大數(shù)據(jù)視角下高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全及防護路徑研究

劉 森,賴潔萍

(1.廣西民族大學,南寧 530007; 2.廣西紡織工業(yè)學校,南寧 530000)

在數(shù)字化背景下,應(yīng)推動高校建設(shè)數(shù)字化校園,以不斷提升信息化服務(wù)水平。高校的信息化建設(shè)為其數(shù)字化校園的發(fā)展提供了支撐,其作為知識傳播與技術(shù)研究的陣地,網(wǎng)絡(luò)信息安全直接關(guān)系到教學質(zhì)量、科研安全及學術(shù)信息保密。隨著網(wǎng)絡(luò)攻擊技術(shù)的不斷復雜化,高校面臨著前所未有的網(wǎng)絡(luò)安全挑戰(zhàn),計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全逐漸成為高校需重點關(guān)注的內(nèi)容。基于此,分析高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全防護面臨的挑戰(zhàn)可為高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全提供有效的防護路徑與策略,為高校信息化安全建設(shè)提供理論參考與實踐指導。

1 高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全防護技術(shù)

1.1 防火墻技術(shù)

在現(xiàn)代高校計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,防火墻技術(shù)能夠起到核心防御作用,主要負責監(jiān)控進出網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)流,通過預設(shè)的安全規(guī)則分析數(shù)據(jù)包的來源、目的地及其內(nèi)容,有效阻擋未授權(quán)的訪問與網(wǎng)絡(luò)攻擊。在類型上,應(yīng)用層防火墻更加關(guān)注數(shù)據(jù)的具體內(nèi)容,能夠檢測復雜的應(yīng)用層攻擊,如跨站腳本(XSS)與SQL注入。下一代防火墻(NGFW)則集成了傳統(tǒng)防火墻的功能,并加入了入侵防護、應(yīng)用控制與URL過濾等功能[1],這些技術(shù)不僅增強了網(wǎng)絡(luò)邊界的安全防護效果,也為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)提供了分層防護,能夠確保關(guān)鍵信息系統(tǒng)與數(shù)據(jù)的安全。在高校網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,防火墻的配置與維護尤為重要,能夠大幅度提升網(wǎng)絡(luò)的整體安全性能,成為高校信息安全體系不可或缺的一環(huán)。

1.2 入侵檢測與預防系統(tǒng)(IDS/IPS)

IDS通過分析網(wǎng)絡(luò)流量與系統(tǒng)活動檢測潛在的惡意攻擊,IPS在檢測到攻擊時能夠主動采取措施阻止攻擊發(fā)生。這兩種系統(tǒng)通過不同方式與策略對網(wǎng)絡(luò)安全威脅進行識別與響應(yīng),IDS主要依賴簽名基礎(chǔ)檢測與異常檢測技術(shù)比對已知攻擊模式的簽名數(shù)據(jù)庫來識別威脅,IPS通過分析網(wǎng)絡(luò)或系統(tǒng)行為的異常模式來檢測新型或未知攻擊,能夠在攻擊發(fā)生初期效阻斷或緩解其影響。數(shù)據(jù)顯示,2022年,高校計算機網(wǎng)絡(luò)面臨的網(wǎng)絡(luò)攻擊數(shù)量增加了20%,其中針對教育機構(gòu)的勒索軟件與釣魚攻擊尤為突出[2],這強調(diào)了強化IDS與IPS系統(tǒng)的必要性及對這些系統(tǒng)進行定期更新與維護的重要性。高校應(yīng)結(jié)合具體的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境與業(yè)務(wù)需求,定制IDS/IPS的配置與部署,確保這些系統(tǒng)在維護網(wǎng)絡(luò)安全的同時最大限度地減少對正常網(wǎng)絡(luò)活動的干擾。

1.3 端點檢測與響應(yīng)技術(shù)(EDR)

