互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

1、    互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在“入侵檢測(cè)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用    葉青 閆璽璽 楊曉孟摘  要： 針對(duì)“入侵檢測(cè)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程中存在的實(shí)驗(yàn)難度大，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)難以完成，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)不掌握、對(duì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用意義不理解等問(wèn)題，提出應(yīng)用微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂等技術(shù)手段對(duì)其教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)踐證明，改進(jìn)后的“入侵檢測(cè)技術(shù)”實(shí)驗(yàn)課程，學(xué)生的積極性與興趣能被充分調(diào)動(dòng)，實(shí)驗(yàn)思路相對(duì)清晰，動(dòng)手動(dòng)腦能力得到明顯提升，實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果得到顯著改善。關(guān)鍵詞： 入侵檢測(cè); 微課; 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái); 翻轉(zhuǎn)課堂; 教學(xué)改革：g642   

2、60;     文獻(xiàn)標(biāo)志碼：a     ：1006-8228（2019）06-98-04abstract： for the problems existed in the experiment course of "intrusion detection technology" that the experiment is difficulty， the designing and comprehensive experiments are hard to complete， and students can't u

3、nderstand the background knowledge and the application significance of the experiment， this paper proposes to improve the teaching process by using micro-lecture， web-based teaching platform， flipped classroom and other technical means. practice has proved that the improved "intrusion detection

4、 technology" experiment course can fully mobilize students' enthusiasm and interest in leaning， put their experimental ideas into shape， significantly improve their ability of using hands and brains， so that the effect of experiment teaching has been significantly improved.key words： intrus

5、ion detection; micro-lecture; web-based teaching platform; flipped classroom; teaching reform0 引言第十二屆全國(guó)人民代表大會(huì)第三次會(huì)議上，李克強(qiáng)總理在政府工作報(bào)告中提出了發(fā)展“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)劃1，目的在于將互聯(lián)網(wǎng)的創(chuàng)新成果與社會(huì)各行業(yè)跨界融合，推動(dòng)各領(lǐng)域技術(shù)進(jìn)步，改變各領(lǐng)域的工作模式及提升勞動(dòng)生產(chǎn)率。高等教育也不例外，在“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，主動(dòng)構(gòu)建“互聯(lián)網(wǎng)+高等教育”創(chuàng)新模式，以“互聯(lián)網(wǎng)”思想對(duì)高等教育的觀念、內(nèi)容、手段、方式等諸多方面進(jìn)行全方位滲透，有利于提升高校的教學(xué)效果，有利于高校向社會(huì)輸出高質(zhì)量

6、人才。入侵檢測(cè)技術(shù)2-4是許多高校網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)重要的專業(yè)課程，在我校作為網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)本科生的必修/選修課程，在大三下學(xué)期或大四上學(xué)期開(kāi)設(shè)。該課程涉及到的知識(shí)點(diǎn)主要包括入侵檢測(cè)的概念與系統(tǒng)模型、常見(jiàn)的入侵方法與手段、誤用與異常入侵檢測(cè)系統(tǒng)、主機(jī)入侵檢測(cè)系統(tǒng)（hids）、網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)（nids）、入侵檢測(cè)系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)與評(píng)估、入侵檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用等。我校網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)2013年和2016年的培養(yǎng)方案中，該課程都被安排32學(xué)時(shí)，其中實(shí)驗(yàn)8學(xué)時(shí)。入侵檢測(cè)技術(shù)這門(mén)課程的特點(diǎn)是實(shí)踐性較強(qiáng)，對(duì)于這門(mén)課理論方面的知識(shí)點(diǎn)及相關(guān)原理，大部分高年級(jí)的網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)的學(xué)生，通過(guò)自學(xué)也基本能夠掌握，但是對(duì)于這門(mén)課的實(shí)驗(yàn)部分，

