实验室的计算机病毒防御策略研究

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摘 要 为了减轻实验室计算机病毒的危害，从计算机病毒的工作原理出发，提出了切断计算机病毒生命周期的方法。通过依靠计算机技术分别对病毒设计阶段、传播阶段和运行阶段实施防御机制。实践证明，实验室计算机病毒平均概率下降23%，计算机正常工作时间提高25%。

关键词 计算机病毒 防御机制 安全教育

中图分类号：TP309.5 文献标识码：ADOI：10.16400/j.cnki.kjdkz.2015.07.086

Study Defense Mechanism of Computer Virus in Lab

CHEN Hong， YANG Weiwei， SHI Jiankun， LIN Weiqiang

（College of Electrical Engineering， Zhejiang University， Hangzhou， Zhejiang 310027）

Abstract In order to reduce the harm of the computer virus， the proposal is presented to cut off the computer virus" lifecycle based on the working principles of the computer virus. The effective strategy is to implement the defense mechanism during the design stage， the propagation phase and the operation phase with the safety education， which demonstrates it is effective to reduce the average probability of poisoning about 23% and the percentage of working hours is improved 25% in lab of universities and colleges.

Key words Computer Virus; defense mechanism; safety education

0 引言

如果说计算机技术是推动人类社会进步的先进生产力，那么计算机病毒就是计算机技术发展中出现的“不受欢迎”的附属品。计算机病毒原指能够破坏计算机功能或者毁坏数据，影响计算机使用并能够自我复制的一种计算机指令或程序代码。Internet信息传输的便捷性以及计算机软硬件系统的设计漏洞，为计算机病毒演化提供了物质基础。网上的资源不断地增加，也使得计算机网络安全问题显得日益突出。

高等学校的根本任务是培养具有创新精神和实践能力的高级专业人才，发展科学文化，促进社会主义现代化建设，为此必须为学生提供一个安全的学习环境，实验室安全更是校园安全问题的重要部分。在许多课程教学中，软件模拟电路设计、工业工程模拟、仿真运行等等都需要实验室计算机的安全运行，因此实验室的计算机病毒防御愈来愈成为高校实验教学的重要工作。为了有效防御计算机病毒，维护实验室计算机的安全，本文从计算机病毒的工作原理出发，根据其演化周期，切断传播途径，实现实验室计算机的安全、稳定、可靠运行。

1 计算机病毒

1.1 计算机病毒的工作原理

随着计算机技术的不断发展，计算机病毒也随之产生和发展起来了，反病毒技术也成为人们研究的计算机技术的一个重要方面。20世纪90年代，随着个人计算机的普及，普通用户也开始逐渐感受到计算机病毒的危害。计算机病毒修改宿主程序，并将自身的精确拷贝或者其演化的拷贝插入其中，从而感染该宿主程序。计算机病毒的传播和破坏过程的实现，必须依赖当前进程（即触发了病毒代码的进程）对系统中其他客体的“修改”权限。网络蠕虫的传播主要是利用操作系统或应用软件的漏洞进行传播。网页病毒是一种利用软件或系统操作平台等的安全漏洞，通过执行嵌入在网页HTML超文本标记语言内的Java小应用程序、ActiveX软件部件网络交互技术支持可自动执行的代码程序等，以强行修改用户操作系统的注册表设置及系统实用配置程序，或非法控制盗取用户文件，或恶意删除硬盘文件。垃圾邮件蠕虫病毒是利用电子邮件作为载体，通过发送未经许可的邮件传播的病毒。

1.2 计算机病毒的演化周期

计算机病毒具有演化周期。如图1所示。

图1 计算机病毒的生命周期

图2 2013年实验室计算机的中毒概率

1.3 实验室计算机病毒

实验室计算机是用于教学的实验设备之一，虽然高校实验室计算机不是社会公共网络上的设备，但是高校实验室中毒的概率仍然比较高，以某教学实验室为例，每年三月、四月、五月、六月和七月有5门课程使用计算机，统计2013年计算机中毒概率如图2所示，计算机中毒引起的运行障碍达到平均38%，严重时实验室50%的电脑都不能正常运行。

2 计算机安全的实现

要实现计算机安全，必须掌握计算机病毒运行的机理，不同种类的计算机病毒的运行各不相同。当计算机病毒获得执行机会，就可以对信息系统进行破坏，为此从安全操作系统中审查代码执行，确保可执行程序的完整性;发现完整性被破坏时，先启动恢复过程;限制进程权限，使启动的进程在最小特权，即使触发了病毒代码，破坏范围也只在有限的文件之内。计算机的网络蠕虫病毒可以通过人工检查，软件清除，给系统打补丁、升级，在网络中启动防火墙进行防御。计算机的网页病毒可以通过多层检测技术来实现防御，经过指定网页下载、病毒检测、病毒特征收集、提交免疫防护子系统和将安全的URL发送给最终接收用户。计算机的垃圾邮件病毒的防御过程采用多层检测技术。

2.1 实验室计算机病毒防御的要求

高校实验室的计算机运行特点是：教学课程很多;学生流动性大;使用时间密集。为此在计算机病毒防御方面具有自己的特殊要求：

首先要适宜于高校实验室的教学环境。高校实验室对学生开放，学生是开展实验任务的具体操作人，所以计算机病毒防御要考虑完成实验教学任务为前提条件，考虑到软件之间的兼容性，绝对不能因为安装某些防病毒软件而妨碍了学生运行实验教学软件。

