T1GER：商业安全运营中心网络靶场练习的教学重新设计

文献标题

T1GER: An Instructional Re-Design of a Cyber Range Exercise in a Commercial Security Operations Center

出版信息

• 主题领域: 安全运营中心（SOC）中的网络安全培训教学设计。
• 关键词: 网络靶场、教学设计、SOC培训、一级分析员、学习管理系统、认知负荷、学习动机、网络安全教育、随机对照试验、威胁分析。

背景与问题

• 问题/挑战: 许多网络靶场练习注重技术真实性，但缺乏有效的教学设计，导致学员，尤其是初级一级分析员，出现认知过载和学习效果不佳。
• 重要性: 有效的培训对于解决网络安全人才短缺问题至关重要，同时确保SOC能够高效检测和缓解网络攻击。
• 动机与相关研究: 之前的研究提出了针对网络靶场的教学改进措施，例如反馈和结构化场景，但这些努力通常集中于孤立元素，缺乏在真实SOC环境中的实证验证。本研究旨在通过在商业SOC环境中整合并评估全面的教学设计原则来弥补这些空白。

解决方案

• 提出的方法: 一级网络靶场练习教学重设计（t1ger），一种增强型学习管理系统（LMS），用于网络靶场练习，集成了结构化反馈、程序性脚手架和竞争元素。
• 创新点:
  1. 将任务特定提示和脚手架直接嵌入LMS中，以减少对培训师的依赖。
  2. 提供即时任务级反馈及解释，以提高学习准确性。
  3. 通过评分系统和排行榜引入游戏化元素，增加参与度。
  4. 在保留原始网络靶场技术真实性的同时改进教学设计。
• 流程与关键技术:
  1. 分析合作SOC使用的现有LMS中的不足。
  2. 将教学设计原则（如脚手架、反馈、竞争）应用于t1ger LMS。
  3. 对144名参与者进行随机对照试验，比较t1ger与原始LMS。
  4. 使用验证过的心理测量工具和绩效指标评估学习体验、知识成果和培训效率。

结果

• 具体发现:
  • 使用t1ger的参与者报告更高的学习动机（M = 3.71 vs. 3.33, p = 0.001）和更低的认知负荷（M = 3.49 vs. 3.01, p = 0.001）。
  • t1ger组的培训完成率更高（86% vs. 69%, p = 0.024）。
  • t1ger组的参与者完成培训的时间更短（64.92 vs. 73.37分钟, p < 0.001）。
  • 两组在所有类别的知识成果上表现相当。
• 相较基线的优势:
  • 改善学习体验（动机和认知负荷）。
  • 提高培训效率（完成率和时间）。
  • 在不影响学习成果的情况下减少对培训师的依赖。
• 实验/评估:
  • 对来自两所欧洲大学的144名参与者进行随机对照试验。
  • 评估指标包括学习动机、认知负荷、知识成果（TAP、SIEM、场景特定和一般警报调查）、培训完成率和时间。
• 局限性与未来工作:
  • 仅限于一个SOC场景（log4j漏洞）；对其他SOC和场景的普适性需要进一步探索。
  • 未评估学习成果的长期保持效果。
  • 未来工作可以探索将教学设计原则应用于其他SOC任务，生成定制场景，并整合基于AI的对抗伙伴。

总结

t1ger LMS针对网络靶场练习的重设计显著提高了一级SOC分析员的学习动机，降低了认知负荷，并提升了培训效率，同时未影响知识成果。通过嵌入脚手架、反馈和游戏化等教学设计原则，t1ger减少了对培训师的依赖，增强了SOC培训的可扩展性和可复制性。这些发现突显了跨学科方法在变革网络安全教育和解决SOC人才挑战中的潜力。未来研究可以扩展这些原则在其他SOC任务中的应用，并探索长期学习影响。