一、前言

在信息技術(shù)日新月異的當下，網(wǎng)絡安全已然成為核心議題。近年來，網(wǎng)絡攻擊事件如潮水般不斷涌現(xiàn)，從大規(guī)模數(shù)據(jù)泄露到針對關(guān)鍵基礎設施的惡意攻擊，這些事件給各國的經(jīng)濟與社會發(fā)展帶來了難以估量的深遠影響。此類事件頻繁發(fā)生，不僅充分暴露出網(wǎng)絡安全形勢的嚴峻性，更凸顯出市場對專業(yè)網(wǎng)絡安全人才的極度渴求。

在此嚴峻背景下，教育相關(guān)部門大力倡導產(chǎn)學合作協(xié)同育人以及產(chǎn)教融合模式，旨在推動院校與產(chǎn)業(yè)在人才培養(yǎng)領域?qū)崿F(xiàn)深度合作，進而提升學生的實踐操作能力以及對行業(yè)的適應能力。院校作為網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)的重要搖籃，肩負著不可推卸的重要使命。然而，當前的網(wǎng)絡安全教育體系仍面臨諸多亟待解決的挑戰(zhàn)。一方面，課程內(nèi)容過于側(cè)重理論知識的傳授，學生缺乏實際操作與演練的寶貴機會；另一方面，學生在真實網(wǎng)絡環(huán)境中的實踐經(jīng)驗極為匱乏，這導致他們在面對復雜多變的網(wǎng)絡安全問題時，往往顯得束手無策、應對能力不足。因此，構(gòu)建一個綜合性的網(wǎng)絡安全實訓平臺，以提升學生的實踐技能與應急反應能力，顯得尤為迫切且重要。

本研究聚焦于設計和建設一個專為院校網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)量身打造的網(wǎng)絡安全實訓平臺。該平臺不僅能夠為學生模擬出一個高度逼真的網(wǎng)絡環(huán)境實踐平臺，還能助力學生有效提升對網(wǎng)絡安全威脅的識別與應對能力。通過系統(tǒng)的設計與精心實施，該平臺將為院校網(wǎng)絡安全人才的培養(yǎng)提供切實有效的支持，有力推動教育與實際應用實現(xiàn)深度融合。

二、院校網(wǎng)絡安全實訓現(xiàn)狀

隨著信息技術(shù)的迅猛發(fā)展，網(wǎng)絡安全問題日益凸顯，成為各行業(yè)高度關(guān)注的焦點。為有效應對不斷變化的網(wǎng)絡威脅，院校逐漸認識到網(wǎng)絡安全教育的重要性，開始愈發(fā)重視學生網(wǎng)絡安全實踐能力的培養(yǎng)。院校通過多種途徑為學生提供實操機會，旨在提升學生解決實際問題的能力。目前，多數(shù)院校已將網(wǎng)絡安全實訓納入課程體系，其內(nèi)容主要涵蓋以下幾個方面：

虛擬實驗室：借助虛擬化技術(shù)，構(gòu)建豐富多樣的網(wǎng)絡安全場景，讓學生在安全可控的環(huán)境中進行實驗操作。學生能夠獨立完成各類操作，從而有效增強動手能力。

在線學習平臺：將網(wǎng)絡課程與實訓有機結(jié)合，為學生提供理論學習與實踐操作一體化的學習體驗。此類平臺通常配備豐富的教學資源，支持學生進行自主學習。

項目實踐：部分院校與企業(yè)開展深度合作，引入真實項目進行實訓，讓學生在實際工作環(huán)境中得到充分鍛煉。

盡管院校網(wǎng)絡安全實訓取得了一定進展，但仍面臨諸多問題：

資源配置不均：部分院校的網(wǎng)絡安全實訓平臺建設相對滯后，設備與軟件資源嚴重不足，這極大地限制了實訓的廣度與深度。此外，不同院校的實驗室建設標準參差不齊，導致資源利用率偏低。

課程設計不合理：部分院校的網(wǎng)絡安全實訓課程設置過于偏重理論知識，實踐環(huán)節(jié)嚴重缺失，學生難以將所學知識有效應用于實際操作中。同時，課程內(nèi)容與行業(yè)發(fā)展存在脫節(jié)現(xiàn)象，無法滿足市場的實際需求。

師資力量不足：許多院校缺乏具備實際網(wǎng)絡安全經(jīng)驗的教師，這在一定程度上影響了教學質(zhì)量。部分教師僅具備理論背景，難以有效指導學生開展實訓操作。

現(xiàn)階段，院校是網(wǎng)絡安全人才的主要輸出地，但在培養(yǎng)過程中，尤其缺乏能夠高度仿真訓練環(huán)境的實訓平臺。為進一步提升網(wǎng)絡安全實訓效果，需深入分析行業(yè)對網(wǎng)絡安全人才的需求特點，構(gòu)建集教學實訓、攻&防競賽、考試測評、場景演練和仿真管理于一體的閉環(huán)式人才培養(yǎng)體系。

