(nèi)容，著重培養(yǎng)學(xué)生的崗位核心職業(yè)能力，Linux 操作系統(tǒng)就歸屬于專業(yè)主干課程模塊。

2 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)課程存在的問題

為適應(yīng)學(xué)院人才培養(yǎng)的要求，我校網(wǎng)安專業(yè)的操作系統(tǒng)課程[3]由原先注重操作系統(tǒng)原理性知識(shí)的講解，轉(zhuǎn)變?yōu)槔碚撆c實(shí)踐并重，強(qiáng)調(diào)理論聯(lián)系并服務(wù)實(shí)戰(zhàn)，逐漸加大實(shí)驗(yàn)操作方面的授課。在近幾年的教學(xué)過程中發(fā)現(xiàn)存在如下諸多問題。

（1）實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)戰(zhàn)性聯(lián)系不強(qiáng)

由于操作系統(tǒng)內(nèi)容原理性強(qiáng)，理論學(xué)時(shí)占據(jù)了大部分課程總學(xué)時(shí)，同時(shí)，操作系統(tǒng)實(shí)踐環(huán)節(jié)涉及面廣，單純地進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，而嚴(yán)重缺乏根據(jù)網(wǎng)安業(yè)務(wù)工作實(shí)際而設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)教學(xué)與實(shí)戰(zhàn)性缺乏聯(lián)系，導(dǎo)致學(xué)生的創(chuàng)新能力和實(shí)踐能力得不到有力地培養(yǎng)。

（2）實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃固定，缺乏靈活性

學(xué)院教務(wù)處統(tǒng)籌安排實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)生、時(shí)間和實(shí)驗(yàn)室，如此就固定了人員、時(shí)間和地點(diǎn)，教師只能按部就班地進(jìn)行實(shí)驗(yàn)課程，不能靈活安排實(shí)驗(yàn)，而且課時(shí)有限，如果有學(xué)生因故缺席了某次實(shí)驗(yàn)，那后期補(bǔ)學(xué)實(shí)驗(yàn)就非常不方便了，實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃缺乏靈活性。

（3）學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)缺乏積極性

操作系統(tǒng)課程具有概念多而抽象，知識(shí)面廣而繁，理論性強(qiáng)而不易理解；實(shí)驗(yàn)可操作性差，與主流操作系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)差距巨大，原理實(shí)現(xiàn)技術(shù)難以理解和掌握等特點(diǎn)[4-5]，導(dǎo)致很難像網(wǎng)絡(luò)攻防技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)原理與應(yīng)用等課程直接通過實(shí)踐發(fā)現(xiàn)問題和解決問題，進(jìn)而加深課程的理解。由于較難獲得階段性成果的鼓勵(lì)，學(xué)生往往缺乏學(xué)習(xí)的積極性，甚至產(chǎn)生厭煩情緒。

3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

根據(jù)公安院校人才培養(yǎng)定位和我院人才培養(yǎng)方案要求，結(jié)合網(wǎng)安工作實(shí)戰(zhàn)，也為解決近幾年教學(xué)過程中遇到的問題，我們重新對(duì)Linux 操作系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)，其中實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)戰(zhàn)化、實(shí)驗(yàn)教學(xué)兼具靈活性和激發(fā)實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)積極性是設(shè)計(jì)的三個(gè)重點(diǎn)，旨在理論聯(lián)系實(shí)際、服務(wù)實(shí)戰(zhàn)，加深理論知識(shí)的理解和強(qiáng)化學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力的培養(yǎng)。所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)基于開源免費(fèi)的Linux平臺(tái)[6]，要求學(xué)生獨(dú)立完成并提交實(shí)驗(yàn)報(bào)告，具體設(shè)計(jì)如下。

3.1 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)戰(zhàn)化

（1）Linux 系統(tǒng)概述

實(shí)驗(yàn)類型：應(yīng)用型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：硬盤格式化和分區(qū)；Linux 系統(tǒng)、常用應(yīng)用軟件、虛擬機(jī)等的安裝使用、卸載和更新；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私釲inux 系統(tǒng)免費(fèi)和開源的優(yōu)點(diǎn)；熟悉虛擬機(jī)、Linux 系統(tǒng)及軟件安裝卸載更新，培養(yǎng)Linux系統(tǒng)操作能力。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：Linux 基礎(chǔ)

（2）Linux 文件系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)類型：綜合型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：分區(qū)與目錄（目錄是邏輯上的區(qū)分。分區(qū)是物理上的區(qū)分）；硬盤數(shù)據(jù)恢復(fù)；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆瘴募到y(tǒng)的概念和結(jié)構(gòu)，為電子數(shù)據(jù)恢復(fù)打下基礎(chǔ)。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：文件系統(tǒng)

