前言

1. 写作背景

随着网络技术的飞速发展，网络攻击手段日益多样化、智能化，计算机网络安全面临着前所未有的风险。攻击者利用自动化工具，以更快的速度、更复杂的组合发起攻击，使得网络安全形势愈加严峻。安全漏洞频发、防火墙防护压力增大、攻击目标转向基础设施等问题，对网络安全管理与维护人员提出了更高的要求。面对严峻的网络安全形势，我国迫切需要培养大批高素质的网络安全人才。高等学校信息安全专业本科生培养方案亟须改革，以适应不断变化的网络安全形势。新形势下，高等学校信息安全专业人才应具备扎实的理工基础，掌握信息科学和管理学知识，系统学习信息安全与保密专业知识，并具备较强的实践能力和创新能力。学校要通过设置充足的实践学时，培养学生将理论知识应用于实践的能力，为我国网络安全事业培养高素质人才。

数字化转型加速了网络安全威胁的发展，对具备网络攻防能力的网络安全人才的需求也随之急剧增长。网络安全实验教程作为培养这类人才的重要途径，其作用越发凸显。一方面，企业迫切需要网络安全人才来应对日益复杂的威胁；另一方面，网络攻击手段不断翻新，对实验教程提出了更高的要求。实验教程应紧跟技术发展，提供更多贴近实际应用场景的实验内容，培养学生解决实际问题的能力。随着在线教育和人工智能技术的兴起，网络安全实验教程呈现出新的发展趋势： 互动性的增强、个性化学习的普及、云端实验环境的应用和智能化辅助的推广。这些趋势不仅能满足不同学习者的需求，还能提高其学习效率，为培养高素质网络安全人才提供有力支持。知行实验室虚拟网络云平台为网络安全实验提供了便捷高效的环境。学生无须搭建烦琐的实验环境，可以将更多精力投入实验操作中，从而更好地锻炼实践能力。基于知行实验室虚拟网络云平台开发网络安全实验项目并编写配套教程，具有重要的意义和价值。

本书的编写思路是： 充分考虑当前网络安全领域的发展趋势，以知行实验室虚拟网络云平台为依托，构建了一个生动、高效的实验教学环境。根据网络安全的体系结构，科学合理地设计了实验内容，并选取了最具代表性的工具和技术。通过基础实验和拓展实验的结合，不仅满足了网络安全实验教学大纲的要求，还为学生提供了深入探索网络安全知识的机会。网络监听和协议分析是网络安全工程师必备的技能。通过对网络流量的捕获和分析，网络安全工程师可以发现潜在的网络攻击、识别网络故障、优化网络性能。本书特别加强了网络监听和协议分析实验的比重，通过Wireshark等专业工具，引导学生深入学习网络协议的结构和工作原理，掌握数据包捕获、过滤和分析等技术。

本书不仅为高校“网络安全”课程提供了优质的实验教材，也为企业的人才培养提供了系统的解决方案。通过本书的学习，学生和从业者可以更全面地掌握网络安全的基本原理和技术，提升自身的综合素质和竞争力。

2. 本书特点

本书紧密结合了当前网络安全形势和人才需求，注重理论与实践的结合，着力培养学生的创新能力和解决问题的能力。本书具有以下特点。

（1） 引入知行实验室虚拟网络云平台，提供稳定便捷的虚拟实验环境。虚拟网络云平台提供了丰富的实验软件和资源，运行稳定，操作简便。学生可以随时随地进行实验，摆脱了场地和时间的限制，大幅减少了搭建和维护实验环境的精力，从而将更多的精力投入实验学习中，提高了实验效率和教学质量。

（2） 引入最新的网络安全工具和技术，实验案例丰富，指导细致。实验内容涵盖了网络安全基础知识、网络基础命令、网络攻防等多个方面。通过大量的实验截图和详细的指导，帮助学生快速入门并全面掌握网络安全体系。

（3） 设置灵活的实验内容和合理的难度，满足个性化学习需求。实验难度按照认知层次，由浅入深地设计，包含基础实验、实验测试、扩展实验和思考题等多个层次。学生可以根据自身情况，循序渐进地完成实验，也可以选择感兴趣的实验内容进行深入学习，实现个性化学习。

（4） 理论联系实际，激发创新思维。本书提供了实验项目必备的基础理论知识，包括计算机网络基础知识、密码学基础知识和网络安全基础知识等。每个实验项目都包含详尽的实验原理，引导学生在实验操作中验证理论知识，实现理论与实践的结合。同时，在实验指导中，更加注重启发学生的创新思维，通过设置开放性的思考题，鼓励学生提出自己的想法和解决方案。

3. 内容安排

本书的内容安排如下。

第1章介绍了网络安全的基本概念和发展情况。从国家战略层面，介绍了网络空间安全治理体系、黑客入侵、国内外网络安全攻防手段。从技术层面，介绍了网络安全的研究内容、体系结构、评价标准等。还介绍了计算机网络、密码学和网络安全方面的基础知识，为后续实验提供理论指导。此外，本章还介绍了网络安全研究趋势和最新技术。

第2章介绍了网络安全实验环境和实验手段。重点介绍了知行实验室虚拟网络云平台的实验环境、使用方法和实验流程。本章设置了三个操作系统命令实验项目： Linux基础命令实验、Linux网络命令实验和Windows网络命令实验。

第3章介绍了网络监听原理和网络协议分析的基本方法，介绍了Wireshark软件的基本教程，并设置了网络监听相关实验和对从数据链路层到应用层的常见协议的分析实验，具体包括： Wireshark过滤规则实验、ARP分析实验、ICMP分析实验、TCP和UDP分析实验、FTP分析实验、SMB协议分析实验、SSH协议分析实验、DNS协议分析实验、HTTP与HTTPS协议分析实验以及网络协议综合分析实验。

第4章介绍了网络扫描的原理和技术，介绍了常用漏洞扫描软件的使用方法，并设置了三个实验项目，包括Nmap网络扫描工具实验、OWASP ZAP漏洞扫描工具实验和Web漏洞扫描实验。

第5章讨论了网络安全渗透测试的相关技术，阐述了常见的网络攻击原理与检测方法，并设置了常见的网络安全渗透测试实验，具体包括： 密码破解实验、密码破解攻击检测与分析实验、SQL注入实验、SQL注入攻击检测与分析实验、网络钓鱼取证实验、DoS攻击实验以及DoS攻击检测与分析实验。

第6章介绍了防火墙的原理与技术，设置了个人防火墙和网络防火墙两类实验，具体包括： Windows防火墙配置实验、Linux防火墙配置实验和开源防火墙综合实验。

第7章介绍了入侵检测技术，重点讲述了Snort入侵检测工具的使用方法，并设置了4个入侵检测相关实验项目： Snort规则基础实验、Snort规则修复实验、Snort规则编写实验和Snort规则应用实验。

4. 致谢

首先，衷心感谢西安电子科技大学杭州研究院和哈尔滨工程大学国家保密学院的各位老师及研究生对本书的倾力支持与帮助。特别感谢李小钰、郝洪敏和王敬之等同学在实验示例代码编写、调试以及原始资料翻译整理等方面所付出的辛勤劳动。

感谢知行实验室技术研发团队提供全程技术及实验资源研发支持，以及提供本书实验所需的免费云账户资源支持。

感谢各位评阅专家对本书提出的宝贵意见，这些意见对于提升本书质量起到了至关重要的作用。

虽然作者从事信息安全实践教学多年，但是由于水平所限，书中难免存在疏漏和错误，诚恳地希望各位读者提出宝贵意见。

孙建国2026年1月