7、同學(xué)們普遍感覺(jué)難度較大，需要有經(jīng)驗(yàn)的老師悉心指導(dǎo)。目前我校在入侵檢測(cè)實(shí)驗(yàn)方面存在的問(wèn)題是學(xué)生普遍感覺(jué)實(shí)驗(yàn)難度大，驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)基本可以完成，設(shè)計(jì)性和綜合性很難完成，而且學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)不掌握，對(duì)實(shí)驗(yàn)的應(yīng)用意義不理解。1 問(wèn)題分析分析學(xué)生在入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課存在上述問(wèn)題的根本原因在于：傳統(tǒng)授課模式下，在實(shí)驗(yàn)課堂上，首先教師要詳細(xì)講授實(shí)驗(yàn)原理及預(yù)備知識(shí)、實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮蛯?shí)驗(yàn)內(nèi)容，然后再讓學(xué)生操作實(shí)踐。因此，學(xué)生真正動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)的時(shí)間非常有限，教師關(guān)于相關(guān)預(yù)備知識(shí)的講解將占用大量實(shí)驗(yàn)課時(shí)間。動(dòng)手能力強(qiáng)的學(xué)生勉強(qiáng)可以得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果，也沒(méi)有時(shí)間將實(shí)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行擴(kuò)充領(lǐng)會(huì)。動(dòng)手能力弱的學(xué)生實(shí)驗(yàn)都沒(méi)能做完，就更沒(méi)有精力對(duì)

8、實(shí)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)、領(lǐng)會(huì)。因此，要想解決上述問(wèn)題，必須借助“互聯(lián)網(wǎng)+”教學(xué)技術(shù)手段、教學(xué)方式改變傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)課授課模式。2 “互聯(lián)網(wǎng)+”在入侵檢測(cè)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用為了兼顧對(duì)學(xué)生各種技能的培養(yǎng)，平衡實(shí)驗(yàn)深度和廣度的關(guān)系，同時(shí)還考慮到實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有條件，共設(shè)計(jì)了驗(yàn)證型、設(shè)計(jì)型、綜合型三種類型的實(shí)驗(yàn)5。實(shí)驗(yàn)硬件環(huán)境為pc機(jī)、簡(jiǎn)單局域網(wǎng)，軟件環(huán)境為windows/linux操作系統(tǒng)。驗(yàn)證型實(shí)驗(yàn)主要目的是讓學(xué)生對(duì)現(xiàn)有入侵檢測(cè)相關(guān)的軟件工具，學(xué)會(huì)下載、安裝、配置和使用。包括各種攻擊實(shí)驗(yàn)，例如漏洞掃描、口令破解、緩沖區(qū)溢出攻擊、拒絕服務(wù)攻擊等實(shí)驗(yàn)，以及windows/linux操作系統(tǒng)下入侵檢測(cè)相關(guān)軟件的安裝

9、與配置實(shí)驗(yàn)，包括tripwire、ossec等主機(jī)入侵檢測(cè)系統(tǒng)以及tcpdump、snort等網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)型實(shí)驗(yàn)主要是為了增強(qiáng)學(xué)生的動(dòng)手及設(shè)計(jì)能力，培養(yǎng)學(xué)生將所學(xué)專業(yè)知進(jìn)行綜合應(yīng)用的能力，包括：windows/linux操作系統(tǒng)日志獲取和分析、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包的捕獲及協(xié)議分析等實(shí)驗(yàn)。綜合型實(shí)驗(yàn)的目的是培養(yǎng)學(xué)生的應(yīng)用能力、工程能力和綜合能力。給學(xué)生一些具體應(yīng)用環(huán)境，包括內(nèi)網(wǎng)環(huán)境、企業(yè)網(wǎng)環(huán)境、校園網(wǎng)環(huán)境等，給出一些具體的要求，讓學(xué)生自己用snort搭建一個(gè)真實(shí)的入侵檢測(cè)系統(tǒng)，根據(jù)需求編寫(xiě)具體的規(guī)則，進(jìn)行規(guī)則的配置，并進(jìn)行正確性測(cè)試。設(shè)置的具體實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目見(jiàn)表1。2.1 微課的應(yīng)用微課6-8具有“短