（3）進(jìn)程管理

實(shí)驗(yàn)類型：研究型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：ps 的使用，基于fork()創(chuàng)建子進(jìn)程；調(diào)整優(yōu)先級(jí)；終止進(jìn)程；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私膺M(jìn)程類型間的區(qū)別；掌握進(jìn)程信息查看和獲取，培養(yǎng)基本的電子數(shù)據(jù)提取能力。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：進(jìn)程管理

（4）用戶管理

實(shí)驗(yàn)類型：驗(yàn)證型、研究型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：增加和刪除用戶；添加組；改變用戶屬性；設(shè)置口令；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆詹煌~戶權(quán)限分配管理，培養(yǎng)基本的信息安全能力。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：用戶與權(quán)限管理

（5）系統(tǒng)監(jiān)控與備份

實(shí)驗(yàn)類型：綜合型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：使用ps 命令和grep 命令的組合；查看并分析日志；命令：lscpu；設(shè)置口令；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆詹榭慈罩竞陀布畔⒌姆椒ǎ徽莆諗?shù)據(jù)備份的操作，培養(yǎng)基本的信息安全和電子數(shù)據(jù)恢復(fù)能力。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：系統(tǒng)監(jiān)控與備份

（6）管理網(wǎng)絡(luò)服務(wù)

實(shí)驗(yàn)類型：綜合型

實(shí)驗(yàn)內(nèi)容：安裝FTP、郵件和網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器；創(chuàng)建服務(wù)器用戶；新增或修改服務(wù)器配置文件；實(shí)驗(yàn)原理知識(shí)點(diǎn)過關(guān)測(cè)試題。

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆辗?wù)器的安裝和配置，為網(wǎng)絡(luò)攻防打下基礎(chǔ)。

課時(shí)：2 課時(shí)

對(duì)應(yīng)章節(jié)：網(wǎng)絡(luò)管理

3.2 實(shí)驗(yàn)教學(xué)具有靈活性

我們的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)采用私有云部署方式，底層采用OpenStack+Docker 作為云計(jì)算的底層技術(shù)，采用B/S 架構(gòu)，學(xué)生可通過瀏覽器訪問使用，可在學(xué)院任何一個(gè)網(wǎng)絡(luò)可達(dá)的場(chǎng)所進(jìn)行學(xué)習(xí)。因故缺席實(shí)驗(yàn)的學(xué)生可以在宿舍就能補(bǔ)學(xué)實(shí)驗(yàn)，這就很好地解決了實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃固定，缺乏靈活性的問題。Linux 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)作為實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的一個(gè)模塊，詳見圖1。

圖1 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)

3.3 實(shí)驗(yàn)過程激發(fā)學(xué)習(xí)積極性

為鼓勵(lì)學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)積極性，每一個(gè)實(shí)驗(yàn)都設(shè)任務(wù)卡，分步驟考核，每步均需要解鎖，全部解鎖成功即可得到成就館的成就徽章，而且完成的實(shí)驗(yàn)越多越好還能升級(jí)成就徽章，一定程度上激發(fā)了學(xué)生實(shí)驗(yàn)學(xué)習(xí)積極性，任務(wù)卡和成就徽章分別見如圖2 和圖3 所示。

圖2 任務(wù)卡

圖3 成就徽章

4 結(jié)語

根據(jù)網(wǎng)安專業(yè)的人才培養(yǎng)要求和網(wǎng)絡(luò)安全保衛(wèi)部門的實(shí)際工作需要，我們重新設(shè)計(jì)了專業(yè)基礎(chǔ)課Linux操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)。實(shí)踐教學(xué)表明，經(jīng)過詳細(xì)設(shè)計(jì)的Linux操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)收到良好效果。首先通過貼近實(shí)戰(zhàn)的實(shí)例分析，使學(xué)生充分理解了原理性實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與網(wǎng)安工作實(shí)際之間的聯(lián)系，進(jìn)而對(duì)未來職業(yè)技能產(chǎn)生積極影響；其次通過校內(nèi)無處不在的校園網(wǎng)，使學(xué)生能夠隨時(shí)隨地登錄實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)教學(xué)計(jì)劃完整而又不失靈活性；最后通過實(shí)驗(yàn)分步驟解鎖獎(jiǎng)勵(lì)實(shí)驗(yàn)徽章，有游戲做任務(wù)沖關(guān)的樂趣，大大提高了學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。Linux 操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)只有結(jié)合網(wǎng)安工作一線實(shí)際，堅(jiān)持將操作系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)原理與網(wǎng)安實(shí)際應(yīng)用有機(jī)結(jié)合，才能不斷提升學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力，才能符合網(wǎng)安專業(yè)對(duì)應(yīng)用型人才的培養(yǎng)要求。后續(xù)工作將持續(xù)跟蹤實(shí)際的教學(xué)效果，并隨著新的網(wǎng)安工作實(shí)際調(diào)整實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。