信息安全实验室解决方案.doc
《信息安全实验室解决方案.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《信息安全实验室解决方案.doc（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。
信息安全实验室解决方案
目录
一、信息安全实验室建设背景 2
二、信息安全实验室建设的意义和必要性 3
三、实验室建设目标 4
3.1总体目标 4
3.2具体目标 5
四、解决方案理念 6
五、实验室体系结构 8
5.1锐捷网络信息安全实验室理念图 8
5.2信息安全实验室教学支撑 9
5.3信息安全实验室管理 13
六、实验室建设特色 14
七、实验室支持 17
一、信息安全实验室建设背景
随着计算机网络的不断发展,信息网络化与全球化成为了世界潮流,网络信息的传播已经渗透到人类生活的各个方面,它正在改变人们的工作方式和生活方式,成为当今社会发展的一个重要特征，但安全事件的频发使，如何保护网络中信息的安全成为网络安全学科最热点的课题，目前我国的网络安全及技术方面正出于起步阶段，网络及信息安全产业发展滞后，网络安全科研和教育严重滞后，关键是网络安全人才的匮乏，到2013年，全球新增的信息工作职位将达到580万个，仅在亚太地区就将新增280万个岗位，其中安全方面的投入和人才需求都会占有较大的比例。
而国内只有80余所重点本科高校建立了“网络安全”、“信息安全”等专业，网络安全人才的需求容量是无庸置疑的，就目前来看，网络信息安全已经形成一个产业，网络信息安全技术人才必将成为未来最热门的抢手人才。
要培养符合社会需求的网络安全技术人才，就需要提供一个基于网络安全实践教学的网络与信息安全实验室，并在这个实验室的基础之上，提供合适的网络安全教材、提供完善丰富的网络安全教学内容，提供培养符合社会需求的网络安全技术人才所需的完善的课程体系。
锐捷网络与信息安全实验室是专门面向开设网络安全、信息安全、网络工程、网络应用技术等专业提出的业界领先的第一份专门针对网络安全实践教学的一揽子实验室解决方案。
是产学研相结合的一种重要形式，不仅有利于科研、教学，而且有利于提高学生的网络安全应用的实际能力，进而增强他们在就业中的竞争实力，从而树立学校在学术界和社会的良好品牌形象。
这个解决方案是基于学校的教学计划及课程设置需求而设计的，是为各高校高校定制的。
并且锐捷网络提出的网络与信息安全实验室建设方案也是独特的，它具有专注于实践型实验教学、高效和便捷安全、先进的教学管理平台等无可比拟的优势。
二、信息安全实验室建设的意义和必要性
《十二五规划》也提出要促进重点高校的建设和发展,使之成为我省提供可持续发展的创新成果和创新人才的重要基地"。
我校现有的实验室，很难最大程度地发挥出其应有的作用，无法满足信息安全的教学需求。
根据高等学校实验教学发展趋势和我校实验教学的实际情况，有必要建立信息安全实验教学的专用实验室。
1、建立实验室是贯彻省级示范校建设文件精神的需要。
国家目前非常重视教学改革和全面提高教学质量，学校也在进一步推进学校全面实施质量工程、提高教学质量的主要工作，加大“实验教学资源整合优化和共享平台建设”、“实验教学示范实验室”等一系列项目的推进。
2、建立信息安全实验室是强化实验教学的需要。
有助于促进实验教学规范化管理，提高实验教学质量，更好地实现学校“培养基础扎实、实践能力强、具有创新精神的应用型高级专门人才”的人才培养目标。
3、建立实验室是整合实验教学资源及实现资源共享的需要。
通过实验室建设可充分利用学校现有资源，提高仪器设备的使用效率；为成立跨课程、跨专业、跨学科的实验中心奠定更好的基础。
4、实验室建设有助于稳定实验教师队伍，深化实验教学与管理的改革，提高实验教学师资水平。
