基于Web服务的信息安全虚拟实验系统的研究与实现

论文摘要

考虑到高校、培训机构开展本地及远程网络教育信息安全实验的需要,从节约成本和保证性能的角度出发,开发基于Web服务的信息安全虚拟实验平台。学生可通过Internet访问在线实验系统,通过多媒体CAI教学系统进行实验预习,在线自测,提交实验报告、查询成绩。教师可利用在线的实验创作系统生成具体的实验项目。为了保持实验室PC操作系统环境的稳定性,对于有破坏、有统一操作环境要求或者需要使用基于网络的程序测试的实验,采用了使用虚拟主机(Virtual Machine)的方案。在单台计算机上实现多台虚拟机网络攻击和防护的模拟,实验者可通过我们自行开发的协议分析软件,观看分析攻击过程。为提高教学效果,开发了与信息安全实验相关的网络攻击、网络防火墙、数据加密及电子邮件加密、网络监控等子系统,不但可以由学生实际操作、配置进行网络攻防,使学生可以在此虚拟实验环境中获得相关的知识和实际动手操作的经验,掌握信息安全基础知识、基本操作、基本配置。还将核心源代码程序以类、功能模块或组件的形式提供给学生,由学生自己动手编程实现,使学生对上述系统的设计实现技术有更深入的掌握和理解。建立了私有UDDI注册中心,在线实验系统的所有Web服务描述在这里注册和发布;在UDDI上实现了Web Service的注册和动态查询、调用。本系统利用Web Service可跨平台性、协议简单性及松耦合性等特点来处理系统模块间的控制及集成,提高系统数据的通用性和系统的扩展性、伸缩性和兼容性,便于系统分担负载,提高实验系统的服务质量。

论文目录

• 第一章 引言
• 1.1 课题背景
• 1.2 研究的目的和意义
• 1.3 课题来源
• 1.4 课题综述
• 1.5 论文的结构安排
• 第二章 信息安全相关技术和概念
• 2.1 信息安全概述
• 2.1.1 信息安全的定义
• 2.1.2 信息安全的特征
• 2.1.2.1 保密性
• 2.1.2.2 完整性
• 2.1.2.3 真实性
• 2.1.2.4 可用性
• 2.1.2.5 可控性
• 2.1.3 信息安全的含义
• 2.2 信息安全分类及关键技术
• 2.2.1 信息安全分类
• 2.2.2 信息安全的关键技术
• 第三章 Web 服务技术分析
• 3.1 Web Service 简介
• 3.1.1 Web 服务的定义及特征
• 3.1.2 Web 服务的体系结构及工作原理
• 3.2 Web Service 的编码基础：XML 和XML Schema
• 3.2.1 XML 语法和主要概念
• 3.2.1.1 标签（Tag）和元素（Element）
• 3.2.1.2 字符数据和标记
• 3.2.2 XML 名称空间
• 3.2.2.1 声明名称空间
• 3.2.2.2 把名称空间应用到元素和属性
• 3.2.3 XML Schema
• 3.2.3.1 XML Schema 数据类型
• 3.2.3.2 XML Schema 结构
• 3.3 Web Service 技术堆栈的核心：SOAP
• 3.3.1 SOAP 格式
• 3.3.2 SOAP 编码
• 3.3.3 SOAP RPC 表示
• 3.4 Web Service 描述语言WSDL
• 3.5 统一描述、发现和集成UDDI
• 3.5.1 UDDI 注册中心
• 3.5.2 API 规范
• 第四章 Web 服务开发平台的选择
• 4.1.N et 与J2EE 概述
• 4.2.N et 平台的选择
• 4.3 基于Web 服务的信息安全虚拟实验系统的开发环境
• 第五章 基于Web 服务的信息安全虚拟实验系统
• 5.1 总体设计
• 5.1.1 设计目标
• 5.1.2 虚拟实验环境
• 5.2 体系架构
• 5.2.1 体系架构的建立
• 5.2.2 体系架构实现分析
• 5.3 功能描述
• 5.3.1 网络实验平台
• 5.3.1.1 学生实验功能
• 5.3.1.2 实验生成与管理功能
• 5.3.1.3 系统管理功能
• 5.3.2 网络攻击子系统
• 5.3.3 防火墙子系统
• 5.3.4 数据加密及Email 安全子系统
• 5.3.5 网络监控子系统
• 第六章 系统实现的关键技术
• 6.1 三层结构模型
• 6.2 系统安全身份认证的实现
• 6.3 系统事务处理实现
• 6.4 数据库访问
• 6.5 UDDI 实现的相关技术
• 6.5.1 查询API
• 6.5.2 发布API
• 6.5.3 UDDI 实现工具
• 6.5.4 UDDI 运行模式
• 6.5.5 在运行时使用UDDI
• 6.5.6 远程Web 服务调用失败后的恢复
• 6.6 在UDDI 上实现Web Service
• 6.6.1 创建Web 服务
• 6.6.2 在私有UDDI 注册中心注册Web 服务
• 6.6.3 创建使用Web 服务的客户端
• 第七章 防火墙子系统设计
• 7.1 设计目标
• 7.2 系统设计结构
• 7.3 技术特点
• 7.4 开发环境
• 7.5 钩子驱动程序
• 7.5.1 Windows 2000 网络体系结构和OSI 模型
• 7.5.2 NDIS（网络驱动程序接口规范）
• 7.5.3 钩子驱动程序的设计
• 7.5.3.1 FWPacket.sys 入口函数DriverEntry
• 7.5.3.2 FWPacket.sys 卸载函数PacketUnload
• 7.5.3.3 hook 发送/接收数据包
• 7.5.3.4 驱动程序与应用程序通讯
• 7.6 WebProxy 和MailProxy 设计
• 7.6.1 HTTP 代理设计
• 7.6.2 Email 代理设计
• 7.7 访问控制
• 7.7.1 基于包过滤访问控制
• 7.7.2 基于URL 的访问控制
• 7.7.3 基于时间的访问控制
• 第八章 测试
• 8.1 Web 测试方法
• 8.1.1 功能测试
• 8.1.2 性能测试
• 8.2 本系统Web 测试
• 8.2.1 测试环境
• 8.2.2 部分功能测试及测试用例设计
• 8.2.3 性能测试
• 8.2.4 测试结论
• 第九章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文