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在線信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺研究論文
【摘要】由于網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)所具有的特殊性和破壞性,能夠開展安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的內(nèi)容非常有限。針對這個(gè)問題，本文提出一種基于公有云的信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺，利用虛擬化技術(shù)在云服務(wù)器上創(chuàng)建靶機(jī)和存儲空間，可部署靈活可變的網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)環(huán)境，提高安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)的教與學(xué)的便利性。
【關(guān)鍵詞】安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)；虛擬化技術(shù)；云服務(wù)器
引言
越來越多的高校開設(shè)網(wǎng)絡(luò)安全課程或信息安全專業(yè)，信息安全教學(xué)具有特殊性和破壞性,需要移植病毒或者安裝有漏洞的操作系統(tǒng)才能開展實(shí)驗(yàn)教學(xué)。信息安全的實(shí)驗(yàn)教學(xué)對信息安全課程的理論教學(xué)有很重要的輔助教學(xué)功能，但目前信息安全實(shí)驗(yàn)機(jī)房存在幾個(gè)問題：1）網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)環(huán)境是有破環(huán)性的環(huán)境，一般只安裝少量靶機(jī)供實(shí)驗(yàn)使用，網(wǎng)絡(luò)安全課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)無法成批進(jìn)行；2）網(wǎng)絡(luò)安全的實(shí)驗(yàn)操作系統(tǒng)多樣化，實(shí)驗(yàn)環(huán)境需要經(jīng)常更新，管理員需花費(fèi)大量的時(shí)間重新安裝發(fā)布。針對現(xiàn)有的技術(shù)中存在的上述缺陷，本文提供一種基于云服務(wù)器的信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的實(shí)現(xiàn)辦法，該方案構(gòu)建的平臺經(jīng)由連接外網(wǎng)的防火墻VPN專線連接實(shí)驗(yàn)室本地網(wǎng)絡(luò)，兩類網(wǎng)絡(luò)可進(jìn)行的安全實(shí)驗(yàn)種類不同，實(shí)驗(yàn)室本地網(wǎng)絡(luò)環(huán)境可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)攻防類實(shí)驗(yàn)、防火墻基本及擴(kuò)展實(shí)驗(yàn)，連接至云服務(wù)器端學(xué)生可遠(yuǎn)程進(jìn)行WEB安全類實(shí)驗(yàn)、漏洞滲透類實(shí)驗(yàn)。
1信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)
該實(shí)驗(yàn)平臺由租用的云服務(wù)器端、防火墻、學(xué)生端、教師端等組成，云服務(wù)可租用公有云上云服務(wù)端，比如阿里云，在云服務(wù)器端上部署網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的環(huán)境。該教學(xué)平臺經(jīng)由防火墻VPN連接有兩個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)，教師機(jī)和學(xué)生機(jī)均連接在這兩個(gè)本地網(wǎng)絡(luò)中。此外，學(xué)生機(jī)又經(jīng)由防火墻接入外網(wǎng)連接到云服務(wù)器，訪問云端。防火墻將該教學(xué)平臺隔離成不同網(wǎng)絡(luò)地址的內(nèi)網(wǎng)，使用VPN技術(shù)使其互通，學(xué)生在本網(wǎng)段中可進(jìn)行本地系統(tǒng)加固類實(shí)驗(yàn)，跨網(wǎng)段可以進(jìn)行攻防對抗類實(shí)驗(yàn)，比如滲透提權(quán)、漏洞利用和信息竊取等。在公有云上購買云服務(wù)，在云服務(wù)器上根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)要求創(chuàng)建虛擬靶機(jī)鏡像構(gòu)成實(shí)驗(yàn)環(huán)境，供學(xué)生端遠(yuǎn)程訪問進(jìn)行安全類實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)時(shí)長根據(jù)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容靈活設(shè)定，此外云服務(wù)器上還可以加載云盤，實(shí)現(xiàn)了教師遠(yuǎn)程云存儲實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和實(shí)驗(yàn)素材，學(xué)生遠(yuǎn)程下載實(shí)驗(yàn)要求和上傳實(shí)驗(yàn)成果，實(shí)驗(yàn)室環(huán)境安全無破環(huán)性。