10、、小、精”等特點(diǎn)，能夠彌補(bǔ)課堂教學(xué)的缺陷，拓寬課堂教學(xué)的時(shí)空，實(shí)現(xiàn)自主學(xué)習(xí)，提高學(xué)生學(xué)習(xí)效果。教師將重點(diǎn)知識(shí)點(diǎn)錄制成小視頻的形式通過(guò)微信、微博等工具傳播，學(xué)生可以在手機(jī)、平板、個(gè)人電腦上隨時(shí)隨地學(xué)習(xí)。微課模式新穎，與多媒體技術(shù)相結(jié)合，大量的圖片、音視頻資料能牢牢吸引住學(xué)生注意力，讓學(xué)生對(duì)所學(xué)內(nèi)容感興趣。另外，微課有助于學(xué)生課后復(fù)習(xí)，學(xué)生如果對(duì)課堂內(nèi)容有不明白的地方，隨時(shí)隨地都可以回顧課堂內(nèi)容，加深對(duì)課堂內(nèi)容的理解。將課堂上沒(méi)有時(shí)間細(xì)講，而又影響到實(shí)驗(yàn)?zāi)芊癯晒Φ闹R(shí)點(diǎn)錄制成小視頻，例如linux操作系統(tǒng)、tripwire和ossec主機(jī)入侵檢測(cè)系統(tǒng)、漏洞掃描、緩沖區(qū)溢出攻擊等。另外也可將一些實(shí)驗(yàn)

11、的擴(kuò)展性內(nèi)容錄制成視頻，例如linux操作系統(tǒng)在信息安全方面的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景、snort入侵檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景、企業(yè)網(wǎng)與校園網(wǎng)對(duì)安全需求的區(qū)別等。2.2 網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)的應(yīng)用為了彌補(bǔ)傳統(tǒng)教學(xué)方式的不足，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)效果，我校2014年上線了網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)9（見(jiàn)圖1），目前網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)包括課程管理、教學(xué)資源、教學(xué)活動(dòng)三大模塊。其中，課程管理模塊包括教師信息、課程大綱、教學(xué)日歷及課程通知等幾項(xiàng)內(nèi)容，學(xué)生可以在課程學(xué)習(xí)前通過(guò)網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)了解授課教師相關(guān)信息和課程相關(guān)信息，任課老師也可以使用課程通知模塊發(fā)布一些重要的通知。教學(xué)資源模塊包含了該課程的所有教學(xué)資料，通常包括多媒體課件、案例、圖片、視頻

12、等，是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的主體。教學(xué)資源應(yīng)根據(jù)授課進(jìn)度逐步開(kāi)放，供學(xué)生下載使用。教學(xué)活動(dòng)模塊是網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上最活躍的板塊，包括課程作業(yè)、在線測(cè)試、課程問(wèn)卷、答疑討論等單元。任課老師可以發(fā)布課程作業(yè)，也可以通過(guò)在線測(cè)試、課程問(wèn)卷等方式及時(shí)了解學(xué)生對(duì)課程內(nèi)容的掌握程度，并根據(jù)學(xué)生的反饋情況，及時(shí)調(diào)整授課進(jìn)度和形式，提高授課質(zhì)量。學(xué)生則可以利用答疑討論模塊將課程中的疑問(wèn)通過(guò)在線的方式與授課老師探討。將微課小視頻上傳至網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)課前、實(shí)驗(yàn)課堂上和課后觀看，有利于學(xué)生提前熟悉相關(guān)背景知識(shí)、實(shí)驗(yàn)原理和技術(shù)手段，有利于學(xué)生實(shí)驗(yàn)課上隨時(shí)查看，也有利于學(xué)生課后鞏固復(fù)習(xí)、擴(kuò)展延伸。將實(shí)驗(yàn)大綱、實(shí)驗(yàn)要求上傳至網(wǎng)

