网络工程专业安全方向的课程设置

摘 要 ：借助山东省名校工程的改革契机,结合网络工程专业培养方案修订,探讨安全方向的课程设置,结合信息安全教学团队建设,探讨课程设置存在的问题,提出修订方案,讨论扩展课程的设置,以及与安全教学团队建设的结合,希望通过这些改革,更好地推进网络工程专业的发展,提高教学水平.

关 键 词 ：课程设置；网络安全；网络工程

文章编号：1672-5913（2013）14-0068-04 中图分类号：G642

0 引言

网络工程专业是伴随计算机网络技术的快速发展而在我国高校开设的一个较新领域的专业.1998年教育部增设网络工程专业（080613W）,首批有11所院校开设此专业,之后全国各高校纷纷增设了可以授予网络工程工学学位和网络工程理学学位的学位点.到2012年有330所高校开设了此专业,其中重点院校超过50所.经过15年的发展,网络工程专业已经初具规模.2011年教育部将网络工程专业纳入正式目录体系（080903）,从此网络工程专业成为目录内专业.同时,教育部计算机专业教指委发布了《网络工程专业规范（建议）》.由于没有专门的网络工程分教指委机构指导该专业的建设工作,导致各高校网络工程专业的专业定位、培养目标、培养模式和课程设置、就业方向各具特色,但也存在很多共同特性.比如,网络工程专业所设研究方向大致有网络规划构建方向、网络软件开发方向、网络安全方向和无线通信方向等.

近年来,随着网络技术的不断普及,网络安全问题日益凸显,渐渐成为人们最为关注的热点.借助山东省名校工程的契机,结合信息安全教学团队的建设,我们进一步优化了网络工程专业的培养方案.网络安全方向作为网络工程专业的一个重要学习方向,应如何设置课程,如何实现课程设置与教学团队建设结合,是本文探讨的主要问题.

1.网络安全方向课程设置现状

笔者从众多开设网络工程专业的高校中选取部分211或985学校作为研究对象,对多所学校的网络安全方向课程的设置进行了对比分析,见表1.网络安全在某些高校是作为网络工程专业的一个方向开设,如吉林大学就是在网络工程专业下设网络安全方向,开设网络攻防技术、无线网络技术等课程；而在有些院校网络工程中没有网络安全方向,而以单独的信息安全专业存在,如电子科技大学和北京邮电大学都是单独没有信息安全专业,该专业开设的安全方向课程更全面,如信息安全数学基础、学基础、网络安全协议等；还有一些高校既没有信息安全专业,在网络工程专业中也没有安全方向,只是在课程中设置了少量的安全类课程,如大连理工大学开设网络安全、Matlab课程,中山大学开设了学与网络安全课程.

2.扩展课程设置探讨

下面针对济南大学的网络工程专业安全方向开设的课程进行改革探讨.济南大学网络工程专业目前正在使用的培养方案中与安全相关的课程设置情况见表2.其中,一部分是计算机类学科基础课,一部分是网络工程专业基础选修课和专业方向课.济南大学网络工程专业中设有网络安全方向.

结合山东省名校工程的契机,笔者在调研多个名校的培养方案并结合本校实际情况的前提下,对网络安全方向课程的设置提出下面几个调整意见.

2.1 增设信息安全数学基础和网络仿真课程

虽然原有培养方案中高等数学、线性代数、概率论与数理统计、离散数学4门数学课程都占据了大量学时,但是对于网络安全方向的学生而言,后期用到的相关数学知识并不多.但是学生对网络安全真正用到的初等数论和群环域知识却一点都没有接触.因此,修改培养方案时应增设信息安全数学基础课程,学时不用太多,可以为24学时,授课内容要涉及网络安全中用到的模运算、同余理论、数论函数和群环域等知识.

