网络安全协议课程的实践教学设计分析

宋小芹

[摘要]随着社会的发展，网络技术也不断进步，导致网络安全面临着巨大的挑战。这些挑战源于网络的应用范围比较广泛，人们对它的依赖程度与日俱增，网络环境的不安全性也日益凸显。另外，一般的网络通信协议都没有考虑安全性的需求，这就带来了互联网许多的攻击行为，导致了网络的不安全性。因此，网络安全协议课程非常重要。教师需要在充分考虑网络安全协议课程特点的基础上，设计出总体的实践教学方案。文章阐述了网络安全协议课程的特点，并以SSL/TLS协议为例，分析了如何实施具体的实践教学方案，以帮助教师进行网络安全协议课程的实践教学，并以此来避免学生对安全协议原理的理解与掌握不深入以及应用不熟练的情况发生。

[关键词]网络安全；安全协议课程；实践教学

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.02.111

构建安全网络、营造网络安全环境都需要网络安全协议。人们对应用于计算机中的安全协议做了大量的分析研究，就是为了提高网络信息传输的安全性，使之能从根本上保证网络安全，以免造成因网络安全等级不够而导致网络信息数据丢失或者文件信息丢失以及信息泄露等问题。网络安全协议课程包括对密码学和计算机网络的学习，网络安全协议比较复杂，无论是对于教师还是学生而言，难度都比较大，所以学生只有在加强自身的理解与应用能力之后，才能有利于新知识的继续学习。针对网络安全协议中的协议原理和细节，对于教师而言，如何让学生理解非常重要；对于学生而言，如何掌握并应用非常重要。所以，教师对于网络安全协议课程的实践教学设计不能马虎。

1实践教学设计总述

常用的网络安全协议包括Kerberos认证协议，安全电子交易协议SET、SSL、SHTTP、S/MIME、SSH、IPSec等。[1]这些安全协议属于不同的网络协议层次，能提供不同的安全功能。特别是在IPV6当中采用IPSec来加强网络的安全性。并且在开放系统互连标准中，网络协议被分为7层，其中物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层都是常用的。所以，由于每种网络安全协议内容丰富以及它们都有各自的优点和缺点，致使在实际应用中网络安全协议更具复杂性。教师需要通过实践教学设计来实现让学生全面理解和掌握协议中的原理和细节，并能够有效应用。首先要做到让学生由表及里的、由浅入深的认识和学习网络安全协议，其次要做到让学生能应用到网络安全协议，最后达到创新的目标。所以实践教学内容要划分为阶段性的，才能让学生逐步透彻地掌握网络安全协议中的方方面面。

2SSL协议的实践教学实施

2.1认知阶段

教师在本阶段的教学内容就是让学生认识SSL协议。需要掌握以下内容：

SSL采用公开密钥技术，其目标是保证两个应用间通信的保密性和可靠性，可在服务器和客户机两端同时实现支持。目前，利用公开密钥技术的SSL协议，已成为因特网上保密通信的工业标准。SSL协议中的SSL握手协议可以完成通信双方的身份鉴定以及协商会话过程中的信息加密密钥，从而建立安全连接。SSL握手协议如下图所示。

SSL握手协议

而在SSL协议中，获取SSL/TLS协议通信流量，直观地观看SSL/TLS协议的结构就需要使用Wireshark抓包分析工具软件。通过流量抓取分析来让学生掌握SSL/TLS的具体内容。

2.2体验阶段

经过初步的学习，要让学生体验SSL的应用范围，对SSL的应用过程有一个直观的感受和体验。学生用于数字证书生成、发放和管理需要完成CA的安装与配置，其次分别为IISWeb服务器和客户端申请、安装证书，再在服务器上配置SSL，通过以上步骤完成IIS服务器中的SSL/TLS配置来建立客户端和服务器的连接。[2]此阶段的具体应用会让学生深入的了解SSL/TLS中的有关内容。

2.3应用阶段

应用阶段的教学内容是前两阶段教学内容的升华，它会使学生具备利用SSL/TLS协议进行通信的编程能力。而要达到这点，就需要通过利用OpenSSL，实现一个简单的SSL服务器和客户端。这个阶段的工作量不小，学生需要在教师的指导下分组进行。进行过程中主要环节包括，首先，学生利用自己熟悉的系统和开发平台来完成OpenSSL的编译安装。其次，学生参考已有的源代码来完成VC++编译环境的设置。[3]再次，学生利用OpenSSL的证书生成命令性工具生成服务器和客户端数字证书。最后，通过完成简单的TCP握手连接和通信，并加入SSL握手功能来实现SSL/TLS编程。

2.4总结提高阶段

课堂上的理论教学和阶段性的实践教学对于学生熟悉掌握SSL协议具有很好的作用，但是还存在某些方面的不完整性。例如，通过研究和实际应用SSL/TLS协议的过程中，如何进一步改善SSL/TLS协议所存在的问题。这些都是需要学生去解决的。在解决过程中，学生就能具备进行高效学习的能力。教师可以采取向学生提问的方式来进行这一阶段的教学内容。问题可以是多方面的，例如通过前几阶段的认识和实践，SSL/TLS协议还存在哪些不足？并通过一个实际的SSL/TLS协议的应用案例，发现SSL/TLS协议还有哪些局限性，并解决这些局限所带来的问题。在此阶段内，学生和教师要进行不断的交流和讨论，并找出相关事实依据来论证自己的观点。例如，针对Heartbleed漏洞，学生需要了解漏洞产生的原因和危害，并提出解决措施。通过分析发现是OpenSSL开源软件包的问题导致了此漏洞出现，与SSL/TLS协议并无太大关系。经过对此问题的分析研究，我们可以发现，协议本身的安全并不代表能在实现协议过程中避免所有的不安全因素。

3实践教学效果评价

各个阶段的实践教学过程需要教师进行精心的设计和把握，并通过具体的实施实践才能验证实践教学设计的是否合理，是否有效。由于网络安全协议课程本身就非常复杂，再加上具体实施过程中内容、方法和难度有所不同，就需要根据学生的反馈情况来进行及时的调整。教师要从各项反馈指标进行自我反思，并与学生进行沟通。同时，在此过程中，也要认真检查对学生的作业布置，关注学生是否掌握了有关网络安全协议的技能，注重学生的完成情况和学生对于实践教学过程中不足之处的意见。

4结论

网络安全协议内容复杂，具体应用过程及各项技术操作也较为烦琐，因此，单单只是针对SSL/TLS协议的实践教学做了简要的设计并不能移植到所有的网络安全协议课程的教学中去。若要讲关于网络安全协议中链路层和网络层，那么第三阶段的实践教学内容就不具意义了。而要讲应用层的安全协议，第三阶段的实践教学内容相比于第一阶段和第二阶段就重要得多。对于信息安全专业的学生来说，只有掌握好计算机网络和密码学的课程内容，才能继续网络安全协议课程的学习。因为网络安全协议课程的理论性和实践性都非常强。在实践教学的实施过程中，不但要让学生充分品尝动手的乐趣，还要让学生掌握网络安全协议的具体知识。同时还要注重培养在网络安全协议方面的应用型人才。

参考文献：

[1]刘凯.网络安全协议课程的实践教学设计[J].计算机教育，2014（24）：111-114，118.

[2]颜未柱.高职网络安全课程教学难点分析及针对性教学设计[J].好家长，2014（51）：227.

[3]黄伟.高职网络安全课程教学难点分析及针对性教学设计[J].中国科教创新导刊，2012（23）：168-169.