一、傳統(tǒng)教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)存在的困局
隨著高校教育改革的不斷發(fā)展與深化，當(dāng)前傳統(tǒng)高校通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)普遍存在“三缺一灰”的困局，制約了教學(xué)與科研的實(shí)效。
1、困局一，缺“真”：當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育實(shí)驗(yàn)平臺(tái)普遍存在與真實(shí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景脫節(jié)的問(wèn)題，學(xué)生只能按預(yù)設(shè)流程機(jī)械操作，缺乏應(yīng)對(duì)真實(shí)網(wǎng)絡(luò)變量與突發(fā)狀況的能力。實(shí)驗(yàn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也與企業(yè)實(shí)際環(huán)境差異大，難以模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜交互。
2、困局二，缺“量”：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室環(huán)境與真實(shí)的企業(yè)環(huán)境在“量”的維度上存在著天壤之別。尤其在節(jié)點(diǎn)、流量、用戶及攻擊規(guī)模等方面與現(xiàn)網(wǎng)差距顯著。學(xué)生難以在微縮環(huán)境中建立處理高并發(fā)、高強(qiáng)度攻擊的實(shí)戰(zhàn)能力。
3、困局三，缺“熱”：高校通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全課程體系卻往往滯后于產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)潮流，學(xué)生接觸不到前沿技術(shù)，知識(shí)體系陳舊，影響就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力和崗位適應(yīng)能力。
4、困局四，實(shí)驗(yàn)“灰”盒子：傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)如同一個(gè)封閉的“灰盒子”，其內(nèi)部運(yùn)行機(jī)制對(duì)師生而言不夠透明，學(xué)生只能被動(dòng)執(zhí)行步驟，難以理解原理，學(xué)習(xí)興趣與效果受限。
二、信而泰實(shí)驗(yàn)平臺(tái)解決方案
面對(duì)當(dāng)前傳統(tǒng)高校通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)普遍存在的“三缺一灰”困局，信而泰推出DarSi通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育實(shí)驗(yàn)平臺(tái)解決方案，通過(guò)仿“真”、上“量”、加“熱”、“白”盒子等方案進(jìn)行破“局”。
DarSi通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育實(shí)驗(yàn)平臺(tái)架構(gòu)如下：
1. 應(yīng)用層 (Application Layer)：面向最終用戶，構(gòu)建了“教、學(xué)、做、練、研、證”六位一體的教學(xué)與認(rèn)證閉環(huán)。它不僅是一個(gè)工具，更是一個(gè)完整的教學(xué)、實(shí)踐和能力評(píng)估生態(tài)系統(tǒng)。
2. 實(shí)驗(yàn)層 (Experiment Layer)：平臺(tái)的核心實(shí)踐層，提供了豐富多樣、貼近真實(shí)業(yè)務(wù)場(chǎng)景的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括：網(wǎng)絡(luò)通信流量模擬實(shí)驗(yàn)、路由交換實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)安全攻防實(shí)驗(yàn)、互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用流量模擬實(shí)驗(yàn)、網(wǎng)絡(luò)損傷實(shí)驗(yàn)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)等實(shí)驗(yàn)，這些實(shí)驗(yàn)確保了學(xué)生能夠接觸到真實(shí)、海量、前沿的實(shí)戰(zhàn)場(chǎng)景。
3. 資源層 (Resource Layer)：為教學(xué)和實(shí)驗(yàn)提供豐富可定制化的教材資源庫(kù)、課件資源庫(kù)和實(shí)驗(yàn)資源庫(kù)。教師可以輕松調(diào)用，學(xué)生可以系統(tǒng)學(xué)習(xí)，降低了課程開發(fā)和學(xué)習(xí)門檻。
4. 軟件層 (Software Layer)：通過(guò)一系列精細(xì)化的管理軟件，對(duì)底層硬件資源進(jìn)行靈活調(diào)度和控制，這一層確保了實(shí)驗(yàn)環(huán)境的快速搭建、過(guò)程的可視化和管理的便捷性。
5. 基礎(chǔ)設(shè)施層 (Infrastructure Layer)：以DarSi 設(shè)備為基礎(chǔ)，集成了模塊化的硬件功能，包括 L2-3模塊、L4-7模塊、網(wǎng)絡(luò)損傷模塊和路由交換模塊。這為模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的“規(guī)模”和“復(fù)雜度”提供了強(qiáng)大的硬件保障。
為了解決當(dāng)前的通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全教育實(shí)驗(yàn)平臺(tái)缺“真”的痛點(diǎn)，讓學(xué)生真正接觸并掌握真實(shí)世界的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，我們的平臺(tái)具備強(qiáng)大的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)仿真能力。通過(guò)四大核心功能模塊，平臺(tái)能夠高度模擬從基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)通信到復(fù)雜應(yīng)用攻防的全貌。