三、網(wǎng)絡安全實訓平臺的架構(gòu)設計

網(wǎng)絡安全實訓平臺的業(yè)務應用被劃分為 6 個核心子系統(tǒng)，分別是教學實訓子系統(tǒng)、CTF 訓練子系統(tǒng)、攻&防競賽子系統(tǒng)、考試測評子系統(tǒng)、場景演練子系統(tǒng)以及系統(tǒng)管理子系統(tǒng)。各子系統(tǒng)依據(jù)自身功能定位，配備了豐富多樣的資源，如網(wǎng)絡安全實訓課程、CTF 訓練題庫、攻&防混戰(zhàn)場景以及演練場景等，旨在多方位滿足院校在網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)與選拔不同階段的多樣化需求。網(wǎng)絡安全實訓平臺的整體架構(gòu)自上而下共分為 6 個層次，依次為用戶層、資源層、業(yè)務層、數(shù)據(jù)層、虛擬仿真層和基礎設施層，以下將對各層進行詳細說明。

用戶層明確界定了平臺的用戶角色，涵蓋超級管理員、教師、學生、運維管理員、裁判以及可自定義的角色。不同角色在平臺中擁有與之匹配的權(quán)限和功能，能夠充分滿足教學、管理和評估等多方面的需求。例如，教師可利用平臺進行課程安排、學生學情管理等教學相關(guān)操作；學生則能通過平臺參與課程學習、考試測評等活動；運維管理員負責平臺的日常運維工作，確保平臺的穩(wěn)定運行；裁判在攻&防競賽等活動中承擔著公正評判的重要職責。

資源層匯聚了平臺提供的各類課程資源和配套材料，主要包括網(wǎng)絡安全課程實驗庫、安全產(chǎn)品實訓課程、綜合項目實訓課程、認證實訓課程、綜合演練場景以及 CTF 和攻&防題題庫等。這些資源形式豐富，涵蓋教材、視頻講義、實驗手冊、項目指導書等多種類型，為教學活動和實驗項目的開展提供了堅實的支撐。

業(yè)務層作為平臺的核心功能區(qū)域，集成了多個關(guān)鍵功能模塊：

1．教學實訓模塊：為教學實踐提供有力支持，涵蓋教學方案制定、學情管理、課程管理、數(shù)據(jù)庫操作以及課件資料管理等功能。教師可借助該模塊制定個性化的教學方案，實時掌握學生的學情動態(tài)，高效管理課程資源。

2．考試測評模塊：包含考試管理、試卷管理、題庫管理和成績管理等功能，主要用于全面考核學生的學習成果。通過該模塊，教師可靈活安排考試，精準管理試卷和題庫，及時獲取學生的考試成績并進行深入分析。

3．攻&防競賽模塊：具備競賽管理、成績管理、題庫管理等功能，同時創(chuàng)新性地引入 3D 態(tài)勢展示功能，以直觀的可視化方式呈現(xiàn)攻&防競賽的狀態(tài)。這使得競賽過程更加透明、生動，參賽人員和觀眾能夠?qū)崟r了解競賽的進展和態(tài)勢。

4．CTF 訓練模塊：提供自主刷題、訓練人次統(tǒng)計、訓練通過率分析、訓練排名等功能，有力支持學生在 CTF 題庫中進行系統(tǒng)訓練。學生可根據(jù)自身情況自主選擇題目進行練習，平臺會實時記錄訓練數(shù)據(jù)，為學生提供針對性的訓練反饋。

5．場景演練模塊：涵蓋演練管理、流量管理、任務編排、事件管理等功能，專門用于模擬真實的網(wǎng)絡攻&防場景。通過該模塊，學生能夠在接近實戰(zhàn)的環(huán)境中進行演練，提升應對復雜網(wǎng)絡攻擊的能力。

6．系統(tǒng)管理模塊：包括用戶管理、運維管理、安全管理、系統(tǒng)日志等功能，為系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提供多方位保障。管理員可通過該模塊對用戶權(quán)限進行精細管理，實時監(jiān)控系統(tǒng)運行狀態(tài)，及時處理安全事件。

數(shù)據(jù)層承擔著存儲和管理平臺運行過程中產(chǎn)生的各類數(shù)據(jù)的重任，這些數(shù)據(jù)涵蓋學習記錄數(shù)據(jù)、考試成績數(shù)據(jù)、競賽解題數(shù)據(jù)、演練過程數(shù)據(jù)、網(wǎng)絡流量信息、任務信息、進程信息等。同時，還包括資源數(shù)據(jù)、日志數(shù)據(jù)等，為后臺的分析和評估工作提供了豐富的數(shù)據(jù)源。

