【 摘 要 】 计算机病毒课程是信息安全专业课程体系中一门重要的专业课，具有理论性强、实践性强和技术更新快等特点。课程教学不仅要能为学生传授现有的技术，还要为学生建立应对新技术的学习思路和方法，因此从计算机病毒技术对学生的能力要求出发，构建面向能力培养的计算机病毒课程的教学体系，为该课程的教学提供了一个新的探讨方向。
【 关键词 】 计算机病毒；能力培养；教学体系
1 引言
计算机病毒课程是信息安全专业的一门综合型专业课程，往往也是各高校信息安全专业的主干课程，通过该课程的学习，不仅要求学生掌握计算机病毒的原理、特点和运行机理，还要求学生掌握对抗计算机病毒的策略、方法与技术等方面的知识，具有很强的理论性和实践性。同时，计算机病毒技术日新月异，因此计算机病毒课程的教学，就需要考虑如何使学生不仅能够学到计算机病毒和反病毒的基本原理，掌握当前的计算机病毒和反病毒技术，而且能够建立分析计算机病毒的思路，以应对随着技术发展而出现的新的病毒问题。
基于上述背景，本文从计算机病毒技术的特点出发，剖析其对学生的能力需求，进而以此为基础构建面向能力培养的计算机病毒课程教学体系，以期满足该课程强理论性、强实践性和强实时性的教学需求，切实实现课程的培养目标，帮助学生顺利应对计算机病毒领域的相关问题。
2 计算机病毒课程体系构建思路
众所周知，计算机病毒技术是随着计算机技术和网络技术的不断发展而日益兴盛的，因此较之其他技术而言，计算机病毒技术和反病毒技术有其自身的特点，而计算机病毒课程的教学则需要与这些特点相呼应，为此从计算机病毒技术的特点出发，构建与之相适应的课程教学体系。
首先，计算机病毒从出现到现在，已经历经了几个不同的发展阶段，如攻击目标单一的传统病毒时期，该时期的病毒只能传染磁盘引导扇区或可执行文件之一；混合型病毒时期，即病毒的攻击目标变得综合，可以同时传染磁盘引导扇区和可执行文件；综合型病毒时期，即不仅病毒的攻击目标综合，而且还综合了其他如解码算法等技术，出现了病毒的多态现象等；Internet阶段，即利用网络进行传播的阶段等。在整个病毒发展过程中，每个阶段都有新的病毒技术出现，同时，正是由于病毒的发展是随着计算机技术、网络技术和反病毒技术的发展而推进的，在每个发展阶段，也有一些已有病毒技术失去效力，无法实施其破坏作用。正是由于这个原因，对于计算机病毒课程，就要求对教学内容中的知识点和教学案例进行精心选择，使教学内容既能顺应技术发展，包含当前仍然活跃和应用的病毒和反病毒技术，同时又能帮助学生掌握计算机病毒的机理及其与计算机和网络等信息技术结合的基本原理，以应对未来新的病毒技术。
其次，从分析计算机病毒的角度看，计算机病毒的本质是程序，因此要做到能够对任何未知计算机病毒进行深入分析，最根本的解决方法就是分析病毒程序，这即是计算机病毒技术提出的程序级的要求。而在实际应用中，信息系统发生病毒事件时，要求系统安全人员能够从当前的系统状态去分析和处理事件，这又要求信息系统安全人员具有分析系统状态、并将系统状态与病毒原理结合进行处理的能力，这些往往需要借助于一定的系统分析工具，这也正是计算机病毒技术对系统安全人员提出的应用级的要求。对于信息安全专业的学生来说，这两方面的能力都是应该具备的，而计算机病毒这门课程也正承载着培养学生这两方面能力的责任。这就要求在课程教学过程中，通过实践教学环节内容的选择，以及实践教学内容和理论教学内容结合形式的选择，将病毒技术与反病毒技术实现中所需要的程序级要求和应用级要求合理配置其中。
3 面向能力培养的计算机病毒课程教学体系
基于对计算机病毒技术特点的分析，该技术有对计算机病毒的原理级要求、计算机病毒分析的程序级要求和病毒分析的应用级要求三方面的能力要求，课程教学体系的构建也从这三方面着手。
计算机病毒课程教学体系的整体框架如图1所示。鉴于计算机病毒课程理论性强和实践性强的特点，该课程一般包含理论教学和实践教学两个环节，结合课程对学生原理级、程序级和应用级三方面的能力要求，将原理级能力培养主要配置在理论教学环节，而程序级和应用级的能力培养则主要在实践环节中进行，如图1所示中实线箭头所示。同时，对于三方面能力的培养又不是孤立的，为了帮助学生理解基本原理，往往在课程理论教学过程中会进行相应的演示，从而也为学生建立分析应用的初步概念，如图1中虚线ⓐ所示。而在实践教学中，无论是应用层面的计算机病毒分析还是程序层面的病毒分析，都需要学生根据基本原理设计分析过程，并能将分析结果对应到基本原理上，因而，实践环节在培养学生程序级和应用级能力的同时，也为原理级能力提供了有力的验证，这也正是图1中虚线ⓑ的含义。
考虑到对计算机病毒进行程序级分析，主要是学生运用先修的程序设计语言（如C语言、汇编语言等）结合计算机病毒原理进行病毒分析的过程，为此理论教学过程中，未涉及程序分析内容，只是在实践教学环节中，要求学生对已有病毒程序进行分析，以验证相应病毒的原理。
