當前位置：安全 → 應用案例 → 正文

全球疫情下“走出去”的中國教育行業如何保證教育連續性

責任編輯：zhaoxiaoqin 作者：馬俊 |來源：企業網D1Net 2020-05-09 15:53:55 本文摘自：Akamai大中華區企業事業部

隨著新冠肺炎疫情在世界多地的持續蔓延，全球已有191個國家相繼關閉學校，直接影響15億學生和6300萬教師[1]。為了確保疫情期間的教育連續性，絕大多數國家正在通過數字化技術開展遠程教學和辦公。在中國，教育部也已于一月末下發“利用網絡平臺，‘停課不停學’”的通知，以期學校和教育機構通過此次疫情展現“互聯網+教育”的重要成果應用。誠然，在教育部2018年制定的《教育信息化2.0行動計劃》下，近幾年中國教育行業明確了IT建設方向，各級學校和培訓機構在數字化轉型的進程上取得了長足進展。然而，突如其來的疫情對整個行業的教育連續性仍是考驗重重。由于學生的學習和教師的工作被一窩蜂轉移到線上，措手不及的在線需求讓整個行業面臨兩個重要問題。

首當其沖的是巨大的流量激增。來自全國乃至全球不同地區的流量在同一時間訪問學校的在線教學系統和平臺，給帶寬等IT基礎設施帶來洪水猛獸般的壓力。數據顯示，某中國領先教育學習平臺的日均活躍用戶規模在春節后比平日增長了200%[2]。另一方面，疫情期間的社交隔離導致網絡攻擊量增加。更多的在線時間和賬戶為攻擊者帶來了更多的攻擊目標和機會，而肆意傳播的恐慌和謠言也成為了滋生釣魚軟件的溫床。Akamai研究發現，今年一季度的網絡攻擊數量有增無減，其中最大的一起DDoS攻擊規模超過400 Gbps。而對于教育行業而言，在本就惡劣的環境下，通過不同網絡連接環境和終端設備訪問教學系統的學生和老師更是令學校和教育機構的網絡安全防護雪上加霜。

互聯網為疫情下的教育行業帶來生的希望，雖然國內疫情形勢已趨于平穩，但對于那些擁有海外教師和學生的學校和教育機構而言，如何在全球疫情蔓延的情況下，借互聯網之機保證教育和運營連續性不受影響，仍然任重而道遠。就此，中國“走出去”的學校和教育機構須重點關注以下三個方面。

面向全球招生，網絡性能是關鍵

最近的官方數據顯示，2018年共有來自196個國家和地區的超過49萬名各類外國留學人員在中國學習[3]。而隨著《留學中國計劃》的實施，2020年，中國將成為亞洲最大的留學目的地國家，在華留學生總數欲達50萬[4]。目前春季學期已經過半，國內的一些高校等教育機構正在接收國際學生的秋季入學網上申請。對于這些學校而言，官方網站是對外宣傳、吸引海外申請者的有效“門面”。一項研究表明，國際學生更可能通過瀏覽學校官網來決定是否申請，而高達50%注冊的國際學生甚至僅通過瀏覽學校官網就決定注冊[5]。因此，這就意味著學校網站必須要時時為分散在世界各地、使用各種訪問設備的申請者提供順暢、及時響應的使用體驗。

但要做到這點，學校就必須在世界各地部署足夠多的服務器，這顯然在時間和費用上，學校均負擔不起。即使能夠做到，Web性能、可靠性和可擴展性也無法確保達到所需水平，這是因為全球范圍內的上萬家互聯網服務提供商是造成終端用戶性能瓶頸的“罪魁禍首”。這些提供商相互獨立，但互聯網的路由和傳送協議——邊界網關協議(BGP)和傳輸控制協議(TCP)與Web核心傳輸協議(HTTP)的交互方式并不能對通信流進行最佳的路由。此外，邊界網關協議和傳輸控制協議通常不能找到并將通信流繞過那些因為全球性災難事件導致的擁堵和限流地點。因此，當海外的請求訪問校內或國內的數據中心時，它會“跋山涉水”從千里而來，從而導致申請者遇到頁面無法實時打開的情況。

為了避免上述情況，學校等教育機構應在當前這一特殊時期借助已在全球搭建好眾多網絡節點的CDN云服務。具體而言，CDN將網站內容直接緩存到其全球服務器中。由于服務器覆蓋到全球各個角落，申請者無論身處何地，都會有距離他位置最近的服務器為其提供事先緩存的內容，因此CDN可以克服互聯網的先天低效性、把網站和應用程序的內容更快和更可靠地交付至申請者處。通過部署CDN，學校等教育機構亦可卸載帶寬、硬件、軟件以及節省基礎設施的高昂費用。