虛擬仿真層為網(wǎng)絡安全實驗和仿真演練提供了關(guān)鍵的硬件資源支持，包括網(wǎng)絡仿真、系統(tǒng)仿真、事件仿真和虛擬資源池等。具體內(nèi)容涵蓋網(wǎng)絡仿真設備、操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫、腳本池等，為學生打造了一個虛擬的操作環(huán)境，使學生能夠在安全、可控的環(huán)境中進行實驗和演練。

基礎設施層作為整個平臺架構(gòu)的底層硬件支持層，包含服務器、網(wǎng)絡設備、管理交換機、SDN 交換機、路由器、安全設備等物理設備。這些設備為平臺的正常運行提供了堅實的硬件基礎，確保了網(wǎng)絡和設備的穩(wěn)定性和安全性。

這 6 個層次緊密協(xié)作、協(xié)同運作，共同構(gòu)建了一個功能全面、資源豐富的網(wǎng)絡安全實訓平臺，為院校網(wǎng)絡安全人才的培養(yǎng)提供了強有力的支持和保障。

四、網(wǎng)絡安全實訓平臺的建設實施

網(wǎng)絡安全實訓平臺的界面全面展示了系統(tǒng)硬件資源狀況，同時集成了各類演練、教學、項目、考試、競賽任務，以及豐富的課程、試卷、題目、靶標、虛擬機等資源，為用戶提供直觀且高效的操作入口。

4.1 教學實訓子系統(tǒng)

教學實訓子系統(tǒng)構(gòu)建了完備的教學過程管理體系，通過課程資源庫管理、教學方案制訂、教學備課、任務編排、自學路徑設計及自主實訓等多個核心模塊的協(xié)同運作，形成系統(tǒng)化的教學管理閉環(huán) 。系統(tǒng)深度整合企業(yè)優(yōu)質(zhì)教材與網(wǎng)絡安全實驗課程資源，依托成熟的教學合作服務體系，為網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)和實訓基地建設提供堅實支撐。

4.1.1 教學方案功能

教學方案功能模塊為教師打造了一體化人才培養(yǎng)課程體系設計工具。教師可基于平臺豐富的實訓課程資源庫、項目課程庫和測評試卷庫，在線定制契合網(wǎng)絡安全人才培養(yǎng)需求的個性化教學方案，確保教學內(nèi)容與行業(yè)實際緊密結(jié)合。

4.1.2 教學管理功能

教學管理功能模塊具備日程安排、任務列表、任務編排和學習記錄統(tǒng)計等多元化功能。教師可根據(jù)教學實際需求，靈活調(diào)整授課模式、任務時長，并支持單人獨立實驗或小組協(xié)作實驗等多種教學形式，有效提升教學靈活性與針對性。

4.1.3 自學實訓功能

自學實訓功能模塊支持學生從課程庫中自主選擇教師公開的課程資源，并將其納入個人自學計劃。通過該模塊，學生能夠系統(tǒng)完成理論知識學習與實驗操作實踐，實現(xiàn)自主學習能力的全面提升。

4.1.4 課程管理功能

課程管理功能模塊賦予教師強大的課程調(diào)控能力。教師不僅可以進行課程備課、在線瀏覽或下載課件資料，還能根據(jù)教學動態(tài)需求創(chuàng)建新課程，及時更新和優(yōu)化課程內(nèi)容，以滿足多樣化的教學場景需求。

4.2 CTF 訓練管理子系統(tǒng)

CTF 訓練管理子系統(tǒng)聚焦 Web、Pwn、Crypto、Reverse 和 Misc 這五大網(wǎng)絡安全競賽方向，精心整合 CTF 題目資源，并配備詳盡的解題思路與實時反饋機制，助力學生在自主訓練過程中穩(wěn)步提升競賽技能。

4.2.1 CTF 訓練功能

CTF 訓練功能模塊為學生提供海量自主訓練資源，涵蓋網(wǎng)絡安全基礎知識、法律法規(guī)理論題，以及五大競賽方向的 CTF 題目。學生可在此模塊開展理論題、CTF 題、攻&防題等多類型自主訓練，配套的解題思路深度解析攻&防技術(shù)要點，切實強化學生的實戰(zhàn)能力。

4.2.2 訓練管理功能

訓練管理功能模塊通過對學生 CTF 訓練數(shù)據(jù)的記錄與深度分析，為教師評估學生訓練效果、調(diào)整訓練策略提供有力的數(shù)據(jù)支持。

4.3 攻&防競賽子系統(tǒng)