端點檢測與響應(yīng)技術(shù)是當前高校網(wǎng)絡(luò)信息安全防護的重要組成部分,這一技術(shù)集數(shù)據(jù)記錄、威脅檢測、調(diào)查及響應(yīng)功能于一體,通過實時監(jiān)控端點設(shè)備(如個人計算機、移動設(shè)備與服務(wù)器)的活動識別潛在的惡意攻擊或違規(guī)操作,能夠提供詳盡的端點活動日志,分析異常行為,迅速隔離受感染的設(shè)備,減少網(wǎng)絡(luò)威脅造成的損失。隨著人工智能技術(shù)的融入,EDR的響應(yīng)機制也在不斷進化,能夠更智能地分析威脅,自動化執(zhí)行響應(yīng)措施,為高校網(wǎng)絡(luò)安全提供更為堅實的防護屏障。

1.4 網(wǎng)絡(luò)安全態(tài)勢感知技術(shù)(NSSA)

NSSA技術(shù)強調(diào)對網(wǎng)絡(luò)流量、用戶行為、應(yīng)用程序活動等信息的實時監(jiān)測與分析,能夠全面掌握網(wǎng)絡(luò)安全狀態(tài),及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全威脅。NSSA還涉及大數(shù)據(jù)分析與機器學習技術(shù)的應(yīng)用,能夠利用這些技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進行處理與分析,揭示網(wǎng)絡(luò)攻擊的模式與趨勢,輔助決策者精確決策。數(shù)據(jù)顯示,2019年,高校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)借助NSSA技術(shù)成功識別并阻止的安全事件數(shù)量增加了30%,其中針對網(wǎng)絡(luò)釣魚與惡意軟件攻擊的檢測率提高了25%。此外,利用機器學習算法,系統(tǒng)在預測與應(yīng)對新興威脅方面的準確度提升了20%,顯著減少了網(wǎng)絡(luò)攻擊對高校教學與研究活動的影響[3]。

2 高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全防護面臨的挑戰(zhàn)

2.1 網(wǎng)絡(luò)防護技術(shù)落后

當前網(wǎng)絡(luò)安全威脅日益復雜,涵蓋高級持續(xù)性威脅(APT)、零日攻擊等多種形式,要求相關(guān)防護技術(shù)必須具備高度的先進性與適應(yīng)性。但高校網(wǎng)絡(luò)防護設(shè)施常滯后于這些威脅的發(fā)展,尤其在防火墻、入侵檢測系統(tǒng)等基礎(chǔ)防護措施上更新不及時加劇了網(wǎng)絡(luò)安全事件帶來的損失與影響,造成數(shù)據(jù)丟失乃至校園信譽受損。這要求高校在網(wǎng)絡(luò)信息安全方面進行全面深入的反思與策略調(diào)整,以有效應(yīng)對日益復雜的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。

2.2 數(shù)據(jù)隱私保護不足

在高校網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的日常管理與維護方面,安全審計與風險評估的不足使得潛在的隱性風險難以被及時發(fā)現(xiàn)與糾正。數(shù)據(jù)隱私保護的不足是高校網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域面臨的一大重要挑戰(zhàn),不僅涉及技術(shù)與管理層面的問題,還關(guān)系到整個校園文化與政策制定的深度調(diào)整。高校需全面審視與加強數(shù)據(jù)隱私保護,構(gòu)建更安全、更可靠的校園網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

2.3 無線網(wǎng)絡(luò)的安全漏洞

在當前計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全領(lǐng)域無線網(wǎng)絡(luò)安全漏洞問題日益凸顯,高校網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的開放性與大規(guī)模異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入使得無線網(wǎng)絡(luò)成為攻擊者的重點目標。無線網(wǎng)絡(luò)安全的核心挑戰(zhàn)在于如何在不斷演變的網(wǎng)絡(luò)威脅面前確保數(shù)據(jù)的機密性、完整性及網(wǎng)絡(luò)的可用性。具體而言,無線網(wǎng)絡(luò)面臨的安全漏洞主要包括未經(jīng)授權(quán)的接入、數(shù)據(jù)包嗅探、中間人攻擊、偽造接入點等,這些漏洞可能導致敏感信息的泄露、服務(wù)中斷甚至系統(tǒng)的完全崩潰,故需采取相應(yīng)的安全措施進行有效管理與防護。據(jù)統(tǒng)計,在高校環(huán)境中,平均每天有數(shù)十次未經(jīng)授權(quán)的接入嘗試[4]。此外,數(shù)據(jù)包嗅探也是高校網(wǎng)絡(luò)面臨的一大安全隱患,在未加密的無線網(wǎng)絡(luò)中,攻擊者可輕松捕獲傳輸中的數(shù)據(jù)包,從而獲取敏感信息(詳見表1)。

