T1 Setup und erste Schritte

Transkript

1 Praktikum ASP Blatt 1 1 LEHRSTUHL FÜR RECHNERTECHNIK UND RECHNERORGANISATION Aspekte der systemnahen Programmierung bei der Spieleentwicklung T1 Setup und erste Schritte Arbeitsblatt 1 Um Software für das BeagleBoard xm zu entwickeln, ist eine Verbindung zu diesem sowie eine Entwicklungsumgebung und die Tools wie Compiler, Editor, etc. notwendig. Die Verbindung kann entweder direkt über ssh 1 und Kommandozeile geschehen, als auch über das ARM DS-5 Framework. Die Verwendung von DS-5 wird auf einem späteren Übungsblatt vorgestellt. Als BeagleBoard xm gibt es ebenfalls zwei Möglichkeiten: Die lokalen BeagleBoard xm s in den Praktikumsräumen 2, für die Sie die microsd-karten mit den bereitgestellten Images vorbereitet haben und eine Reihe von BeagleBoard xm s, auf die Sie im Multi-User Betrieb remote zugreifen können. Als Einstieg stellen wir auf diesem Blatt die Verwendung der lokalen BeagleBoard xm s mit Zugang über ssh vor. Auch wenn Sie später über ihren privaten Rechner auf die remote BeagleBoard xm s zugreifen, um die Übungen zu bearbeiten, sollten Sie sicher gehen, dass die lokale Variante funktioniert. Sie werden die lokalen BeagleBoard xm s spätestens für die Zeitmessungen benötigen. Verbindung zu den lokalen BeagleBoard xm s 1. Zunächst muss das auf der microsd-karte befindliche Linux auf dem BeagleBoard xm gestartet werden. Dazu sind die folgenden Aktionen nötig: a) Die microsd muss in den passenden Slot auf der Unterseite der Platine gesteckt werden. Sie fungiert als beschreibbarer Datenträger und enthält auch das Betriebssystem für das BeagleBoard xm. 1 SSH steht für Secureshell und bezeichnet ein Netzwerkprotokoll, welches unter Linux zum verschlüsselten Datenaustausch verwendet werden kann. 2 Praktikumsräume für den Studiengang Games Engineering, die mit BeagleBoard xm s ausgestattet sind: (Kein Praktikumsbetrieb, jederzeit nutzbar) und , (Lehrveranstaltungen haben Vorrang)

2 Praktikum ASP Blatt 1 2 b) Das Netzteil einstecken und den Stromstecker in die Buchse am BeagleBoard xm stecken. Das BeagleBoard xm fährt dann automatisch hoch. c) Den microusb-stecker in den vorgesehenen Slot stecken. d) Das BeagleBoard xm erscheint in der Netzwerkkonfiguration von Windows in der Systemsteuerung als Unbekanntes Netzwerk und erhält fortan die statische IP-Adresse Um den Datenaustausch zwischen dem Windowsrechner und dem Linux auf dem BeagleBoard xm zu ermöglichen, muss eine SSH-Verbindung aufgebaut werden. Unter Windows verwendet man dazu das Tool PuTTY. a) Im Konfigurationsdialog von PuTTY müssen zunächst die folgenden Einstellungen gemacht werden: IP-Addresse: Zusätzlich links unter Connection SSH X11 einen Haken bei Enable X11 forwarding setzen Optional: Die PuTTY-Session für den späteren Gebrauch speichern b) Auf Open klicken und beim erscheinenden Fenster den Hostkey annehmen 4. c) Es erscheint jetzt ein Fenster mit einer Passwortabfrage. Das Eingeben des Benutzernamens alarm zusammen mit dem Passwort alarm ist der letzte 3 Der Vollständigkeit halber: Der Windowsrechner kann vom BeagleBoard xm aus unter der Adresse angesprochen werden. 4 In sicherheitskritischen Anwendungen stellen diese sogenannten SSH-Fingerprinting-Keys die Authentizität des Verbindungspartners sicher. Ein eventueller Lauscher (Man in the Middle) wird dadurch ausgebremst.

3 Praktikum ASP Blatt 1 3 Schritt zur Herstellung der SSH-Kommunikation zwischen BeagleBoard xm und dem Windows-PC. Hiermit haben Sie eine Linux-Kommandozeile vor sich. Ihre Images für die lokalen BeagleBoard xm s basieren auf Arch Linux 5. Für die Verwendung von DS-5 (beschrieben auf späteren Übungsblättern) muss dieses Fenster im Hintergrund geöffnet bleiben! 3. Um vom X11-Forwarding Gebrauch machen zu können, muss auf dem lokalen Rechner ebenfalls eine Instanz des X-Server laufen. Wir verwenden hierfür das Programm Xming, welches über das Windows-Startmenü gestartet werden kann. (Eine eventuelle Windows-Firewall-Warnung kann in unserem Setup getrost ignoriert werden.) Somit sind alle notwendigen Konfigurationen an den Praktikumsrechnern durchgeführt. T2 Theoretische Grundlagen zu Stellenwertsystemen Füllen Sie die leeren Felder in der folgenden Tabelle. Dabei bezeichne g die Basis der jeweiligen g-adischen Darstellung Z = n a i g i i=0 g = 2 g = 10 g = 16 0x Arch Linux ARM (