4 面向能力培养的计算机病毒课程教学过程探索
以从能力培养为出发点构建的课程教学体系为依托，分别对计算机病毒的各个教学环节进行了设计和实施。
4.1 理论教学
计算机病毒是一门理论性非常强的课程，如果没有坚实的理论基础，对计算机病毒的分析和对抗就无从谈起。同时，伴随着计算机技术和网络技术的发展，计算机病毒由始至今历经多种类型，有些类型在病毒发展过程中的地位举足轻重，但现已不复存在，而每种类型本身又形态各异，为此在理论教学中，选择了既便于学生对计算机病毒有整体认识，同时又能顺应计算机病毒发展的内容进行讲解。具体为：对计算机病毒的基础知识、传统计算机病毒进行简要概述，对蠕虫病毒、木马与后门病毒、网页脚本病毒、即时通信与移动通信病毒以及网络钓鱼等时下活跃的病毒进行详解，最后对反病毒技术进行剖析。
计算机病毒原理相对抽象，为了提高教学效果，激发学生进一步学习的兴趣，课堂教学过程中多采用案例教学的方法，即通过针对各类型的典型病毒样本进行病毒发作和病毒分析的演示，既便于学生理解原理，也为学生进行病毒分析奠定了基础。
4.2 实践教学
计算机病毒又是一门实践性非常强的课程，仅仅掌握病毒的基本原理，无法解决实际应用中出现的病毒事件，理论学习也就成了纸上谈兵。实践教学环节则主要服务于计算机病毒对实践性的要求，围绕病毒的应用级分析和程序级分析两方面展开。
4.2.1 应用级能力培养的实践教学
所谓应用级能力，即病毒事件发生时，信息安全人员能够对信息系统的状态进行详细分析，并结合理论知识处理事件，减少甚至消除事件危害的能力。
对病毒事件的处理要借助病毒分析工具和虚拟机，为此面向应用级分析的能力培养首先要求学生能够自行搭建病毒分析实验室，即安装虚拟机并对虚拟机进行合理配置，在虚拟机上安装常用的病毒分析工具，如ProcessExplorer、Tcpview、 IceSword、SREng和Hijack This等，同时能熟练运用工具分析系统进程、端口和可疑文件等系统状态。
除此之外，在该部分的教学内容中还要求学生能通过搭建的病毒分析实验室对常见的病毒进行分析。 通过实际操作和分析，学生不仅具有了分析病毒的能力，而且能够将分析结果与病毒原理相对应，进一步加深对基本原理的理解。以网页木马为例，教师给出一个已经挂马的网页，学生则通过病毒分析工具分析木马的运行过程并分析出木马所利用的漏洞，最后与木马原理相对应，完成病毒样本的详细报告。
4.2.2 程序级能力培养的实践教学
对计算机病毒进行程序分析，需要运用类似于IDA的静态文件分析工具和Ollydbg等动态文件调试工具对疑似病毒文件进行分析，结合已知的计算机病毒原理，确定病毒类型及其运作过程，并以此为基础清除病毒。在实际教学环节中，为了更清晰地展示文件分析和清除的过程，我们选择运行机理较为简单的感染型病毒为案例进行分析，教师编写一个感染型病毒样本文件，学生使用文件分析工具分析样本的原理并实施清除。
5 结束语
计算机病毒课程是具有综合原理要求、丰富实践要求和熟悉操作要求的课程，要求学生从原理上掌握计算机病毒基本机理，从实践上能够运用程序分析技能对病毒程序进行分析，从操作上可以通过病毒分析工具解决出现的病毒事件。基于该课程在原理级、应用级和程序级三方面能力要求的特点，构建了面向能力培养的课程教学体系，即通过理论教学环节将病毒技术的基本原理传授给学生，满足原理级能力培养需求；通过在实践环节中搭建病毒分析实验环境，并对典型案例进行分析，掌握从应用级对病毒进行分析和防范的方法，满足应用级能力培养要求；通过对典型病毒样本的程序分析和病毒清除，掌握病毒程序的分析方法，满足程序级能力培养要求。综合上述三方面教学过程，较全面地涵盖了计算机病毒分析与防范的基本知识和技能，也为学生从事相关的行业奠定了坚实的基础。
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基金项目：
本论文得到北京信息科技大学2011年度教学改革立项（2011JGYB30）资助。
作者简介：
任俊玲（1979-），女，山西平遥人，博士，北京信息科技大学信息管理学院，讲师；主要研究方向和关注领域：智能信息处理、图像处理、信息隐藏和网络安全等。
王承权（1976-），男，山西阳泉人，硕士，中国人民解放军总政治部机关通信站工程师；主要研究方向和关注领域：通信和网络信息安全。
杨天识（1982-），男，黑龙江富锦人，硕士，中国信息安全测评中心工程师；主要研究方向和关注领域：信息系统安全评估、计算机病毒分析等。
杨威（1982-），男，北京人，学士，北京瑞星信息技术有限公司，工程师；主要研究方向和关注领域：计算机病毒分析与反病毒技术等。
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