基于插件思想的信息安全实验系统构建

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1、兰州大学硕士学位论文基于插件思想的信息安全实验系统构建1．1研究背景第1章绪论随着科技的发展，人类对计算机的依赖性越来越强，网络安全事件与日俱增，给社会造成了巨大的损失，信息安全逐渐成为人们关注的焦点。目前，信息安全技术已成为制约我国网络通信、电子商务等信息事业发展的瓶颈之一，社会迫切需要大量高素质的信息安全人才。自2001年我国在武汉大学设立第一个信息安全本科专业以来，截止2003年底教育部共批准了23所高校开设这一专业，我校在2005年也开始招收信息安全专业的本科生。但是，现在的IT就业环境存在着矛盾。一方面，社会

2、需要拥有扎实的理论基础和很强动手能力的综合型人才，学生也有迫切接触社会、提高工作技能的需求；另一方面，作为人才培养基地的高校却普遍存在着“理论强、实践弱"的现象。究其原因，并非高校没有意识到实践的重要性，而是学校缺乏一整套完善的、标准的实验环境以及相关配套的实验课程【121。因此，建设专门的信息安全实验系统迫在眉睫。信息安全学科是由数学、计算机科学与技术、通信工程等学科交叉而成的一门综合性学科【3】。主要研究领域涉及现代密码学、计算机系统安全、计算机与通信网络安全、信息系统安全、电子商务／电子政务系统安全、信息隐藏与伪

3、装等。与之对应的信息安全实验课程需涉及信息保密技术、网络攻防技术和系统安全等方面，具体内容包括：网络攻击与防范、身份验证、访问控制、信息隐藏、加密通信、防火墙技术、入侵检测技术、网络扫描、协议分析、操作系统安全等【4】。在这些实验课程中，大多数实验项目都需要在现有的实验室中完成。如何利用现有的实验室设备，构建有特点、有针对性的信息安全实验系统是一个值得探索的问题。1．2国内外研究动态国内外的很多高校都在进行信息安全实验系统的探索研究。要进行信息安全兰州大学硕士学位论文基于插件思想的信息安全实验系统构建实验必然要涉及到众

4、多的实验工具程序，现有的信息安全实验系统基本上都是利用较为成熟的实验工具程序进行部署与构建的。按照实验工具的执行方式，当前的信息安全实验系统可分为两种类型：第一种是大多数的信息安全实验室普遍采用的实验教学方式。教师在每次实验前都需要先查找实验工具软件，实验时由学生下载并安装到学生机当前使用的操作系统或是虚拟机中，待安装并配置完成后，通过调用相应的工具软件才能进行正常的实验教学【5’6·7，8别较为繁琐。采用这种方式由于每个实验机各自独立，相互之间缺乏联系，因而不便于学生之间的分组合作实验，也不利于教师与学生之间的在线交

5、流。另一方面由于实验工具独立且分散，难以保存实验结果，不便于教学管理，并且系统的升级维护较为困难，也给教师增加了工作量。第二种是完全基于网络服务的虚拟实验系统，它将学生的实验请求通过网页等形式提交给服务器，由服务器为该学生的此项实验建立一个独立的进程，所有实验工具需要先在服务器虚拟机中安装并进行运算，待运算结束后将实验结果返回该学生【10,11,12,13】。上海交通大学的信息安全实验系统就采用了这种方式【141，但是要建设这样的实验室所需的成本较高。试想如果服务器要为每个学生的每一实验程序建立不同的进程，无疑对服务器

6、的性能提出了很高的要求，当访问人数较多的时候，低性能服务器甚至不堪重负，而且这种方式对多用户的并发操作控制较难实现。若某一学生进行了非法操作而使服务器资源耗竭或崩溃，将导致整个班级的实验无法进行。针对这一情况，本文采用对等网络的模式构建了一种新的信息安全实验系统，充分利用现有实验室中缺少高性能i-,服务器而PC机较多的特点，使用插件的思想将信息安全实验中需要的常用实验工具程序，作为插件有机地集成到系统的客户端中，让每个实验机负责本地计算，而相应的服务器只负责用户的授权与管理，就可以大大减轻服务器的计算负担，提高实验系统

7、的运行效率，便于保存实验结果。同时，系统实现了教师与学生之间的通讯插件，能够实现学生在实验过程中在线提闳，教师在线解答，学生之闯分组交流，以及教师对学生屏幕随时监视等功能，便于学生与教师之间的互动。该实验系统还具有灵活多样的实验方式，根据实验内容的不同，信息安全教学实验被编成若干个专题。对于比较简单的学生可以独自完成的实验，比如加密2兰州大学硕士学位论文基于插件思想的信息安全实验系统构建算法演示实验，所有的计算在学生机器上进行就可以完成。对于需要多个学生配合的实验，例如网络攻防实验，学生之间可以通过通讯模块相互协商分组

8、进行实验。对于PKI／CA与安全电子邮件等必须使用应用服务器认证与授权的实验，还能够通过系统客户端中内嵌的浏览器，以web请求的方式完成。1．3主要研究工作本课题以作者在北京邮电大学信息安全中心实习期间，参与的工程建设项目“南京航空航天大学信息安全实验平台的研制"为背景。作者在该项目中参与了实验系统的总体设计，重点承担了系统客户端