表1 高校無線網(wǎng)絡(luò)安全漏洞統(tǒng)計數(shù)據(jù)Tab.1 Statistics of university wireless network security vulnerabilities 單位:次

2.4 云服務(wù)與第三方應(yīng)用的安全風險

云服務(wù)與第三方應(yīng)用為高校信息化帶來了便利性與靈活性,但同時也引發(fā)了新的安全威脅,如數(shù)據(jù)泄露、服務(wù)中斷與惡意軟件攻擊等。高校中約70%的敏感數(shù)據(jù)存儲在云平臺上,其中有約30%的數(shù)據(jù)存在未加密的風險,這大大增加了數(shù)據(jù)泄露的可能性[5]。此外,第三方應(yīng)用的安全性問題也不容忽視,平均每個應(yīng)用中存在5個以上的安全漏洞,這些漏洞可能被惡意攻擊者利用,導致安全事件的發(fā)生。隨著云服務(wù)的廣泛應(yīng)用,高校網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中應(yīng)用程序編程接口(API)的調(diào)用頻率大幅增加,包括各種數(shù)據(jù)傳輸與服務(wù)請求,使得API的安全問題成為網(wǎng)絡(luò)攻擊的重點,如API注入攻擊、未授權(quán)訪問等。據(jù)調(diào)查,約40%的API存在未經(jīng)充分授權(quán)的訪問風險[6]。另一方面,第三方應(yīng)用的依賴庫與組件往往來自不可信的源,導致代碼的安全性難以保障。據(jù)研究,高校使用的第三方應(yīng)用中有超過50%的應(yīng)用使用了含有已知漏洞的組件[7]。高校計算機網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的云服務(wù)與第三方應(yīng)用安全問題不僅涉及技術(shù)層面,還涉及管理與運維層面,如云服務(wù)的配置錯誤是導致數(shù)據(jù)泄露的常見原因,由于配置錯誤導致的數(shù)據(jù)泄露事件在過去一年中增長約25%[8]。同時,高校面臨著來自云服務(wù)與第三方應(yīng)用的先進持續(xù)性威脅(APT)攻擊,這些攻擊往往隱蔽且持久,難以及時發(fā)現(xiàn)與防范。

3 新形勢下高校計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全的防護策略

3.1 實施最新網(wǎng)絡(luò)防護技術(shù)

