LINUX практикум. Учебное пособие СанктПетербург 2016
 Скачать 0.55 Mb.
|
|
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ УНИВЕРСИТЕТ ИТМО А.И. Спивак, О.И. Спивак, И.С. Лебедев СЕТЕВЫЕ ОПЕРАЦИОННЫЕ СИСТЕМЫ ЛАБОРАТОРНЫЙ ПРАКТИКУМ Учебное пособие Санкт-Петербург 2016 2 Спивак А.И., Спивак О.И., Лебедев И.С. Сетевые операционные системы. Лабораторный практикум. – СПб: Университет ИТМО, 2016. – 56 с Лабораторный практикум посвящен вопросам функционирования операционных систем, а также основным системным программам. Практикум предназначен для формирования у студентов навыков по эффективному применению операционных систем для решения прикладных задач. Полученные знания позволят полноценно использовать операционные системы в области обеспечения информационной безопасности. В полном объёме излагаемый материал рассчитан для подготовки студентов технических университетов по направлению: 090900 – «Информационная безопасность» и 090103 – «Организация и технология защиты информации». Рекомендовано к печати учёным советом факультета ИБиКТ от 30 сентября 2016 г., протокол №7. Университет ИТМО – ведущий вуз России в области информационных и фотонных технологий, один из немногих российских вузов, получивших в 2009 году статус национального исследовательского университета. С 2013 года Университет ИТМО – участник программы повышения конкурентоспособности российских университетов среди ведущих мировых научно-образовательных центров, известной как проект «5 в 100». Цель Университета ИТМО – становление исследовательского университета мирового уровня, предпринимательского по типу, ориентированного на интернационализацию всех направлений деятельности. Университет ИТМО, 2016 Спивак А.И., Спивак О.И., Лебедев И.С., 2016 3 Содержание Введение ................................................................................................................. 4 Структура пособия ............................................................................................... 4 Лабораторная работа №1. Базовые примитивы работы в операционной системе семейства GNU Linux. ................................................ 5 Лабораторная работа №2. Мониторинг основных показателей функционирования операционной системы. ................................................ 10 Лабораторная работа №3. Использование команд для управления основными параметрами операционной системы ....................................... 15 Лабораторная работа №4. Управление внешними устройствами в операционной системе Linux ............................................................................ 19 Лабораторная работа №5. Начальная загрузка операционной системы и периодические процессы ............................................................................... 22 Лабораторная работа №6. Сетевые средства мониторинга операционной системы Linux ........................................................................... 25 Лабораторная работа №7. Файловые системы операционных систем .... 31 Лабораторная работа №8. Менеджер томов в GNU Linux и программный RAID ........................................................................................... 36 Лабораторная работа №9. Обеспечение безопасности в среде операционной системы GNU Linux ................................................................. 39 Лабораторная работа №10. Виртуализация операционных систем в среде GNU Linux ................................................................................................. 42 Лабораторная работа №11. Написание Shell скриптов ............................... 43 Лабораторная работа №12. Утилиты мониторинга производительности в среде операционной системы GNU Linux ............. 45 Лабораторная работа №13. Работа с системой учета и регистрации событий операционной системы GNU Linux................................................. 47 Лабораторная работа №14. Использование сетевых файловых систем в операционной системе GNU Linux. ................................................................. 50 Список литературы ........................................................................................... 54 4 Введение Данное учебное пособие предназначено для бакалавров по курсу дисциплины «Сетевые операционные системы». Знакомство с операционной системой (ОС) предполагает получение навыков для работы с основными системными утилитами и знаний о возможностях их использования. Цель данного пособия показать в ходе выполнения комплекса лабораторных и практических работ как корректно и эффективно использовать различные системные программы операционных систем. Их изучение позволит эффективно использовать ОС для решение прикладных задач, а также получить дополнительных навыки по определению и устранению сбоев и неполадок в работе ОС. Лабораторные работы охватывают широкий спектр вопросов работы операционной системы, начиная от начальной загрузки, работы с процессами, памятью, дисковой подсистемой и заканчивая особенностями функционирования прикладных системных процессов таких как регистрация событий. Отдельное внимание посвящено работе операционной системы в сетевом окружении – этот вопрос охватывается аспектами настройки сетевых файловых систем и мониторингом сетевой активности. Учебное пособие будет полезно студентам для получения практических навыков работы в операционных системах Windows и GNU Linux. Полученные знания помогут студентам в освоении последующих дисциплин направления «Информационная безопасность». Структура пособия Пособие представляет собой набор лабораторных работ, которые дополняют лекционный курс по дисциплине «Сетевые операционные системы». Порядок лабораторных работ совпадает с очередностью рассмотрения тем в лекционном курсе. Каждая лабораторная работа включает в себя цель выполнения работы, теоретические сведения, охватывающие основные вопросы, знание которых необходимо для выполнения заданий лабораторной работы. После описания следует порядок выполнения лабораторной работы, где пошагово указываются действия, которые необходимо осуществить студенту. Заключительная часть лабораторной работы описывает порядок предоставления отчета преподавателю для защиты. 