Raspberry Pi Programmieren und Netzwerke bauen

Transkript

1 Raspberry Pi Programmieren und Netzwerke bauen Der Raspberry Pi ist ein Mini-Computer, der ursprünglich für Schüler und Studenten gedacht ist, aus diesem Grund sehr günstig ist und nur ca. 35 Euro kostet. Dieser Mini-Computer ermöglicht den Erstkontakt zu Linux, Shell Scripting, Programmieren, Physical Computing und kann auch im Produktiveinsatz verwendet werden. Ganz nebenbei kann man mit dem Raspberry Pi viel über die grundsätzliche Funktionsweise von Computern lernen. 1 Raspberry Pi PN.key März 2016

2 Patrick Schnabel Elektronik-Kompendium.de Fachbuchautor für Elektronik und IT Dozent an der DHBW in Stuttgart Themenschwerpunkte: Einführung in die IT und Kommunikationssysteme 2 Patrick Schnabel ist ausgebildeter Kommunikationselektroniker und war mehrere Jahre bei Bosch, Avaya und der LBBW als Servicetechniker im Bereich Telekommunikation und Netze tätig. Heute ist er Fachbuchautor für Elektronik und Informationstechnik. Er betreibt dazu auch die Webseite Elektronik- Kompendium.de für Azubis und Studenten, die sich in einer technischen Ausbildung befinden. Parallel dazu ist er als Dozent an der Dualen Hochschule Baden-Württemberg in Stuttgart für die Fachrichtung Wirtschaftsinformatik tätig. Er hält dort die Vorlesungen "Einführung Rechnersysteme" und "Kommunikationssysteme". 2 Raspberry Pi PN.key März 2016

3 Elektronik-Kompendium.de ist die Webseite über Elektronik, Computertechnik, Kommunikationstechnik und Netzwerktechnik. 3 Raspberry Pi PN.key März 2016

4 Bücher Elektronik-Fibel Kommunikationstechnik-Fibel Computertechnik-Fibel Netzwerktechnik-Fibel 4 Raspberry Pi PN.key März 2016

5 Screencast Aufzeichnung von Folien und die dazugehörigen Ausführungen. Video auf YouTube. 5 Raspberry Pi PN.key März 2016

6 6 Folien als PDF-Datei und Video zu finden auf 6 Raspberry Pi PN.key März 2016

7 Der Raspberry Pi wurde ursprünglich für Bildungszwecke entwickelt, um ihn an Schulen und Universitäten einzusetzen und den Unterricht und das Studium interessanter zu gestalten. Leider befindet sich der praktische Einsatz des Raspberry Pi oder eines vergleichbaren Einplatinen-Computers in Deutschland, Österreich und der Schweiz noch in den Kinderschuhen. Hört man sich zu dem Thema um, findet man nur wenige Beispiele, die den Einsatz des Raspberry Pi im Schulunterricht, in der Ausbildung oder im Studium zeigen. 7 Raspberry Pi PN.key März 2016

8 Programmieren mit dem Raspberry Pi 8 8 Raspberry Pi PN.key März 2016

9 9 9 Raspberry Pi PN.key März 2016

10 Scratch ist eine erstmals 2007 veröffentlichte erziehungsorientierte visuelle Programmiersprache für Kinder und Jugendliche inklusive ihrer Entwicklungsumgebung und der eng verknüpften Online-Community-Plattform. hr Ziel ist es, Neueinsteiger besonders Kinder und Jugendliche mit den Grundkonzepten der Computerprogrammierung vertraut zu machen. 10 Raspberry Pi PN.key März 2016

11 Python 11 Python ist eine universelle Programmiersprache. Der Fokus liegt auf der Programmlesbarkeit. Python gilt als einfach zu erlernende Sprache, da sie über eine klare und übersichtliche Syntax verfügt. Python ist das moderne Basic mit mehr Potential. 11 Raspberry Pi PN.key März 2016