目前,网络安全方向用到的数学知识均是在应用学课程中讲解的.大部分有关学的教材都会在讲解分组和公钥时,介绍一些与之密切相关的数学知识（如群环域）,如由清华大学出版社出版,杨波编写的《现代学》（第二版）中的“学中一些常用的数学知识”部分.这种做法一方面占了学课程的部分学时,势必会减少学生学到的学知识；另一方面,临时讲一些数学知识并不能让学生系统地理解.因此,笔者非常赞成清华大学冯克勤教授提出的增设初等数论课程的想法.虽然冯教授是针对清华大学数学科学系本科生提出的,但对于网络安全方向的学生而言,不学习初等数论和群环域知识,很难理解和掌握后续的与安全相关的课程内容,这点在应用学课程中尤其明显.

例如,学习离散对数算法后,学生只知道在已知一些参数的情况下如何利用指数进行加密解密,但不能理解如何选择参数,不知道什么是本原元,如何确定一个循环群的本原元以及如何利用模运算降低计算量,如何快速的编程实现.笔者采用不同于上述冯教授提出的在大学第1学期开设初等数论课程的方式,而是在第3学期开设.因为济南大学在第1、2学期,学生必修高等数学和线性代数课程,这已经使学生无暇顾及更多的数学知识.第3学期开设信息安全数学基础可以很好地和第4学期开设的应用学课程衔接.另外,在信息安全数学基础课程中,安排一定的实验学时,让学生在经过第1、2学期的程序设计课程之后,通过学过的编程语言实现数论和群环域中的一些算法,理论联系实际,从而更好地掌握数学知识,为后续学算法的研究奠定基础.

2.2 增加网络仿真课程

现代网络技术的研究离不开仿真软件,因为我们不可能实际搭建网络,如果不合适,再拆了重新搭建,这不仅费时而且费力.现在所有与网络相关的研究都在仿真基础上进行；而如果不开设仿真课程,学生仅学习理论知识,会与实际应用脱离.济南大学的信息安全教学团队由5位博士组成,其中3人是数学专业背景,主要研究网络安全,2人是计算机学科出身,主要研究无线网络,而且5人中有2人具有工程背景.信息安全教学团队负责网络工程专业的所有安全类课程的教学,包含无线网络和网络协议等课程,这些课程都需要仿真软件的配合才能使学生真正掌握所学知识.因此,增加网络仿真课程是必须的.至于仿真课程的内容,可以选择NS2或NS3,也可以与大连理工大学相似,采用Matlab.

2.3 合并网络协议和网络安全协议课程.调整其他相关课程的学分和学时

网络协议课程主要讲TCP/IP协议,内容与吉林大学的TCP/IP协议族相似,重点在网络的分层协议,如网络层协议、传输层协议等.涉及部分安全协议,如IPsec、SSL、SNMP等,这与网络安全协议课程中再次对这些内容的讲解重复,而且安全协议本身也是网络协议的一种,因此可以考虑将安全协议和网络协议两个课程整合或一门全新的网络协议课程,去掉重复内容,增加部分学分和学时,从原有的2.5学分增加到3学分,同时学时从原有的48增加到64.网络工程专业修改培养方案后的安全方向课程设置见表3.

从表3可以看出培养方案修正前后的总学分保持不变,这是因为在增加新课的同时,调整了部分课程所占学分和学时,如减少无线网络原理与技术的学分,从原有的4学分减到3,5学分.这样一方面增加了新课,另一方面整合了重复内容的课程.

3.结语

网络安全作为网络工程专业的一个重要方向,在课程设置上有待进一步优化和扩展,结合网络技术的新发展,我们也在探讨不断增加新课程（如数字取证、数字隐藏等）,减少或去掉某些过时的课程,并发挥互补的教学团队作用,在课程设置上兼顾个人的研究特长,很好地把无线网络与网络安全融合在一起.借名校工程的契机进一步推进教学改革,更好地发展学生的主体研究能力,和教师的团队配合,培养学生科学的探索精神和创造能力.