网络安全攻防技术教程精选(九篇)

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第1篇：网络安全攻防技术教程范文

随着社会对人才的知识、能力、技能等综合素质的要求不断提高，实践教学越来越受到重视。教育部教高[2001]4号文件明确指出：“实践教学对于提高学生的综合素质、培养学生的创新精神与实践能力具有特殊作用”。

实践教学作为教学过程中的重要环节，它不但有助于学生对理论知识的理解和应用，而且还可以提高学生的动手能力和对知识的运用能力。武汉大学信息安全专业把以培养学生信息安全理论与技术为指导思想，该专业自创办以来一直把培养学生对知识的掌握和运用能力放在首位；在对学生实践创新能力培养上进行了不断地探索和实践，积累了一些经验，在实践教学方面形成了自己的实践教学体系。

2武汉大学实践教学体系

武汉大学信息安全专业非常重视实践教学，在教学安排上保证了随堂实验、课间实习、集中实习、课程设计，课外兴趣小组、大学生业余科研、毕业设计和校外实习基地实战等实践教学环节，形成了一套完整的实践教学体系。这些环节可以归纳为基础验证实验、综合设计实验、研究创新实验三个层次。

基础验证实验主要是对课程中的基本原理进行验证，帮助学生加深理解并掌握相关理论知识。基础验证实验约占总试验学时的40%，内容与理论课程内容相衔接配套，且相对固定。主要包括随堂实验，课间实习。

综合设计实验要求学生综合运用一门或多门课程的知识，针对特定问题进行设计，以培养提高综合设计能力为目的。该层次实验主要通过课程设计、集中实习、校外实习基地实战训练等方式实现。综合设计实验约占总试验学时的40%，其内容与课程内容相关，每年约有20%的项目更新，以反映最新科技进展。

研究创新实验要求学生利用学过的知识、积累的经验，针对创新课题提出有创意的设计并加以实现，以培养提高创新能力为目的。该层次实验主要通过课外兴趣小组和大学生业余科研、毕业设计与毕业论文、技能竞赛与科研竞赛等方式实现。研究创新实验约占总试验学时的20%，且每年都会更新。

在具体组织实施过程中又分为基础验证型实验、课程设计型实验、实训平台训练型实验、实习基地实战型实践、创新提高型实验和毕业设计与毕业论文。

3实践教学理念

武汉大学信息安全专业在实验教学方面的理念是“以学生为本，以教师为主导，以激发学生学习积极性为出发点，以培养学生创新能力为目标，按照科学研究的规律、思维、方法为主线索组织实验教学，促进学生自主学习与自主科研”。提出以“基础实验―综合设计实验―研究创新实验”的三层次模式组织实验教学，采用了计划式实验教学与开放式实验教学方法相结合的实验教学方法。

武汉大学信息安全专业在6年的办学过程中逐渐形成了自己的一套实验教学特色：

3.1从“教师为主”演变为“学生为主”

在过去的实验教学中，教师一直在实验教学中担任“指挥家”和重要的角色。这样做的好处是发挥了教师的指导作用，但是另一方面却在一定程度上阻碍了学生创造力的发挥和个性化的展示。学生是学习的主体，属于内因，教师是教学的指导者，属于外因。根据哲学上内因为主、外因为辅的基本原则。应当充分调动学生在试验教学中的主观能动性和创新性。据此，武汉大学信息安全专业根据新时代人才培养战略的特点，在综合设计和研究创新实验中，提倡“学生为主体、教师为指导”的教学理念，进一步提高学生的主动性和能动性，将过去的“机械式实验”演变为“可扩展的个性化实验”。

3.2理论、实验、工程训练、创新并重

实验教学要注重理论、实验、工程、创新四者的有机结合，使学生在学习理论知识过程中，能通过实验对所学习的知识进行验证，加深理解，融会贯通；但独立的模块化实验与社会实际应用存在一定的距离，为了帮助学生加强综合运用知识的能力，武汉大学信息安全专业通过设立更多综合设计类和工程类实验项目进一步拓宽学生视野，让学生真真切切感受如何将书本知识联系实际，灵活运用。