5、新实验室建设可为全校实验教学改革提供示范经验，带动学校实验室的建设和发展；该项目建设，目的在于促进有限资源的合理利用，强化实验室建设和管理，创新人才培养模式，提高人才培养质量，有其充分的必要性。
三、实验室建设目标
3.1总体目标
立足于新型信息人才的培养，积极推进办学水平。
从社会发展和应用的角度对现有的专业课程实施模式开展改革，寻找新的创新型人才培养方式，培养符合市场需要，并具有实际应用能力拓宽整个学院的教学范围，打破以往陈旧的观念。
创建一个学科与市场相适应的教学基地，提高办学水平，就需要了解学科技术在行业中的动态，跟踪前沿技术发展。
实验教学示范中心应以培养学生实践能力、创新能力和提高教学水平为宗旨，以实验教学改革为核心，以实验资源开放共享为基础，以高素质实验教学队伍和完备的实验条件为保障，创新管理机制，全面提高实验教学水平和实验室使用效益，达到国内一流，国际先进。
实验室建设应满足：
1、实践先进的教育理念和实验教学观念
学校教育理念和教学指导思想先进，注重学生知识、能力、素质的协调发展。
重视对学生探索精神、科学思维、实践能力、创新能力的培养，重视实验教学，充分认识并落实实验教学在学校人才培养和教学工作中的地位。
形成以学生为本，融知识传授、能力培养、素质教育于一体，理论教学与实验实践教学统筹协调的理念和氛围。
2、创新人才培养模式
本着全面培养学生的创新精神与实践技能、综合分析问题和解决问题的能力的宗旨，大力推进实验教学改革，我们的工作思路是：
将实验环境打造成工作职位理解和工作能力提升的平台，通过引入行业应用平台的实验组件构建符合实际业务应用的网络信息系统，并且建立职位体验式实践的软环境，使实验室成为“优秀员工”培养的前沿阵地。
先进的仪器设备配置思路和安全环境配置条件。
3、建立先进的运行机制和管理办法
建立实验教学和实验室信息平台，实现网上辅助教学和网络化、智能化管理。
建立以学生为中心的管理机制和有利于提高学生能力的多元考评机制，创造学生自主实验、个性化学习的实验环境。
建立实验教学的科学评价机制，引导教师积极改革创新。
建立实验教学开放运行保障机制，完善实验教学质量保证体系。
4、建设先进的实验教学队伍
通过实验室应用促进实验教学队伍建设，制定相应的政策，采取有效的措施，鼓励高水平教师投入实验教学工作。
建设实验与理论教学队伍互通，教学、实践、技术兼容，稳定核心骨干，结构合理的实验教学团队。
建立科学有效的实验教学队伍知识、技术不断更新的培养培训制度。
形成一支由学术带头人或高水平教授负责，热爱实验教学，教育理念先进，学术水平高，教学科研能力强，熟悉实验技术、勇于创新的实验教学队伍。
5、先进的实验室建设模式和管理体制
依据学校和学科的特点，整合分散建设、分散管理的实验室和实验教学资源，建设面向多学科、多专业教学的实验教学中心，拟初步建设计算机实验教学中心、文科实验教学中心、分析测试中心。
理顺实验教学中心的管理体制，实行中心主任负责制，统筹安排、调配、使用实验教学资源和相关教育资源，实现优质资源共享。
6、显著的实验教学效果
实验教学效果显著，成果丰富，受益面广，具有示范辐射效应。
学生实验兴趣浓厚，积极主动，自主学习能力、实践能力、创新能力明显提高，实验创新成果丰富。
3.2具体目标
满足最新前沿技术的教学需求。
实验室建设必须满足教学计划中基础课、专业课程实验教学的需要，包括综合性实验、设计性实验、创新性实验、毕业设计等。
实验室将满足三个不同层次的实验内容：
基本型实验是教学计划中规定的随课实验（包括部分设计性和综合性实验和课程设计），是实验课程的主体，占总实验内容的60%。
用于完成各门实验课程规定所必须完成的基础技能训练内容，要求每个学生都必须熟练掌握。
实验室规模做到每一实验每次能同时并发实验能力20人。