在當前數(shù)字化與網(wǎng)絡(luò)化的教育環(huán)境下,高校必須致力于實施最新的網(wǎng)絡(luò)防護技術(shù)(見表2),以應(yīng)對日益復雜的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。應(yīng)部署先進的入侵預防系統(tǒng)(IPS)與下一代防火墻(NGFW),提供深度包檢測、應(yīng)用感知能力與細粒度控制,有效識別與阻斷惡意流量與攻擊。NGFW不僅可以進行傳統(tǒng)的端口與協(xié)議檢測,還能深入分析應(yīng)用層內(nèi)容,提供更為全面的網(wǎng)絡(luò)威脅防護。高校網(wǎng)絡(luò)安全策略中必須包含端點檢測與響應(yīng)技術(shù)(EDR),以便通過實時監(jiān)控、行為分析與自動響應(yīng)機制,識別復雜的惡意軟件與先進持續(xù)性威脅(APT),還可在端點設(shè)備上進行持續(xù)的監(jiān)視與分析,一旦檢測到可疑活動立即采取措施進行隔離與緩解[4]。云安全也是高校網(wǎng)絡(luò)信息安全中不可忽視的領(lǐng)域,隨著云計算的普及,高校應(yīng)采用云訪問安全代理(CASB)等技術(shù)確保云環(huán)境中的數(shù)據(jù)安全與合規(guī)性。CASB能夠為云服務(wù)與用戶提供安全層,監(jiān)控數(shù)據(jù)流、管理訪問權(quán)限并防止數(shù)據(jù)泄露。高校還應(yīng)強化網(wǎng)絡(luò)信息安全態(tài)勢感知(NSSA)能力,通過集成大數(shù)據(jù)分析、人工智能與機器學習技術(shù),NSSA可實時監(jiān)測與分析網(wǎng)絡(luò)活動,預測潛在的安全風險,及時響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)威脅。此外,隨著移動學習平臺與遠程訪問的普及,高校需實施移動設(shè)備管理策略(MDM),確保移動設(shè)備上的數(shù)據(jù)安全,防止未授權(quán)訪問與數(shù)據(jù)泄露。MDM可幫助高校監(jiān)控與管理校園內(nèi)所有移動設(shè)備的使用情況,確保這些設(shè)備符合安全標準。

表2 高校網(wǎng)絡(luò)防護技術(shù)性能指標對比Tab.2 Comparison of technical performance indexes of network protection in universities

3.2 加強數(shù)據(jù)隱私保護

高校作為敏感數(shù)據(jù)的重要托管者需確保這些數(shù)據(jù)免受未授權(quán)訪問與泄露的威脅。高校應(yīng)實施嚴格的數(shù)據(jù)訪問控制機制,確保只有授權(quán)的用戶才能訪問特定的數(shù)據(jù),包括實施基于角色的訪問控制系統(tǒng)(RBAC),通過明確的角色與權(quán)限分配來限制數(shù)據(jù)訪問。數(shù)據(jù)加密技術(shù)是保護存儲與傳輸中數(shù)據(jù)隱私的關(guān)鍵,高校應(yīng)采用強大的加密算法,如高級加密標準(AES),對存儲在本地或處于傳輸過程中的敏感數(shù)據(jù)進行加密。對于特別敏感的數(shù)據(jù)應(yīng)實施端到端加密(E2EE),確保數(shù)據(jù)的傳輸安全。高校還需要關(guān)注數(shù)據(jù)泄露防護,通過部署數(shù)據(jù)丟失預防技術(shù)(DLP)監(jiān)控數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)中的流動,防止敏感信息的非法傳輸[5]。DLP系統(tǒng)能夠識別特定的數(shù)據(jù)模式與關(guān)鍵字,對涉及敏感信息的傳輸活動進行檢測與阻止。高校應(yīng)完善全面的數(shù)據(jù)隱私政策,可定期進行隱私保護與數(shù)據(jù)安全方面的培訓,提升師生的保護隱私意識。在合規(guī)性方面,高校應(yīng)遵守相關(guān)的數(shù)據(jù)保護法律與規(guī)定,如歐盟通用數(shù)據(jù)保護條例(GDPR)或其他地區(qū)的數(shù)據(jù)保護法律,定期評估校園內(nèi)的數(shù)據(jù)處理活動,確保其符合法律與監(jiān)管要求。為應(yīng)對數(shù)據(jù)隱私方面的挑戰(zhàn),高校還應(yīng)采用多層防御策略,結(jié)合物理安全、網(wǎng)絡(luò)安全與行為管理來全面保護數(shù)據(jù),建立應(yīng)急響應(yīng)計劃,以便在數(shù)據(jù)泄露或其他安全事件發(fā)生時迅速采取行動。綜合以上措施,高校能夠在數(shù)字化時代中加強數(shù)據(jù)隱私保護,有效應(yīng)對各種網(wǎng)絡(luò)威脅,保障師生的隱私安全,維護學術(shù)研究的私密性和完整性。