13、絡(luò)平臺(tái)，有利于學(xué)生提前了解實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)難點(diǎn)，從而提前查找難點(diǎn)問(wèn)題的解決方法，有利于加快實(shí)驗(yàn)演練速度，提升實(shí)驗(yàn)質(zhì)量。實(shí)驗(yàn)課后教師在網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)上布置思考題，并進(jìn)行課后答疑，有利于充實(shí)、完善實(shí)驗(yàn)課的教學(xué)內(nèi)容，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果。2.3 翻轉(zhuǎn)課堂的應(yīng)用翻轉(zhuǎn)課堂10是指學(xué)生課下完成知識(shí)的自主學(xué)習(xí)，而課堂變成了老師與學(xué)生之間互動(dòng)的場(chǎng)所，主要指教師為學(xué)生答疑解惑，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)知識(shí)進(jìn)行運(yùn)用以及學(xué)生之間相互討論等，以達(dá)到更好的教育效果。“互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代，“翻轉(zhuǎn)課堂式”教學(xué)模式變得現(xiàn)實(shí)和可行。學(xué)生不必再單純地依賴授課教師教授知識(shí)，可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)去使用大量的優(yōu)質(zhì)教育資源。教師也不再是單純的知識(shí)傳授者，教師更多的責(zé)任是去理解

14、學(xué)生的問(wèn)題并引導(dǎo)學(xué)生去運(yùn)用知識(shí)。入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程中的的實(shí)驗(yàn)原理、實(shí)驗(yàn)背景知識(shí)及意義這部分內(nèi)容適合放在課下學(xué)習(xí)，學(xué)生通過(guò)一定的預(yù)習(xí)，提前了解實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)和難點(diǎn)，并制訂一定的解決方案，而實(shí)驗(yàn)課堂上，首先指導(dǎo)老師應(yīng)針對(duì)學(xué)生的重、難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行討論解決，然后留出大片時(shí)間讓學(xué)生實(shí)驗(yàn)演練。將微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂三種技術(shù)手段應(yīng)用于入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)，教師的實(shí)際教學(xué)過(guò)程見(jiàn)圖2。3 “互聯(lián)網(wǎng)+”在入侵檢測(cè)技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)中應(yīng)用效果借助微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂等技術(shù)和手段，入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程的課前預(yù)習(xí)，課上演練和課后討論答疑均得到全面的提升。 學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)間大大縮短，實(shí)驗(yàn)的平均質(zhì)量得到

15、提升。大部分學(xué)生都能做到課前認(rèn)真預(yù)習(xí)，有了課前預(yù)習(xí)的基礎(chǔ)，學(xué)生在課堂上就比較容易理解實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理以及實(shí)驗(yàn)操作步驟中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)課首先與老師就重點(diǎn)與難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行討論，學(xué)生完成實(shí)驗(yàn)的平均時(shí)間有效縮短，且實(shí)驗(yàn)質(zhì)量得到提升。 學(xué)生的動(dòng)手動(dòng)腦能力得到提升。傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)大多是演示性和驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)，每個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的原理、目的、步驟都寫(xiě)得非常具體，這樣的實(shí)驗(yàn)缺陷是留給學(xué)生分析思考的余地很少。一些設(shè)計(jì)性、綜合性的實(shí)驗(yàn)則由于專業(yè)化程度較高、實(shí)驗(yàn)課上有效演練時(shí)間短等原因，很難開(kāi)設(shè)成功。而借助于微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂等手段，學(xué)生可以在實(shí)驗(yàn)課之前，針對(duì)給定的實(shí)驗(yàn)題目，查閱網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)上給出的資料，同時(shí)借鑒類