提高型实验是基于工作过程和职业能力的训练，每个学生均可在实验环境中学习并实践一个具体工作岗位所做的职业活动，旨在改进学生对岗位技能理解不到位，不能通过传统实验模式获得行业应用实际技能的困境，在保证各门课程教学大纲对实验课的基本要求的前提下，我们拟将职业体验型实验作为建设的重点，逐年提高此类实验的开设比例，降低基本型实验的比例。
在满足实验教学、科研项目开发的需求外，确保在同类院校，相近专业中处于领先和龙头地位。
把学校的“信息技术实验室”建设成优秀的实验教学示范中心。
实验设备先进且具有前瞻性
仪器设备配置具有一定的前瞻性，品质精良，组合优化，数量充足，满足设计性、综合性、职业体验等现代实验教学的要求。
实验室环境、安全、环保符合国家规范，具有人性化设计，具备信息化、网络化、智能化条件，运行维护保障措施得力，适应开放管理和学生自主学习的需要。
先进的实验教学体系、内容和方法
改变实验教学依附于理论教学的传统观念，从人才培养体系整体出发，建立以能力培养为主线，分层次、多模块、与实际行业应用相衔接，科学系统的实验教学体系，与理论教学既有机结合又相对独立。
实验教学内容与研究、工程、社会应用实践密切联系，形成良性互动，实现基础与前沿、经典与现代的有机结合。
引入和集成信息技术、网络技术等现代技术，改造传统的实验教学内容和实验技术方法，加强设计性、综合性、创新性实验。
建立新型的适应学生能力培养、鼓励探索的实验考核方法，推进学生自主学习，合作学习，研究性学习的实验教学模式。
应用研究与拔尖职业能力培养密切结合
将行业应用需要的高技术人才培养与具有较高创新能力的拔尖人才职业能力培养相结合。
努力将实验室建成我校高水平应用基础研究基地，拔尖人才培养基地和全方位的行业应用实践教学交流基地。
四、解决方案理念
信息安全实验室使用对象主要为信息安全专业学生，要求该实验室可开展针对信息安全领域前沿技术的相关实验，使学生可通过每个部分的实验深入理解信息安全的技术和过程，通过不同类型的实验使学生理解安全机制并具备技术应用能力，并向学生提供可进行深入技术研究的平台保障，同时配备方便易用的实验室管理平台。
具体需求内容说明如下：
信息安全实验室通过如下几个方面服务于信息安全专业实践教学。
（1）实验室实验内容覆盖信息安全专业的教学内容。
主要包括：
密码学、数字证书、主机安全、数据库系统安全、入侵检测技术、漏洞扫描技术、防火墙技术、设备安全、安全审计、安全编程、安全评估、对抗技术等方面主要涉及课程信息安全数学基础、信息安全概论、系统安全、网络安全等基础课程，除此之外还需要根据特色人才培养的需求完成自定义的课程内容。
（2）实验室应提供与行业应用相符的实验环境。
信息安全实践性强，信息安全实验室提供与学生目标实践场景相符的实验环境，使学生在真实的网络环境中完成技术实践，具备行业安全人才必备的思考方式和技术能力。
（3）具备较强的扩展能力。
实验室应具备构建复杂网络环境的能力，为开展复杂的综合性安全实验提供实验平台。
使教师可根据信息安全实验的需求设计实验环境和实验内容，同时提供用于安全技术研究的相关接口，并可根据教师的需要定制课程及实验内容。
（4）实验室提供的环境和实验过程注重培养学生对安全技术的理解能力，使学生可以自主配置安全策略，设计不同的入侵思路及防范方法，培养学生独立思考并完成安全配置管理的能力。
（5）实验设备及实验内容便于管理，可以方便安排实验内容，在实验完成后可用较短的时间恢复实验环境。
五、实验室体系结构
5.1锐捷网络信息安全实验室理念图
图：
信息安全实验室理念
锐捷网络信息安全实验室解决方案，通过先进的行业应用设备与行业应用相结合的方式，为实践教学提供最真实的环境，通过云实验平台做为网络攻防技术的演练的平台，同时提供开发接口，便于实验扩展。
提供具有行业特色的真实实验环境。
同时提供如下特性：
（1）实验环境灵活设定
可根据实验要求选择设计网络拓扑，可以根据实验的目标按需分配实验设备，有学生根据自己的设计思路完成拓扑设计和设备配置。