圖1是一種基于云服務(wù)器的信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，其包括通過外網(wǎng)連通的云服務(wù)器、兩臺防火墻、教師機(jī)、學(xué)生機(jī)群、LANA、LANB，其中LANA和LANB是學(xué)生機(jī)群接入的兩個(gè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，連接到LANA、LANB的教師機(jī)或?qū)W生機(jī)群可通過外網(wǎng)訪問云服務(wù)器上的虛擬靶機(jī)和文件服務(wù)器，在線進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)安全類實(shí)驗(yàn)操作。學(xué)生機(jī)群可通過實(shí)驗(yàn)機(jī)房部署的防火墻構(gòu)建的VPN網(wǎng)絡(luò)互訪，可進(jìn)行本地系統(tǒng)加固、網(wǎng)絡(luò)嗅探等實(shí)驗(yàn)，也可同時(shí)進(jìn)行場外網(wǎng)絡(luò)攻防對抗類實(shí)驗(yàn)。此外，也可進(jìn)行防火墻安全類實(shí)驗(yàn)，包括防火墻基本配置、防火墻高級配置、防火墻VPN隧道配置、防火墻過濾類實(shí)驗(yàn)配置。教師端經(jīng)由防火墻VPN鏈路接入到云服務(wù)器中，將實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書云存儲到云服務(wù)器中。學(xué)生端可經(jīng)由外網(wǎng)遠(yuǎn)程從云服務(wù)器中下載實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書并上傳實(shí)驗(yàn)成果至云服務(wù)器中。
2云服務(wù)器在信息安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)平臺應(yīng)用
云計(jì)算服務(wù)器(又稱云服務(wù)器或云主機(jī))，是云計(jì)算服務(wù)體系中的一項(xiàng)主機(jī)產(chǎn)品，用戶申請?jiān)浦鳈C(jī)服務(wù)后，可自行根據(jù)用戶需求進(jìn)行配置，并可靈活的進(jìn)行調(diào)整。用戶申請的主機(jī)服務(wù)可以實(shí)現(xiàn)快速供應(yīng)和部署(實(shí)時(shí)在線開通)，實(shí)現(xiàn)了集群內(nèi)彈性可伸縮,云服務(wù)器根據(jù)用戶選擇不同的線路會配備不同數(shù)量的IP地址可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程訪問。本文提及的教學(xué)平臺可租用云服務(wù)器，在云服務(wù)器端上部署網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)教學(xué)需要的環(huán)境。在云服務(wù)器中根據(jù)網(wǎng)絡(luò)安全實(shí)驗(yàn)種類創(chuàng)建快照作為靶機(jī)鏡像，具體有攻防滲透靶機(jī)、漏洞提權(quán)靶機(jī)、WWEB安全靶機(jī)以及可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)嗅探、口令破解等實(shí)驗(yàn)的快照系統(tǒng)，操作系統(tǒng)可以是WindowsXP,windowsserver版本或者linux操作系統(tǒng)，因?yàn)榘袡C(jī)均建立在云服務(wù)器端，云服務(wù)提供的IP地址即為該教學(xué)平臺的訪問口，提供遠(yuǎn)程桌面登錄功能供學(xué)生端遠(yuǎn)程訪問。學(xué)生機(jī)群可接入LANA和LANB訪問云服務(wù)器，根據(jù)學(xué)生人數(shù)接入多個(gè)學(xué)生主機(jī)，學(xué)生端主機(jī)操作系統(tǒng)不限，學(xué)生端需要安裝Keil虛擬機(jī)供滲透提權(quán)實(shí)驗(yàn)使用。云服務(wù)器端可根據(jù)學(xué)生人數(shù)的最大值批量生成靶機(jī)系統(tǒng)，供學(xué)生端遠(yuǎn)程訪問。云服務(wù)器還需加載云存儲空間用來存儲攻防實(shí)驗(yàn)軟件和工具，供學(xué)生下載使用，實(shí)驗(yàn)成果也可云儲存到云端，學(xué)生教師均可遠(yuǎn)程訪問公有云平臺上的信息安全教學(xué)平臺，教師可實(shí)時(shí)上傳實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書和下載實(shí)驗(yàn)成果,學(xué)生可提前預(yù)習(xí)和熟悉安全實(shí)驗(yàn)，由于云服務(wù)器的訪問時(shí)間不受時(shí)間和空間的限制，學(xué)生可反復(fù)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)直至得到正確的實(shí)驗(yàn)效果，提高實(shí)驗(yàn)教學(xué)效率。
3結(jié)語
本文提出的信息安全教學(xué)平臺不不額外購買信息安全實(shí)訓(xùn)設(shè)備，不改變現(xiàn)有高校實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)拓?fù)�，簡單易行。公有云服�?wù)的成熟化為本方案提供了技術(shù)支持，將安全靶機(jī)建立在公有云服務(wù)器上并根據(jù)需要生成鏡像和快照。云計(jì)算技術(shù)的發(fā)展使信息安全教學(xué)平臺的實(shí)現(xiàn)成為可能，根據(jù)該方案我們可快速部署靶機(jī)環(huán)境，統(tǒng)一實(shí)驗(yàn)、安全實(shí)驗(yàn)，大大提高信息安全類實(shí)驗(yàn)的教學(xué)效果。
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