3.3注重能力培养，包括提出问题、分析问题、解决问题的全方位能力培养

改变以往“一个题目”、“一套步骤”、“一个结果”的呆板模式，武汉大学信息安全专业在研究创新类实验中，鼓励学生自主命题，自已设计解决方案和实验步骤，并通过“群组式讨论”分析实验方案和实验过程的优点和不足，锻炼学生提出问题、分析问题和解决问题的能力。

4实验条件及环境

武汉大学计算机学院具有优良的教学实验环境。实验室可使用面积约7668平方米，仪器总价值约4400余万元。近五年里，学校和学院共同投资700余万元建立了两个信息安全专业实验室，“信息安全综合实验室”和“网络安全实验室”，实验环境和条件居全国一流。试验室仪器设备，见附件1。

实验室为信息安全专业学生配备教学用计算机台数人均1台。

实验室除了能够支持信息安全本科生进行教学实验外，还能够支持信息安全专业研究生和教师的科学研究。信息安全实验室的建立极大地改善了信息安全的教学和科研条件。

5基础验证型实验和课程设计型实验

5.1实验教学内容

信息安全本科生的主要专业教学实验包括电路与电子技术实验、数字逻辑实验、计算机组成原理实验、操作系统应用实验、计算机网络应用实验、网络安全实验、信息安全综合实验、智能卡实验、电磁防护实验，等。

5.2实验教学形式

在具体实施时这些实验基本是以随堂实验、课间实习、集中实习和课程设计的形式完成。

随堂实验与相应课程同步进行、使用一定的教学时间，在授课教师亲自辅导下在实验室进行。主要完成验证性实验，帮助学生对抽象理论知识的理解。实验内容一般都有标准范例。

课间实习也是与相应课程同步进行的，但不占用教学时间。老师给出实习内容，同学们在课下抽出时间完成。这种实验不太复杂，但没有范例，一般是在已有算法或方法的基础上进行改进或优化。

集中实习和课程设计一般在学期初或学期末进行，集中2－3周的时间，完成一个考察学生相关课程知识的综合运用能力和设计能力的实验内容。

5.3循序渐进，精心设计实验

由于信息安全专业属于新设专业，具体实验的开设和选择没有成熟经验可以借鉴。我们在设计具体实验时，充分结合了学生实验时所具备的基础知识、当前的实际安全需求、学生的潜力挖掘等因素，并且将课堂知识以及课外知识充分地融合在一起。每一个实验都经过了教师的精心设计、详细规划和不断实践修改，以促进学生能够综合、创新、灵活地运用所学知识来完成实验任务，从而充分挖掘学生的科研创新潜力、大大提高学生的实践动手能力。

下面是“网络安全实验”的实验内容设计。该实验课程共安排了9个网络攻防相关的子实验，包括：

(1) 常用网络攻防命令使用

该实验要求学生熟练掌握最常见最基本的网络攻防工具和命令，包括：NET命令组的22个子命令、PsTools程序组、CACLS、TFTP、FTP、Telnet、NC，等。该实验属于基础验证性实验，这也是后续实验的基础。

(2) 网络扫描器分析与实现

该实验包括多个环节。首先，要求学生熟练使用各款流行网络扫描器和Sniffer工具，如Xscan、天镜、流光、SSS、SuperScan，以及SnifferPRo、Ethereal，等，这属于验证型环节，旨在促使学生熟悉工具；其次，学生在熟练掌握工具使用之后，需要使用Sniffer工具来分析网络扫描器在扫描过程中的数据包收况，具体分析每种扫描技术(如各种端口扫描技术、各类密码探测技术、操作系统探测技术…)的具体原理，该环节能够大大提高学生分析问题、解决问题的能力。最后，学生在分析出具体网络扫描原理之后，需要分组编程实现各自的网络扫描器，该环节可以大大提高学生的创新设计能力，同时也能大大激发学生的专业潜力、学习兴趣和热情。

(3) 木马、后门及RootKit原理分析与实现

本实验首先要求学生熟练使用几款常见的木马、后门以及RootKit，使学生从感性上认识木马、后门和RootKit的功能和危害，使学生学会手工检测、清除木马、后门和RootKit。然后要求学生自己编程实现简易的正向、反向连接后门。最后学生还需要课后分组实现RootKit以及RootKit检测程序。