5 Лабораторная работа №1. Базовые примитивы работы в операционной системе семейства GNU Linux. Цель работы: Знакомство с основными принципами работы в операционной системе Linux. Теоретические сведения Операционная система Linux впервые появилась в 1991 как собственная разработка финского студента Линуса Торвальдса. Для получения более широкой сферы применения Линус изменил лицензию на GNU GPL и опубликовал исходный код, что позволяло достаточно свободно использовать операционную систему для коммерческих целей. После этого к разработке операционной системы Linux подключилось значительное число разработчиков. Торвальдс до сих пор остается координатором в разработке ядра данной операционной системы. Благодаря свободной лицензии разработчиками со всего мира написано большое число приложений, которые позволяют использовать ОС и для серверных платформ и настольных компьютеров. Некоторые особенности Linux При разработке операционной системы уделялось особое внимание ее функционированию в качестве полноценной многопользовательской системы, в которой одновременно может работать множество пользователей. Базовые функции ОС выделяются в ядро Linux, они определяют возможности по взаимодействию с аппаратным обеспечением, распределению оперативной памяти, управлению процессами, по работе с файловыми системами и т.п. Архитектура ядра на основе выделения функциональных модулей является одной из отличительных черт ОС Linux. Одновременно с доступностью исходного кода ядра это позволяет скомпилировать и скомпоновать исполняемый код ядра с включением только того функционала, который необходим в каждом конкретном случае. Доступность возможности загрузки модулей уже в процессе работы ядра обеспечивает динамическое расширение функционала ядра при такой необходимости, а также экономию памяти, когда необходимость в функции, обеспечиваемой модулем, пропала. Так как разработка ядра ведется сообществом разработчиков, необходима строгая организация процесса внесения изменений в код ядра. Весь процесс замкнут на Линуса Торвальдса, который оставляет за собой право одобрения или отклонения всех правок кода ядра ОС Linux. Основные сведения. Командный интерпретатор В данный момент времени широко распространены два способа взаимодействия с ОС: при помощи передачи команд и получения на них 6 ответов и использование графического интерфейса, где передача команд осуществляется преимущественно манипулятором-мышью, а ответы представляют собой визуальное изменение интерфейса. Изначально принятым в среде ОС Linux является использование первого из описанных методов взаимодействия. Для осуществления ОС возможности принятия команд используется специальная программа - командный интерпретатор, цель которого интерпретировать команды пользователя в конкретные действия в системе и отображать полученный результат. Экземпляр командного интерпретатора запускается для каждого пользователя и взаимодействует только с ним. В ОС Linux доступно для использования пользователями в качестве интерпретаторов несколько программ, которые имеют несущественные различия в поведении: sh, bash, ksh, zsh. Умение работать в командном интерпретаторе позволяет достаточно эффективно управлять ОС, а также использовать все ее возможности для решения прикладных задач. Команда man Интерактивная справка о системах ОС, модулях, командах и утилитах осуществляется с использованием команды man. Команды для работы в файловой системе ls - вывод на экран списка файлов и каталогов в текущем каталоге pwd - вывод имени текущего каталога cd - смена текущего каталога cp - копирование файлов и каталогов mv - перемещение и переименовать файлов и каталогов ln - создание ссылки для файла или каталога rm - удаление файлов и каталогов mkdir - создание нового каталога rmdir - удаление пустого каталога tar - утилита архивирования без сжатия find - поиск файлов и каталогов по заданным критериям gzip - утилита сжатия файлов Работа с процессами ps - отображение информации о процессах kill - посылка сигнала процессу killall - посылка сигнала всем процессам по имени программы pstree - построение дерева процессов Средства работы с сетью ping - проверка работоспособности сетевого соединения при помощи пакетов ICMP и UDP ifconfig - конфигурирование сетевых интерфейсов arp – работа с таблицей ARP 7 tcpdump - программа-сетевой анализатор traceroute - выполнение трассировки пути следования до заданного хоста netstat - информация о портах и соединениях route - работа с таблицей маршрутизации Работа с текстовыми данными cat - вывод содержимого файла на стандартный вывод more - просмотр содержимого текстового файла постранично less - просмотр содержимого текстового файла с возможностью вернуться к предыдущим страницам head/tail — отображение первых/последних несколько строк файла vi - текстовый редактор wc - подсчет количества строк, слов и символов в текстовом файле file - вывод типа данных файла diff - сравнение двух текстовых файла Работа с регулярными выражениями sed - потоковый текстовый редактор, который способен применять преобразования к последовательному потоку текстовых данных awk - обработка входного потока по заданным