3.3 強化無線網(wǎng)絡(luò)安全

為有效提升無線網(wǎng)絡(luò)的安全性能,高校應(yīng)采取綜合性的技術(shù)策略,如采用WPA3加密標準(見表3)對無線網(wǎng)絡(luò)進行加密。WPA3采用SAE(Simultaneous Authentication of Equals)協(xié)議大大提升了對抗字典攻擊的能力。在實際應(yīng)用中,WPA3可確保即使用戶設(shè)定了弱密碼的情況下網(wǎng)絡(luò)連接依然保持強安全性。WPA3還支持前向保密性,即使密鑰泄露以往的通信內(nèi)容仍然安全。高校無線網(wǎng)絡(luò)安全防護還需部署高效的入侵檢測系統(tǒng)(IDS)與入侵防御系統(tǒng)(IPS),通過分析網(wǎng)絡(luò)流量中的模式與異常來實時檢測潛在的安全威脅。如利用機器學習算法,IDS/IPS系統(tǒng)能夠從歷史數(shù)據(jù)中學習并預測未來可能出現(xiàn)的攻擊類型。在實際部署中,IDS/IPS系統(tǒng)會對網(wǎng)絡(luò)流量進行持續(xù)監(jiān)控,如每分鐘分析超過一百萬個數(shù)據(jù)包,及時響應(yīng)各種異常行為。同時,對無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的優(yōu)化也不容忽視,可通過實施虛擬局域網(wǎng)技術(shù)(VLAN)有效隔離不同類型的網(wǎng)絡(luò)流量,降低網(wǎng)絡(luò)攻擊的風險。在高校的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,可為教學、研究與行政管理分別設(shè)置不同的VLAN,確保網(wǎng)絡(luò)資源的合理分配與高效管理。還可采用訪問控制列表(ACL)與基于角色的訪問控制(RBAC)等訪問控制技術(shù)來精確管理用戶對網(wǎng)絡(luò)資源的訪問權(quán)限,有效提升無線網(wǎng)絡(luò)的安全性能,確保高校網(wǎng)絡(luò)環(huán)境安全穩(wěn)定。

表3 WPA3加密標準與以往標準的對比Tab.3 Comparison of WPA3 encryption standard with previous standards

3.4 強化云服務(wù)與第三方應(yīng)用安全管理

加密技術(shù)是保障信息傳輸安全的重要手段,通過應(yīng)用對稱加密與公鑰加密兩種主流加密技術(shù)可有效防止數(shù)據(jù)在傳輸過程中被非法獲取或篡改。對稱加密采用相同的密鑰進行加密與解密,常見的算法有AES算法,公鑰加密則使用不同的密鑰進行加密與解密,常見的算法有RSA算法。根據(jù)實際需求選擇合適的加密技術(shù)能夠大大提升信息傳輸?shù)陌踩?。身份認證技術(shù)是防止未經(jīng)授權(quán)訪問的重要手段,常見的身份認證方式包括用戶名/密碼、動態(tài)口令、數(shù)字證書等。高校應(yīng)采用多層次的身份認證方式,提升信息系統(tǒng)的安全性,如結(jié)合用戶名/密碼與動態(tài)口令等增加非法訪問的難度。訪問控制技術(shù)用于限制不同用戶對資源的訪問權(quán)限,合理設(shè)置訪問控制策略可防止非法用戶訪問敏感數(shù)據(jù),同時保證合法用戶的正常使用。實施嚴格的訪問控制策略能夠有效保護高校計算機網(wǎng)絡(luò)中的敏感數(shù)據(jù),降低未經(jīng)授權(quán)訪問的風險。

4 結(jié)束語

計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全問題是高校信息安全工作的重中之重。高校信息化建設(shè)對網(wǎng)絡(luò)信息安全提出了新的要求,也暴露出了新的問題。高校應(yīng)充分認識到計算機網(wǎng)絡(luò)信息安全的重要性,明確面臨的新挑戰(zhàn),分析當前高校信息化建設(shè)中存在的不足與缺陷,做好網(wǎng)絡(luò)安全防護工作,以保障信息系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。