遠程訪問資源，安全防護最重要

伴隨疫情在全球的不斷蔓延，網絡攻擊黑手也逐步伸向世界各國，越來越多的APT組織、黑產團伙等網絡犯罪分子正在頻繁地利用疫情熱點來發起攻擊活動，其中不乏以針對中國地區科研教育領域為主的進攻。就在三月，Akamai觀察到DDoS的日均攻擊量增加20%。而除了這種可以使網站癱瘓的流量型攻擊外，互聯網上還有相當多的應用層攻擊，其中近三分之二為能夠竊取數據和篡改網站的SQL注入攻擊[6]。

疫情期間，國內絕大多數學校已采取遠程模式以保證正常教學工作的進行。對于“走出去”的教育機構而言，分散在世界各地的教師和學生需要頻繁遠程訪問學校的內部系統，從而完成資料查閱、作業提交、科學研究、課程選擇等必要活動。一般學校和教育機構會采用VPN接入方式進行內部應用系統加密、訪客身份驗證和控制。從技術角度看，VPN架構是通過控制防火墻把學校的網絡系統分為內、外兩個部分——認定內網為安全域，外網(互聯網)為不安全域，從而針對訪客的所有安全控制均發生在防火墻和VPN的端口開放位置。認證一經通過，任何人即可訪問內網應用和數據。然而，在網絡環境“苦雨凄風”的當下，內部人員訪問設備的復雜性以及機構應用環境的復雜性為攻擊者帶來更多的攻擊面，攻擊者不僅會輕而易舉地利用內部人員的遠程訪問漏洞，在不經意間把惡意程序注入到內網，最終造成數據泄露等安全威脅，還可對VPN服務器發起DDoS攻擊，通過耗盡資源致使服務器崩潰。

針對這種情況，學校等教育機構應使用“零信任網絡訪問”模式。該模式也稱為軟件定義邊界，相當于一位信任中間人來調和應用和用戶間的連接。它在默認情況下不信任內、外網絡的任何訪客，而是基于身份以及諸如時間、地理位置和訪問設備的屬性和環境來動態授予訪問權限，并根據訪客身份的不同授予不同的內容訪問權限，從而達到將應用程序從公眾視線中移除、大幅減少攻擊面的效果。此外，目前的一些零信任網絡訪問解決方案還支持多因子驗證，諸如短信、郵箱等一次性驗證碼可以進一步幫助教育機構管理訪客身份、記錄所有訪問活動。

遠程視頻教學直播順暢成癥結

疫情期間，直播成為了中國“停課不停學”號召下的重要教學方式，與錄播教學相比，直播旨在更好滿足師生課上實時互動的即時性需求。然而，現實總是比理想更骨感。大量的學生和教師在相似時段進行直播以及不同的網絡接入環境導致教學畫面的延遲、緩沖和失真經常出現，而網絡卡頓已成為困擾中國教師直播教學的主要問題[7]。直播流暢度與授課效果息息相關，Akamai和Sensum的研究發現，不管內容吸引力如何，頻繁緩沖等低質量的傳輸過程會使觀眾從能夠激發情感的故事情節中脫離出來、作出消極反應;這些糟糕的體驗會使消極情緒增加16%、參與度下降近20%[8]。

三月末，中國教育部也要求各地各校做好境外來華留學生網上授課等線上教學活動。不過，由于傳輸距離更遠、網絡環境更為復雜，針對海外學生的教學直播更容易出現網絡擁堵、延遲和丟包等現象。因此，學校等教育機構可以在準備階段使用情境感知編碼解決方案來優化針對目錄中每一個標題的比特率階梯，在直播階段通過清單操縱(manifest manipulation)來降低峰值帶寬，以及使用構建到視頻播放器中的高級邏輯來增加比特率[9]。當然，更簡單的方法是尋求針對直播流媒體的邊緣計算解決方案。具體而言，當觀看教學直播的學生數量瞬時增多時，直播平臺的主站數據中心會承受非常大的計算與帶寬壓力，這時距離發出請求學生最近的邊緣服務器便會分擔壓力。此外，當學生請求一個在線視頻文件時，距離最近的邊緣服務器會進行處理，從而避免長路徑的訪問傳輸引起的視頻延遲、卡頓等不良狀況。

另一方面，很多直播課程是學校等教育機構的精品或獨家內容，但當前盜版犯罪分子正以此牟利，使用包括憑證共享(credential sharing)或鏈接共享(link sharing)、重新編碼器(re-encoder)和流媒體劫持工具(stream ripping tool)等高級盜版工具偷取內容并重新發布。因此，教育行業還應通過用戶身份驗證、非法訪問撤銷和內容加密來防止內容被盜，通過使用水印解決方案檢測原始語境泄露來保護訪問，以及通過使用傳輸層安全協議對傳輸的數據進行加密來確保跨內容傳遞路徑的通信安全。

人無遠慮，必有近憂。世衛組織最新指出，新冠肺炎大流行遠未結束。在有效藥物和防治方法出現之前，疫情的發展不可預測，或許目前的遠程教學和工作方式將成為一種新常態。“走出去”的中國教育行業應在此次全球疫情中順勢而為、化危為機，盡早借科技之力將數字化教學升入新階段，以在任何情況下都能保持教學活動連續、穩定、安全的運行。

馬俊