(4) 监视工具以及恶意代码行为分析

本实验首先要求学生熟练使用RegSnap、FileMon、RegMon、File2000等监视软件，然后学生需要对几款实际的正常软件或恶意软件样本的行为进行分析。譬如，要求学生从QQ的登陆过程分析出本地密码文件；或者分析一个实际病毒样本对本地文件、注册表的修改情况，等。作为课后作业，我们还要求学生分组查询资料，分析出各款监视工具的具体技术原理，并自己尝试实现简单的软件行为监视程序。

(5) ARP欺骗实施、原理分析与检测

本实验首先要求在内部实验网络中利用各种ARP欺骗工具(如局域网终结者、网络执法官等)实施ARP欺骗攻击，然后学生需要使用Sniffer工具抓包分析各款工具的ARP欺骗原理，最后要求学生熟悉ARP欺骗检测工具和具体原理、并编程实现自己的ARP欺骗与检测程序。

(6) 系统漏洞分析与Exploit编写

本实验要求学生实际分析操作系统或邮件服务器软件的具体漏洞，使得学生加深对缓冲区溢出攻击原理的理解，学会进行漏洞分析和调试。并且要求学生自己分析、实现针对具体漏洞的Exploit程序。在本实验中，实验教师需要提前选择一款难度适当、具有特定漏洞的服务软件并事先做好调试分析，对整个实验环节做到心中有数，以保证整个实验的可实施性。

(7) Web系统漏洞攻防

本实验将给出几个具有特定漏洞的流行Web系统(如文章系统、留言板、论坛等)，要求学生分析并利用相关Web系统漏洞对双方服务器进行实际入侵渗透。

(8) Web服务器安全加固

本实验要求学生分析各种实际的安全日志，并能够根据已学安全知识对各种具体的安全威胁针对Web服务器进行安全加固。

(9) 网络攻防实战

本实验将学生分为多组，每组又分为红方、蓝方两方，两方彼此互为假想敌，各方根据需要架设己方服务器，各方在对敌方目标进行攻击的同时，还需要对己方服务器进行安全防护。本实验设计多种类型的漏洞和缺陷供学生进行安全攻击和防护，本实验分多轮进行。该实验可以充分锻炼学生的团队协作意识、对安全知识的综合运用能力、分析与创新设计能力，并且可以大大提高学生的专业学习兴趣，实验效果非常明显。

6实训平台训练型实验

实验室建设有软件工程实训平台、网络工程实训平台、信息安全实训平台等实训平台，采用目前最新、使用广泛的技术，配备大量工程案例，与用人单位的需求无缝衔接。通过该平台，学生可以综合使用所学知识，解决实际工程问题。从而有效提高适应工作的能力，缩短与社会需求之间的距离。

7创新提高型实验和实习基地实战型实践

创新是人类社会不断进步的推动力，为了将学生培养成高素质人才，实践教学充分发挥武汉大学计算机大学科的优势，联合软件工程国家重点实验室和国家多媒体软件工程技术研究中心，通过让学生参与各类科研课题(课外兴趣小组、大学生科研活动和毕业设计)，激发他们的灵感和创造力，挖掘他们的科研潜力和创新能力。

另外我院有12个校外实习基地: 国家计算机网络入侵防范中心、武汉瑞达信息安全产业股份有限公司、北京安天电子设备有限公司、哈尔滨安天信息技术有限责任公司、北京瑞星科技股份有限公司、北京驰普网络技术有限公司、福建富士通信息软件有限公司、珠海金山软件股份有限公司、武汉中科智创岩土技术有限公司、东软集团有限公司、上海通用电器有限公司、武汉奔腾网络有限公司。每年暑假我们将选派优秀的学生赴实习基地参加实习，使学生更好地做到理论联系实际。并准备在07级学生中启动新的“3+1”培养方案，让学生在前三年学完课程，第四年到实习基地进行为期一学年的实战训练。使学生基本上掌握实际工作所需要的能力，一旦毕业，就能立即融入社会，适应岗位，成为受用人单位欢迎的员工。对于推免或准备考研的学生，可直接进入导师的课题组，提前承担研发任务，提早开始研究生阶段的学习和研究工作。同时学院还为学生提供暑期社会实践的机会，提高学生解决实际动手的能力。