- L2-3模塊：該模塊專注于網(wǎng)絡(luò)二層和三層的精細(xì)化仿真，構(gòu)建真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。該模塊支持ARP、VLAN、QoS、二層風(fēng)暴等二層網(wǎng)絡(luò)仿真，支持IPv4、IPv6、雙棧流量及三層風(fēng)暴的仿真。模塊全面覆蓋RIPv2/ng、OSPFv2/v3、ISISv4/v6、BGPv4/v4+等主流路由協(xié)議。
- L4-7模塊：該模塊將仿真能力從網(wǎng)絡(luò)層提升至應(yīng)用層和安全層，支持TCP、UDP、HTTP/S、DNS、FTP、SMTP等上百種L4-7協(xié)議，同時(shí)可模擬社交、游戲、視頻、新聞等各類主流互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的背景流量。支持Modbus、MQTT、MMS、IEC104、OPC等關(guān)鍵工業(yè)控制協(xié)議。模塊內(nèi)置DDoS、SQL注入、XSS、中間人攻擊(MitM)、釣魚、暴力破解、CVE漏洞利用等上千種真實(shí)攻擊手段，同時(shí)能模擬病毒、蠕蟲、木馬、僵尸網(wǎng)絡(luò)、間諜軟件、勒索軟件、廣告軟件等數(shù)萬(wàn)種惡意代碼行為。
- 網(wǎng)絡(luò)損傷模塊：真實(shí)的網(wǎng)絡(luò)并非理想狀態(tài)，該模塊可隨時(shí)在實(shí)驗(yàn)中引入時(shí)延、抖動(dòng)、丟包、錯(cuò)包等網(wǎng)絡(luò)損傷，讓學(xué)生學(xué)習(xí)在復(fù)雜和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中排查問(wèn)題。
- 路由交換模塊：提供靈活的二/三層轉(zhuǎn)發(fā)、路由和協(xié)議能力，支持教師和學(xué)生快速、敏捷地搭建和調(diào)整各類復(fù)雜的實(shí)驗(yàn)環(huán)境拓?fù)洹?/span>
通過(guò)這四大模塊的協(xié)同工作，平臺(tái)將一個(gè)真實(shí)、動(dòng)態(tài)、充滿挑戰(zhàn)的網(wǎng)絡(luò)世界帶入實(shí)驗(yàn)室，讓學(xué)生的能力在實(shí)戰(zhàn)中得到錘煉。
與此同時(shí)，為突破傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)環(huán)境的規(guī)模限制，平臺(tái)具備強(qiáng)大的“上量”能力，可在數(shù)據(jù)、協(xié)議、路由、用戶及攻擊等多個(gè)維度，高度模擬真實(shí)世界的高壓與海量場(chǎng)景，使學(xué)生從簡(jiǎn)化“沙盒”邁入近真實(shí)“戰(zhàn)場(chǎng)”，錘煉應(yīng)對(duì)未來(lái)大規(guī)模挑戰(zhàn)的實(shí)戰(zhàn)技能。
針對(duì)教學(xué)內(nèi)容滯后問(wèn)題，平臺(tái)通過(guò)“加熱”機(jī)制，持續(xù)追蹤并集成業(yè)界前沿技術(shù)，確保學(xué)生所學(xué)緊跟產(chǎn)業(yè)需求，實(shí)現(xiàn)學(xué)以致用、無(wú)縫對(duì)接崗位。
平臺(tái)還通過(guò)“白盒化”設(shè)計(jì)，打破傳統(tǒng)“灰盒子”的封閉性，使協(xié)議交互與實(shí)訓(xùn)過(guò)程完全透明可見，推動(dòng)學(xué)生從“步驟記憶”轉(zhuǎn)向“原理理解”，真正提升技術(shù)認(rèn)知深度。
三、信而泰教學(xué)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)核心產(chǎn)品
DarSi產(chǎn)品主要由機(jī)箱、模塊和軟件三部分組成：
DarSi機(jī)箱：
采用專有磨具設(shè)計(jì)，具備便攜性和通用性，提供四個(gè)模塊插槽，通過(guò)專有背板總線與模塊進(jìn)行通信。機(jī)箱配置有LCD液晶屏幕，網(wǎng)絡(luò)管理接口和視頻輸出接口。液晶顯示屏可以配置管理IP地址，顯示機(jī)箱內(nèi)部溫度等基本信息。
模塊：
包括L2-3模塊，L4-7模塊，網(wǎng)絡(luò)損傷模塊，三層交換模塊。通過(guò)靈活配置這些模塊，可以滿足通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全專業(yè)教學(xué)中各種實(shí)驗(yàn)，從而達(dá)到深挖網(wǎng)絡(luò)原理，貼近教學(xué)實(shí)踐的目的。
1. HT6000模塊：該模塊具有4個(gè)仿真接口，支持L2-3協(xié)議仿真，能夠模擬真實(shí)的L2-3流量；
2. HN6000模塊：該模塊具有4個(gè)仿真接口，支持L4-7協(xié)議仿真，能夠模擬真實(shí)的L4-7流量和網(wǎng)絡(luò)攻擊流量；
3. HS6002F模塊：該模塊具有2個(gè)損傷接口，支持延時(shí)、抖動(dòng)、丟包等網(wǎng)絡(luò)損傷，能夠模擬真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中的故障；
4. HX6000模塊：該模塊具有4個(gè)接口，支持二三層路由交換功能，能夠幫助客戶快速組建網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)環(huán)境。
管理軟件：
具備用戶管理、機(jī)箱管理、模塊管理、協(xié)議仿真配置、流量建模配置、圖形化統(tǒng)計(jì)匯總、軟件升級(jí)等功能。用戶可以很方便的通過(guò)圖形化界面，創(chuàng)建和配置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜蛥?shù)，進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通信教學(xué)，極大地提升教學(xué)質(zhì)量和體驗(yàn)。
DarSi產(chǎn)品組成
傳統(tǒng)教學(xué)模式下的網(wǎng)絡(luò)人才培養(yǎng)，長(zhǎng)期面臨著理論與實(shí)踐脫節(jié)的巨大鴻溝。為此，我們希望通過(guò)DarSi解決方案，助力打破高校與產(chǎn)業(yè)之間的技術(shù)壁壘，為未來(lái)輸送真正具備實(shí)戰(zhàn)能力的下一代通信網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)人才——他們不僅掌握了扎實(shí)的理論，更擁有在復(fù)雜、動(dòng)態(tài)、高壓環(huán)境中分析和解決問(wèn)題的自信與能力，真正做到畢業(yè)即戰(zhàn)力，無(wú)縫融入產(chǎn)業(yè)發(fā)展的快車道。