攻&防競賽子系統(tǒng)作為綜合性競賽平臺，承擔著組織安全大賽、選拔優(yōu)秀人才以及提升參賽人員攻&防實戰(zhàn)能力的重要使命。系統(tǒng)借助虛擬化技術(shù)構(gòu)建高度仿真的實戰(zhàn)場景，深度融合主流 CTF 賽事與攻&防混戰(zhàn)賽模式，配備豐富的競賽資源與專業(yè)題庫，能夠全面、精準地評估選手的基礎知識儲備與實戰(zhàn)技能水平，切實達成 “以賽促學、以賽促練” 的目標 。

4.3.1 競賽管理功能

競賽管理功能模塊支持組織和發(fā)布各類安全競賽活動，涵蓋個人賽與團體賽兩種參賽模式，以及理論賽、CTF 賽和攻&防賽三種競賽形式，充分滿足不同競賽場景需求。

4.3.2 題庫管理功能

題庫管理功能模塊具備強大的題目管理能力，支持題目統(tǒng)計、新建、編輯、公開、篩選等全流程操作，覆蓋理論賽、CTF 賽和攻&防賽三大題型，可靈活適配多樣化的競賽與訓練需求。

4.4 考試測評子系統(tǒng)

考試測評子系統(tǒng)打造了一體化考試測評平臺，集成考試管理、試卷管理、題庫管理和成績管理等核心功能 。系統(tǒng)依托與課程體系緊密銜接的網(wǎng)絡安全知識題庫，能夠多方位滿足學生能力評估、知識技能考核、行業(yè)認證考試和職業(yè)資格考試等各類考試測評需求。

4.4.1 考試管理功能

考試管理功能模塊通過靈活設置考試信息、時間周期、答題時長、成績及答案查看權(quán)限等參數(shù)，助力教師便捷高效地創(chuàng)建各類考試任務。

4.4.2 試卷管理功能

試卷管理功能模塊為教師提供自主組卷能力。教師可根據(jù)考試目標與要求，從題庫中精準篩選合適試題，自由組合生成符合標準的試卷。

4.4.3 題庫管理功能

題庫管理功能模塊匯聚單選題、多選題、判斷題、填空題、簡答題和仿真題等多種題型，充分滿足不同考試場景下的多樣化命題需求。

4.5 場景演練子系統(tǒng)

場景演練子系統(tǒng)通過模擬真實網(wǎng)絡環(huán)境拓撲、操作任務及崗位角色，構(gòu)建豐富多樣的仿真演練場景。

4.5.1 仿真拓撲構(gòu)建功能

仿真拓撲構(gòu)建功能模塊提供可視化自定義畫布，支持用戶便捷構(gòu)建高度還原真實網(wǎng)絡環(huán)境的拓撲結(jié)構(gòu)，為演練場景仿真奠定堅實基礎。

4.5.2 網(wǎng)絡流量管理功能

網(wǎng)絡流量管理功能模塊能夠精準模擬仿真拓撲中的正常流量與異常流量，并將其注入仿真網(wǎng)絡，實現(xiàn)對業(yè)務系統(tǒng)及訪問行為的逼真模擬。

4.5.3 預置事件管理功能

預置事件管理功能模塊支持在仿真拓撲中模擬各類網(wǎng)絡攻擊、威脅及漏洞事件。用戶可通過流量選擇、內(nèi)置插件及在線編輯和調(diào)試腳本等方式，靈活創(chuàng)建網(wǎng)絡事件和主機事件，豐富演練場景的復雜性與真實性。

4.5.4 演練任務管理功能

演練任務管理功能模塊允許用戶根據(jù)實際場景需求定制任務內(nèi)容，并靈活編排任務開放狀態(tài)與執(zhí)行順序，確保參演者能夠有序完成演練任務。

4.5.5 演練過程管理功能

演練過程管理功能模塊實現(xiàn)對平臺所有演練任務的統(tǒng)一管控，通過過程導調(diào)、運維和監(jiān)控等功能，高效跟蹤與管理任務執(zhí)行全流程。

4.6 仿真管理子系統(tǒng)

仿真管理子系統(tǒng)作為平臺的綜合管理核心，集成鏡像管理、漏洞靶標管理、工具管理、安全管理、日志管理、用戶管理及運維管理等多項關(guān)鍵功能。

4.6.1 用戶管理功能

用戶管理功能模塊采用組織、團隊及角色管理架構(gòu)，方便用戶高效維護專業(yè)、班級和團隊信息，實現(xiàn)用戶權(quán)限的精細化管理。

4.6.2 安全管理功能

安全管理功能模塊支持全局安全配置，通過設置密碼復雜度要求、登錄失敗次數(shù)限制、賬號凍結(jié)時間及環(huán)境自動銷毀時間等參數(shù)，多方位保障平臺安全運行。

4.6.3 運維管理功能

運維管理功能模塊提供系統(tǒng)基本配置、狀態(tài)監(jiān)控和性能管理等功能。通過實時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)和性能指標，能夠及時發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)故障和性能瓶頸，并采取相應的措施進行處理，確保平臺的穩(wěn)定運行。