（2）应用基础环境快速生成
能够根据用户的设定快速生成基于应用环境并应用于实验当中，可以将生成的网络应用服务器与网络设备相连，提高环境生成效率，降低成本。
（3）提供定制化的应用服务生成功能
可以为用户提供具有行业应用特色的应用环境，可以按照实验需求及研究需求自行设计。
（4）提供带外管理功能
对于所有平台应用设备，均可以实现带外管理的功能，调度非常方便，在特定环境中断后可以从后台对该应用服务器实施管理，其他正运行的设备均不受到影响。
（5）提供远程实验支持
信息安全实验配置管理可实现远程的访问和使用，可以将实验室延伸至课堂，学生PC只要能够连接实验室网络即可以开展实验。
（6）提供全行业的信息化基础环境
可以使安全实验进行在体系化的环境中，并且可根据不同行业定制并验证安全策略。
5.2信息安全实验室教学支撑
实验室的建设是要为实践教学服务提供支持的，锐捷网络信息安全实验室可全面支撑信息安全领域的教学内容。
图：
信息安全实验室支撑教学领域
高职生领域：
提供更多的实际动手组件，使学生可以对实际的信息安全管理活动中掌握安全基础知识、攻防手段、系统加固等实际操作。
高职学生应掌握实际网络管理及维护过程中的安全配置管理等工作，同时能够处理一般的突发事件。
锐捷网络信息安全人才培养理念
锐捷信息安全人才的培养的实验体系，从基础知识出发，涉及信息安全领域教学的整个知识体系和流程，可以满足多层次，全方面的教学实验需求。
信息安全基础及概要
信息安全技术
信息安全管理
安全基础知识学习及实践环节的主要教学内容
密码学
数字证书
信息隐藏
网络安全
信息系统安全
安全编程
研/本
本/高职
本/高职
研/本/高职
研/本/高职
研/本/高职
密码学：
将主流密码加解密过程用直观的方式展示出来，并通过实验环境使得学生可以通过实践动手直接把在书本上学习的知识全部呈现出来，同时还能通过与源代码的一一对应关系，将程序代码与实现效果一一对应出来，达到“用中学”的效果。
数字证书：
将PKI/PMI证书申请、发布等一系列流程通过实际动手操作进行完成，可让学生通过实际动手来进一步了解数字证书的发布使用流程及作用。
信息隐藏：
使学生能够对声音、图像、网页等文件对信息的隐藏理解信息隐藏过程中信息的隐匿方式。
网络安全：
针对业界真实的主流网络安全设备，如防火墙、IDS、VPN、WG等，进行实际应用操作演练，对包过滤、状态过滤、应用安全网关等热点技术提供实际动手操作的环境。
信息系统安全：
可全面开展服务器及信息系统进漏洞扫描分析，并直观显示目标所存在的安全隐患，并同时提供操作系统策略部署、数据库安全保障等实验操作。
涵盖对典型木马及主流病毒的攻击方式进行演技操作，分析该类型木马或者病毒所针对的网络系统漏洞，并提供防御方式的实验。
同时提供应用程序、文件管理、网络事件等安全日志的审计实验，通过日志的管理不断提高学生对安全日志的理解，以及审计的流程与规范。
安全编程：
包括常见的恶意代码，批处理及驻留程序编程等，可使学生在过程中了解攻击原理，能够实现代码级别的相关操作。
图：
网络基础安全实验
实验室支持设计型和创新型实验。
信息安全的教学是一个完整的过程，需要学生在学习过程中能够完成安全结构的自主设计与实现，根据实验目标自行设计安全方案，拓扑结构，加密算法及安全设备配置管理等，下图可以形象的展示实验室在保障学生在设计型实验中的相关功能。
密码算法
应用系统加固
安全结构设计
系统安全管理
攻防/对抗环境演练
研/本
本/高职
研/本/高职
研/本/高职
研/本/高职
图：
按实验目标自主设计实验
为了满足实验室的建设目标，以实际运行的、动态的、真实网络为原型，从中提取出一个与原网络各项性能要求近似的物理和逻辑模型，进而构建可满足实验运行的多种环境，达到用于进行攻防实验、作为系统安全漏洞、评估网络设备与安全及多种安全操作的实验平台。