шаблонам grep - поиск строк согласно заданным регулярным выражениям Работа с командным интерпретатором export - определение переменных окружения set - вывод переменных окружения alias - установка псевдонима для команды <> - перенаправления ввода или вывода программы | - организация конвейера, когда вывод одной команды подается на вход другой & - запуск программы в фоновом режиме Системные утилиты uname - вывод информации о хосте uptime - время работы системы init # - переход на заданный уровень выполнения who - список активных пользователей системы reboot - перезагрузка системы shutdown - выключение системы passwd - установка/изменение пароля groupadd - добавление группы useradd - добавление учетной записи пользователя id - вывод идентификатора учетной записи пользователя mount - монтирование файловых систем 8 dmesg - вывод сообщений от ядра ОС Команды для выполнения диагностики системы vmstat - статистика использования системной памяти free - информация об используемой и свободной памяти mpstat - статистика использования процессора sar - статистика использования системных ресурсов iostat - статистика использования подсистемы ввода-вывода Работа с правами доступа chmod - изменение прав доступа к файлам и каталогам chgrp - изменения группы-владельца для файлов и каталогов chown - изменение владельца для файлов и каталогов Порядок выполнения работы В соответствии с вариантом выполнить перечисленные ниже задания. Сохранить выполненные команды и их вывод. В отчете описать команды, использованные в ходе работе и дать для них исчерпывающие объяснения. Вариант 1 1. Вывести на экран таблицу маршрутизации хоста. 2. Выяснить имя компьютера и его архитектуру. 3. Создать текстовый файл. Написать в нем три цифры 1, каждая в новой строке. Затем используя команду sed заменить цифры 1 на 3. 4. Определить шлюз по умолчанию для хоста. 5. Вывести на экран информацию о запущенных процессах в структурированном виде. Вариант 2 1. Вывести статистическую информацию о системном вводе- выводе за последние 25 секунд. 2. Выполнить перехват сетевых пакетов, имеющих тип ICMP. 3. Добавить к переменной окружения PATH путь /usr/local/bin. 4. Вывести на экран список файлов и каталогов в каталоге /var/log. упорядоченных по последней дате изменения. 5. Вывести на экран все имена пользователей из файла /etc/passwd, имена которых начинаются с ad. Вариант 3 1. Вывести рекурсивно на экран список файлов и каталогов в директории /var/log. 2. Вывести дерево процесса init. 3. Посчитать количество слов какого-либо файла. 9 4. Вывести на экран информацию о сетевых соединениях в режиме established. 5. Вывести информацию о версии ядра ОС. Вариант 4 1. Выяснить идентификатор пользователя mail. 2. Узнать список смонтированных файловых систем. 3. Вывести на экран информацию об одном из сетевых интерфейсов и узнать на какой скорости работает сетевой адаптер. 4. Установить права доступа для файла так, чтобы только владелец мог его читать. 5. Найти в сообщениях от ядра ОС упоминание о сетевом интерфейсе. Вариант 5 1. Перенаправить вывод команды, получающей список переменных окружения в файл. После этого используя команду awk вывести на экран только названия переменных. 2. Вывести содержимое таблицы ARP. 3. Определить количество запущенных процессов bash. 4. Найти все файлы в директории /var/log, имеющие расширение log. 5. Вывести на экран последние 32 строки файла. 10 Лабораторная работа №2. Мониторинг основных показателей функционирования операционной системы. Цель работы: Получение сведений об основных показателях функционирования операционных систем Windows и Linux Теоретические сведения Описание используемых в работе утилит. Для ОС Windows: Сведения о системе – Программа для отображения данных о конфигурации системы. Данные отображаются как для локального компьютера, так и для удаленного компьютера, с которым предварительно необходимо установить соединение. Запуск программы осуществляется запуском msinfo32 в «Пуск» → «Выполнить» или выполнив переход «Пуск» → «Все программы» → «Стандартные» → «Служебные» → «Сведения о системе». Диспетчер задач – программа мониторинга за активностью в ОС Windows, отображает сведения о выполняющихся процессах, используемых ресурсах и загруженности компьютера. Запуск диспетчера осуществляется при помощи одновременного нажатия комбинации клавиш «Ctrl+Shift+Esc». Системный монитор – компонент, позволяющий производить оценку производительности локального компьютера. Также можно установить соединение с компонентом, выполняющимся на удаленном компьютере и отображать данные с него. К основным возможностям можно отнести: сбор и просмотр в реальном времени информации, отражающей производительность локального или удаленного компьютеров; просмотр ранее сохраненных в журналах счетчиков данных; визуализация данных в виде графиков, диаграмм и табличного отчета; интеграция функциональных возможностей в графические объекты, поддерживающие элементы управления ActiveX, например, веб- страницы, Microsoft Word, а также другие приложения, входящие в состав набора Microsoft Office; создание страниц HTML с отчетами о производительности; создание и сохранение конфигураций параметров проведения диагностики, которые можно впоследствии использовать на других компьютерах в консоли управления MMC. Данный компонент операционной системы Windows позволяет производить оценку производительности системы и выявлять наиболее 11 загруженные элементы. Справка Windows содержит таблицу пороговых значений, которые можно использовать в процессе диагностики системы. Кроме того, начиная с операционной системы Windows 7, в состав этого компонента вошла самостоятельная ранее программа |