4 Praktikum ASP Blatt 1 4 T3 Programmierung einer einfachen Schleife in C Ziel dieser Aufgabe soll es sein, die aus der Oberstufenmathematik bekannte Formel des kleinen Gauß mithilfe der Linux-Kommandozeile zu implementieren. Formal ist diejenige Zahl z gesucht, die sich errechnet aus: z = n = n k Für diese Programmieraufgabe soll n = 100 gewählt werden. Außerdem wollen wir die (naive) Lösung mithilfe einer Schleife implementieren. In C steht uns hierfür das for-konstrukt zur Verfügung. Nach der Berechnung soll das das Ergebnis z mithilfe der printf()-funktion auf die Konsole ausgegeben werden. Implementieren Sie das Programm mithilfe der Kommandozeile 6 (s. Blatt 1 T1). k=1 1. Loggen Sie sich mit PuTTY auf das BeagleBoard xm ein. 2. Stellen Sie sicher, dass Sie sich in Ihrem home-verzeichnis befinden: Die Ausgabe des Befehls pwd sollte Ihr home-verzeichnis /home/alarm sein. Ansonsten wechseln Sie mit dem Befehl cd /home/alarm in das gesuchte Verzeichnis. 3. Erstellen Sie einen neuen Ordner gauss_ssh: mkdir gauss_ssh 4. Wechseln Sie in das Verzeichnis gauss_ssh: cd gauss_ssh 5. Erstellen Sie die Datei gauss.c: touch gauss.c 6. Schreiben Sie Ihre Implementierung mithilfe eines Texteditors Ihrer Wahl (wir verwenden nano 7 in die Datei gauss.c: nano gauss.c 7. Kompilieren Sie Ihr Programm mithilfe des Gnu-C-Compilers: gcc -o gauss gauss.c 8. Führen Sie Ihr Progamm auf der Kommandozeile aus:./gauss 6 Wir gehen davon aus, dass Sie sich selbstständig in die Verwendung einer Linux-Kommandozeile einarbeiten können. Ein paar Basis-Befehle sind hier genannt. Verwenden Sie man <Befehl> in der Kommandozeile um nähere Informationen zu den einzelnen Befehlen zu bekommen. 7 Auf den Images sind auch vim und emacs installiert, sollten Sie diese bevorzugen.

5 Praktikum ASP Blatt 1 5 H1 ROT13 Wir wollen in dieser ersten Hausaufgabe die von Caesar verwendete ROT13-Chiffre implementieren. Bei dieser Chiffre wird der Klartext einer geheimen Nachricht verschlüsselt, indem jeder Buchstabe um 13 Stellen im Alphabet rotiert wird. Überschreitet man dabei den Buchstaben Z, so wird beim Zählen der 13 Positionen wieder beim A begonnen. Das Schema ist in der untenstehenden Grafik erläutert. A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z 1. Programmieren Sie eine Funktion void rot13(char *input) welche einen Pointer auf einen String als einzigen Parameter übergeben bekommt und den transformierten String wieder auf die Konsole ausgibt. Achten Sie auf korrekte Behandlung von Groß- und Kleinbuchstaben, sowie eventuelle in der Eingabe vorkommende Sonderzeichen. Legen Sie bei der Bearbeitung der Aufgabe den den Standardzeichensatz der englischen Sprache zugrunde (d.h. Umlaute müssen nicht beachtet werden). Rufen Sie die Funktion von der main()-funktion aus auf, und übergeben Sie das erste dem Programm übergebene Argument als Parameter für die Funktion. 2. Welche Bedeutung hat der Umstand, dass keine Unterscheidung in zwei Funktionen rot13_encrypt und rot13_decrypt erfolgt ist? Welche Rolle spielt der Begriff Involution dabei? Entschlüsseln Sie mit diesem Wissen (und Ihrem Programm!) die folgende geheime Botschaft (es handelt sich dabei um ein Pangramm): Wrqre jnpxrer Onlre iregvytg ordhrz mjb Cshaq Xnyofunkra. 3. Würden Sie rot13 zur Verschlüsselung Ihrer persönlichen Daten verwenden? Was sind Ihrer Meinung nach Stärken und/oder Schwächen dieses Verschlüsselungsverfahrens? Anmerkung: Teil der Hausaufgabe ist es auch, sich mit den Basiskonzepten der C- Programmierung unter Linux vertraut zu machen. (Datentypen, Schleifen, if-konstrukte, Arrays, einfache Pointerarithmetik, sowie die Standardbibliothek). Es besteht keine Verpflichtung, diese Hausaufgaben abzugeben. Sie dienen lediglich der Übung und werden in der folgenden Tutorstunde besprochen.