目前平台可以实现不同的攻防及对抗演练：
攻击类：
网络ARP攻击
Tomcat攻击
应用服务入侵
XSS攻击
协议攻击等16个标准实验
防御/加固类：
WinServer安全加固
Linux用户管理
安全基线分析
信息安全风险评估
木马处理
DOS攻击处理等10个标准实验
攻防类：
端口扫描攻击检测实验
木马攻防实验
DDOS攻击检测实验
BufferOverflow攻击检测实验等5个标准实验
目前平台支持个性化自定义攻防/对抗演练，其实验台组成如下：
每个RACK组中包含交换、路由及防火墙、IDS、CVM等设备，在实验室建立过程中
（1）分析实际网络的拓扑、软硬件设施构成、组织结构、安全环境网络私有信息，找出准确的实际网络物理模型；
（2）以上述物理模型为基础，分析网络信息业务，服务构成，建立实际网络逻辑模型；
（3）根据网络逻辑模型，结合网络性能评估和行为模式分析的方法，建立仿真网络的逻辑模型；
（4）利用硬件设备来绘制仿真网络的物理模型，建立原网络的镜像模拟网络；
（5）考察该模拟网络，间接检测实际运行网络的各项性能。
能够融合网络工程，满足信息安全及信息对抗，网络攻防的实验需求。
具备构建园区网络的实验环境，能够对路由技术、交换技术、VPN技术、IDS技术、防火墙、信息安全、网络攻防等技术实验。
5.3信息安全实验室管理
实验室管理控制系统可对对抗网络中的相关设备进行统一的管理和控制，不能通过RACK进行控制的特殊设备除外；并且可以按照实验室建设的需求对设备进行实验设备管理、逻辑机架管理，实验开展过程监控、设备配置及拓扑机构保存、远程实验及管理、敏感命令过滤等功能，基于上述功能，校方才能够真正的将所搭建的实验平台实现开放、智能、完善、易管理等目标，也才能够更好的满足各种类型的教学、科研要求。
方案中需重点体现的功能如下：
A、 实验设备管理：
能够对网络实验设备进行统一管理，包括设备自身型号，与NTC的链接端口及状态管理等，如下图示：
图：
设备管理
B、 网络设备配置与拓扑信息保存功能：
网络环境中包括各个网元设备的配置信息与网络整体环境的端口连接关系，对于大部分大型实验都无法在较短时间内完成，所以多次反复的进行实验操作是十分关键的。
同时，对于很多网络实验平台的使用，都是需要实时备份，已做好出现问题是的回滚机制。
锐捷网络提供的解决方案中，所有的网络设备配置信息与各个设备的拓扑连接情况均是通过LIMP进行管理与控制的，所以LIMP能够将这些信息存档保存，而且能够实现在短时间内还原到真实设备上，让实验环境快速还原。
C、 LIMP实验室管理平台是基于B/S架构的工具，所以只需要是能够连接到LIMP所在服务器的所有用户，都能够登陆到LIMP上进行网络实验的操作，支持远程实验功能。
六、实验室建设特色
由于实验室涉及设备较多，在实际过程中需要对实验室进行统一管理，锐捷网络在此实验室建设过程中具有如下特色：
（1） 实现实验室设备统一管理
锐捷网络提供对实验设备的统一管理，由于新增的实验设备管理复杂，课前准备工作量大，实验之后对设备配置的清除费时费力；实验课程效率低下。
通过LIMPv3实现课前安排课程,课中教学管理监控,课后配置一键清除,大大方便了信息安全实验课程的开展。
对于复杂网络实验室的课程开展，实验验资源统一管理的功能必不可少。
图：
实验室统一管理
（2） 实现自主设计型实验
本地网络拓扑设计可以使实验的灵活性大大加强，学生可根据实验目标自行设计实验拓扑，锻炼其实际设计实验的能力，对于网络拓扑结构的在线修改可以节约大量的实验时间，同时可以减少由于频繁设备插拔对端口的损坏。
实验室远程拓扑设计及远程实验功能，可使实验室在线开放，使得连接至网络中的用户灵活使用。
（3） 丰富的安全实验功能及网络攻防功能