其次要适宜于高校实验室的运行环境。随着计算机辅助教学的课程日益增加，计算机的使用频次也不断提高，不同课程使用不同的教学实验软件，有可能上午和下午的课程就不一样，为此病毒防御的方法必须有效维护计算机的正常工作。

最后操作和维护必须简单。每门实验课程的学生都不相同，但是实验教师有可能是同一位，对学生的要求是完成实验任务，对教师的要求是维护计算机正常运行各种教学软件，及时解决发现的问题，为此只有计算机病毒防御的方法简单易行，教师才有可能在短短几个小时解决问题、安置防御机制、安装好并确保下一个时间段的其他课程的实验教学软件的正常运行。

2.2 实验室计算机病毒防御的策略

由于高校实验室的计算机具有自己的工作特点和要求，基于计算机病毒的机理，从计算病毒生命周期出发，提出病毒设计、传播和运行阶段的实验室防御措施。

2.2.1 病毒设计阶段的防御

计算机病毒软件在设计时，是根据现有系统中的漏洞，对计算机系统进行攻击。

第一实验室必须购买正版软件安装，安装系统补丁;

第二加强学生在实验室的安全防范意识教育，不得在实验室电脑安装自带的盗版软件。从源头杜绝实验室计算机与病毒接触。

2.2.2 病毒传播阶段的防御

实验室计算机是为实验教学服务的，一旦病毒大规模爆发，正常的教学工作将受到严重影响。为此必须切断病毒传播的途径。

首先安装正版的杀毒软件，并且定期更新病毒库，及时发现病毒、查杀病毒。

其次对网络要把关，尽量减少外界上网的机会。如果有的教学需要网络连接，建立内部网络环境，一方面防止学生浏览与教学无关的网站;另一方面防止网页病毒或者蠕虫病毒等伺机入侵计算机。

第三要禁止远程操作，防止“不安全”的访问和被访问。

第四规范计算机操作，除非得到实验教师的允许，严禁相互拷贝文件，减少有害信息的传播。

第五要求学生从思想道德上认识计算机安全的重要性，毕竟实验室计算机是学生在操作的，良好的实验室工作素养将给学生奠定未来良好的职业素养，培养学生全面的实验室安全观念，是高校培养具有社会安全意识人才的基础。

图3 2013年实验室计算机的中毒概率

图4 2013年和2014年实验室计算机的正常工作时间的百分比

2.2.3 病毒运行阶段的防御

病毒运行如果还没有被发现，危害是非常严重的，不仅对实验仿真的结果造成潜在影响，而且影响运行速度，造成实验任务不能完成。为了控制病毒运行：首先及时保存数据和文件，减小损失;第二密切关注计算机的运行速度，一旦发现运行速度的改变，及时通知实验室教师清理软件，整理计算机运行环境，清除病毒;第三加强安全技术教育，使学生自觉维护计算机的正常运行，及时删除病毒文件，对已经发现病毒的存储设备要及时格式化后，才能继续使用，在学生安全教育中把防御计算机病毒作为道德规范建立起来。

2.3 计算机安全策略的实施结果

通过在实验室建立病毒设计、传播和运行阶段的防御措施，2014年的实验室计算机中毒概率平均降为14%，如图3所示。

在每年三月、四月、五月、六月和七月有5门课程使用计算机频率最高的时间里，对比2013年实验室计算机的正常工作时间，2014年实验室的情况大为改善，正常工作时间在2013年不到60%，2014年达到85%以上，提高25%，如图4所示。这充分说明实验室内实施的计算机防御策略非常有效。

统计数据和实际工作表明计算机病毒防御策略适宜于高校实验室的教学环境、适宜于高校实验室的运行环境、操作和维护简单，不但是有效减少计算机病毒在高校实验室出现的途径，而且这种安全观念的教育为培养具有技术道德规范和法制素养的合格接班人奠定了基础。

3结语

孟子曾经说：“不以规矩，不能成方圆”，计算机技术作为一种新兴生产力促进现代社会的进步，推动了工业现代化。计算技术的附属产品也获得了蓬勃发展，但是作为其中之一的计算机病毒带来的却是危害，为此必须充分认识和掌握计算机病毒的运行原理，实现趋利避害。这同时也提醒我们，任何新兴技术都需要“规矩”，需要公开的技术规范，需要公平的社会监督，需要公正、透明的法制干预。

当计算机技术成为教学的一部分，带给课堂的是丰富、生动的形式和内容;为了使学生具备步入社会的工作能力，实验室里的计算机教学软件带给学生训练创造和开拓思维的机会，因此高校实验室作为教学的重要实践场所，计算机病毒防御是非常重要的工作。本文在分析了计算机病毒机理之后，提出了在实验室环境下切断计算机病毒生命周期的策略，结合高校实验室的具体特点，实施防御机制，使计算机技术真正成为高校实验室的教学助手;结合高校教育的目标，把计算机病毒防御作为大学生安全教育的一部分，提高学生的技术道德素质，使他们在成为未来社会的建设者和领导者时，让计算机技术真正成为推动社会进步和促进人类文明发展的先进力量。

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