近三年里，信息安全本科生参加校院两级科研立项40余项，其中校级科研立项见附件2。信息安全专业学生在老师的带领下参与各项创新研究取得实践成果14项，发表科研论文12篇。同时还鼓励学生参加各种学习竞赛、数模竞赛和ACM程序设计大赛，培养学生的分析问题、解决问题和创新的能力。近年来信息安全专业本科生参加创新研究试验的情况，见附件3。

我院信息安全学生参与的科技作品《基于免疫原理的计算机病毒预警系统》、《移动终端上的GPS系统》分获2003年、2005年全国第八届、第九届“挑战杯”大学生课外学术科技作品竞赛二等奖。在各类学术科研竞赛和评比中，获奖人数达150余人次，约占总数的25%。

特别值得一提的是2007年8月在韩国首尔举行的微软IMAGING CUP嵌入式专题大赛中，我院赵波老师带领的信息安全小组获得了全球第6名的好成绩。

8实验仿真平台

为了进一步为学生提供良好的实验环境，我们正在积极研发信息安全专业本科实验实训平台，该平台一方面可以大大减轻实验教师的工作量；另一方面学生也可以随时随地从网络上访问实验平台，获得良好的软件以及模拟的硬件设备实验环境。

本软件主要对信息安全专业的主干课程：密码学、信息隐藏技术、计算机病毒和网络安全的实验进行软件平台仿真。包括各部分内容的验证型实验、设计型实验以及这些内容的综合性实验。

系统包括实验内容模块、实验结果验证模块、实时授课模块、实验报告生成模块、交流模块和系统功能六大功能模块。

系统的实验具有原创性、代表性和典型性，实验过程形象化和可视化。系统具有较强的灵活性,可根据用户的要求进行内容取舍和扩充。

9实践教学成果

9.1编写出版了一套有关实验方面的教材

通过6年的教学积累我们已经编写了一套有关实验方面的教材，有《信息安全专业综合实验教程》、《信息隐藏技术实验教程》和《计算机网络应用设计》，等。

9.2信息安全专业获“湖北省品牌专业”

由于我们成功的办学实施，2006年获批“湖北省高等学校人才培养质量与创新工程”本科“品牌专业”建设。

9.3完成并承担着多项教学科研项目

创办信息安全专业6年来，我们完成并承担了多项教学研究项目：

① 国家级1项

2007年，“信息安全专业指导性专业规范研制”，张焕国，等。

② 省级4项

2006年，“信息安全专业设计型综合实验教学软件平台的研究”，杜瑞颖，等。

2004年，“信息安全本科专业课程体系及教学计划研究”，张焕国，等。

2004年，“信息安全专业高素质人才培养模式探索”，黄传河，等。

2003年，“信息安全类专业课程教学内容、教学方法、教学辅助工具研究”，王丽娜，等。

9.4教学科研成果“信息安全本科专业课程体系与人才培养研究”，获武汉大学优秀教学成果特等奖，湖北省优秀教学成果一等奖。

9.5发表教学研究论文

通过教学实践，我们发表了十几篇教学研究论文，与兄弟院校进行了学术交流。

10结论

本文重点介绍了武汉大学信息安全专业的实践教学理念、实践教学体系和实践教学成果。根据我们6年来的办学实践，我们体会到实践教学是信息安全专业办学的一个重要方面。我们的实践有成功之处，也有不成功之处。本文的目的是总结经验教训与大家交流，互相取长补短。

参考文献

[1] 张焕国. 试论信息安全人才培养[J]. 信息安全纵论，湖北科学技术出版社，2002.

[2] 张焕国等. 信息安全本科专业的人才培养与课程体系[J]. 高等理科教育，2004，2.

[3] 张焕国等. 信息安全学科建设与人才培养的研究与实践[J]. 计算机系主任(院长)会议论文集. 高等教育出版社，2005.

[4] 张焕国、王丽娜等. 信息安全综合试验教程[M]. 武汉大学出版社，2005.