实验室建设除可以完成密码学等基础实验，还可以完成密码学应用，应用服务器安全、网络攻防；联合防火墙、IDS、攻防实验平台等安全设备实现在复杂网络环境中的网络对抗实验。
实验室可分信息安全实验组及网络攻防实验组，分别完成信息安全及网络攻防实验，安全实验室每组实验台均可以完成基于设备的安全配置实验。
（4） 实验室每组实验台均配有防火墙、IDS、VPN等实验设备，可以开展基于实际环境的安全配置、管理等实验。
整个实验环境实现下列功能的实验：
1.信息安全类
主要通过实验的操作得到相应的实验结果，例如密码学实验。
学生登录实验平台之后，可以输入明文，由系统加密得到密文，然后观察其算法的实现过程，从中学习算法的设计原理。
学生可跟踪调试代码，理解和掌握算法在程序上的设计及实现方法，并可以在原有算法的基础上进行修改，可以参考算法的实现自行设计，编译并执行。
2.攻防对抗类
构建真实的实验环境，在环境中应用真实的设备完成相关实验，我们以D.DoS攻击检测实验为例对实验开展方法做如下说明：
RG-CVM
RG-CVM
实验开始前，完成拓扑设计，环境均由真实设备构成，有利于学生直观认识和实际操作，拓扑图如上所示。
学生实验时位于PC端，实验过程中攻击的目标服务器存在于RG-CVM设备中，实验可以设计为一名学生同时操作攻击端、IDS设备及被攻击服务器；也可以按角色分配（推荐），比如攻击者位于PCClient；网络管理员可以对被攻击服务器和IDS设备进行管理。
在实验过程中，扮演攻击者的学生需要分析并实施对目标主机实施攻击，使目标主机发生DNS拒绝服务攻击事件迫使服务中断，管理员角色的学生需要发现这一入侵行为的发生，并且在IDS上确认攻击事情的情况并且对日志进行充分的分析，同时找出防止此类攻击的办法。
在此实验中学生可以通过角色的互换对行业中存在的安全事件分别中入侵者和防御者的角度来分别考虑问题，使学生具备更强的安全防范能力。
七、实验室支持
1成为锐捷网络学院
建立锐捷网络联合安全实验室之后，该学校有权向锐捷网络认证中心提出申请成为锐捷网络学院，锐捷网络认证中心将按照相应的规定为锐捷网络学院提供周到的教学服务和支持。
提供的支持：
制作授权牌、实验室挂图、提供宣传资料，揭牌仪式的支持；教学咨询服务支持：
对学生首期培训的免费专职讲师支持等。
2学生有机会全面接触前沿的网络安全技术
锐捷网络认证中心根据目前高等院校的教学要求和企业对于网络人才的需求为锐捷网络学院开发理论和实践并重的教材，让学生在学校里就可以紧跟网络技术的发展潮流，掌握前沿的网络技术。
3师资培训
锐捷网络可提供专业的师资培训或网络安全讲师认证培训RCSP。
通过培训，即可熟悉全面的网络安全设计、调试、管理维护等技术，迅速开展对学生的安全实验教学，便于将实验课程快速融合到教学计划中，通过培训让每位授课老师明白每个实验的重点、难点。
4可获得共享的教学资料
锐捷网络认证中心为授权考试中心在实践教学俱乐部（）中开设专门的资源共享版块，锐捷网络认证中心将随时在该板块上上传大量的公司、产品、培训等信息。
如：
锐捷网络宣传视频文件，锐捷网络的发展和成绩介绍，锐捷网络认证中心的发展动态，锐捷网络认证中心的相关教学课件，锐捷网络认证中心的相关市场活动等资料，便于授权考试中心开展各项培训活动。
同时，也鼓励各个授权考试中心进行积极的资源共享，促进共同的发展。
5为各锐捷网络学院提供技术交流平台
锐捷网络认证中心通过开设锐捷网络大学堂，为锐捷网络学院提供学生技术讨论平台和老师经验交流平台，并定期发布最新的网络产品与技术资料。
6建立双向人才信息库
锐捷网络认证中心为授权考试中心建立双向人才库，依托这我们500多家的代理商合作伙伴，以及与权威的招聘机构密切的合作，通过认证的学员可以利用特定的帐号和密码在锐捷网络双向人才信息库中注册。
通过双向人才信息库为企业和学员提供双向选择的机会。
同
升级会员 