16、似實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，分析實(shí)驗(yàn)原理，并制定操作方法和步驟，再經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)課堂上就預(yù)習(xí)過(guò)程中的難點(diǎn)問(wèn)題與老師討論后，動(dòng)手進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并觀察和記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、研究實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的種種問(wèn)題，著重對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析和研究。這樣能夠有效發(fā)揮學(xué)生的動(dòng)手能力和創(chuàng)造性思維，調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。很多同學(xué)對(duì)實(shí)驗(yàn)課程產(chǎn)生了濃厚的學(xué)習(xí)興趣，對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)以及應(yīng)用意義加深了理解。一些學(xué)生在閱讀了平臺(tái)上的補(bǔ)充資料后進(jìn)行思考，有了自己的想法，然后在教學(xué)活動(dòng)模塊與老師互動(dòng)，學(xué)習(xí)興趣明顯增強(qiáng);有了提前對(duì)實(shí)驗(yàn)相關(guān)知識(shí)的預(yù)習(xí)，學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)，以及應(yīng)用意義有了更深刻的理解，有利于知識(shí)的延伸與擴(kuò)展，實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的開(kāi)設(shè)起到了拋磚引玉的作用。以河

17、南理工大學(xué)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)2015級(jí)、2016級(jí)本科生為例（共3個(gè)班，合計(jì)90人），圖3展示了普通實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式（2015級(jí)）和“互聯(lián)網(wǎng)+”實(shí)驗(yàn)教學(xué)方式（2016級(jí)）下，學(xué)生實(shí)驗(yàn)成績(jī)的變化情況。4 結(jié)束語(yǔ)隨著互聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)智能終端的高速發(fā)展，基于微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)等翻轉(zhuǎn)課堂教學(xué)模式的融合創(chuàng)新必將在高校教學(xué)改革實(shí)踐中產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。入侵檢測(cè)技術(shù)是高校網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)一門(mén)重要的專業(yè)課，本文針對(duì)入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程存在的學(xué)生感覺(jué)實(shí)驗(yàn)難度大，設(shè)計(jì)性和綜合性實(shí)驗(yàn)難以完成，對(duì)實(shí)驗(yàn)的背景知識(shí)、應(yīng)用前景不了解，對(duì)實(shí)驗(yàn)的意義理解不透徹的問(wèn)題，用微課、網(wǎng)絡(luò)教學(xué)平臺(tái)、翻轉(zhuǎn)課堂等方式對(duì)入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。實(shí)踐表

18、明，改進(jìn)后的入侵檢測(cè)技術(shù)實(shí)驗(yàn)課程教學(xué)效果得到明顯改善，學(xué)生充分調(diào)動(dòng)積極性與興趣，實(shí)驗(yàn)思路相對(duì)清晰，提升了動(dòng)手動(dòng)腦能力，符合當(dāng)前“互聯(lián)網(wǎng)+”背景下的教學(xué)需求。參考文獻(xiàn)（references）：1 國(guó)務(wù)院.國(guó)務(wù)院關(guān)于積極推進(jìn)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動(dòng)的指導(dǎo)意見(jiàn)j.實(shí)驗(yàn)室科學(xué)，2015.28（4）：92 周雪梅，周燕，郭春等.入侵檢測(cè)技術(shù)課程教學(xué)模式探索j.現(xiàn)代計(jì)算機(jī)（專業(yè)版），2018.26：57-593 李嫵可，黎元，顏寧.大數(shù)據(jù)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)入侵檢測(cè)的應(yīng)用j.科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新，2018.26：79-804 梁海軍.試析入侵檢測(cè)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)安全中的應(yīng)用j.電腦知識(shí)與技術(shù)，2017.35：60-615 劉凱.“入侵檢測(cè)技術(shù)”課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)的設(shè)計(jì)與研究j.計(jì)算機(jī)教育，2009.10：139