12 Grundlagen: Python Unterscheidung Python Version 2.7 und 3.x ist auf Raspbian vorinstalliert (Raspberry Pi) Verzicht auf geschweifte Klammern Programmstruktur durch Einrückungen Raspberry Pi PN.key März 2016

13 Unsere Entwicklungsumgebung IPython Notebook 13 IPython Notebook Web-Dienst zum Editieren und Ausführen von Python-Code im Browser. Python ohne Konsole im Browser ausprobieren: 13 Raspberry Pi PN.key März 2016

14 Rechts oben auf New klicken und Python 3 auswählen. 14 Raspberry Pi PN.key März 2016

15 Hallo-Welt-Einzeiler 15 Raspberry Pi PN.key März 2016

16 Mathematische Probleme lösen 16 Mathematische Probleme mit Python lösen Nicht alle mathematischen Probleme und Aufgaben lassen sich schriftlich oder per Taschenrechner lösen. Manchmal kann man sich mit einer Programmiersprache behelfen. Programmieren heisst Abläufe (Aufgaben, Prozesse) festzulegen, die anschliessend ein Computer ausführen kann. 16 Raspberry Pi PN.key März 2016

17 Aufgabe 1: Zwei mal zwei plus zwei durch zwei minus zwei Raspberry Pi PN.key März 2016

18 Wie viel ist 2 x : 2-2? Rechenregel beachten: Es gilt Punkt- vor Strichrechnung! Unter Beachtung der Zwischenergebnisse: = 3 18 Raspberry Pi PN.key März 2016

19 print ("Ergebnis:", int(2 * / 2-2) ) Kennt Python die Rechenregeln richtig? Was bewirkt int()? Quellcode für Datei: #!/usr/bin/python3 print ("Ergebnis:", int(2 * / 2-2) ) 19 Raspberry Pi PN.key März 2016

20 20 Raspberry Pi PN.key März 2016

21 21 Raspberry Pi PN.key März 2016

22 Aufgabe 2: Summe einer Zahlenfolge ausrechnen Zum Beispiel von 1 bis =? 22 Raspberry Pi PN.key März 2016

23 summe=0 for i in range (1,101): summe = summe + i print ("Die Summe lautet", summe) Einrückung von 4 Leerzeichen beachten! Quellcode für Datei: #!/usr/bin/python3 summe=0 for i in range (1,101): summe = summe + i print ("Die Summe lautet", summe) 23 Raspberry Pi PN.key März 2016

24 24 Raspberry Pi PN.key März 2016

25 Aufgabe 3: Fakultäten von 1! bis 10! ausrechnen 25 1 * 2 * 3 * 4 * * 10 =? 25 Raspberry Pi PN.key März 2016

26 fakultaet=1 for i in range (1,11): fakultaet = fakultaet * i print ("Die Fakultät von", i, "lautet", fakultaet) Beachten Sie bitte, dass print durch die Einrückung noch in die for-schleife hineingehört. Quellcode für Datei: #!/usr/bin/python3 fakultaet=1 for i in range (1,11): fakultaet = fakultaet * i print ("Die Fakultät von", i, "lautet", fakultaet) 26 Raspberry Pi PN.key März 2016

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28 Haben Sie noch eine Idee? 28 Raspberry Pi PN.key März 2016

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30 Netzwerke bauen mit dem Raspberry Pi Raspberry Pi PN.key März 2016

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32 OpenWRT Alternative Firmware für Internet-Router auf Basis von Linux und Open-Source-Treibern 32 OpenWRT gibt es auch für den Raspberry Pi. 32 Raspberry Pi PN.key März 2016

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34 Netzwerk bauen Netzwerk-Konfiguration Network Discovery Remote-Service Webserver Datei-Server (Samba) WLAN Access Point Raspberry Pi PN.key März 2016

35 Netzwerk-Konfiguration ermitteln 35 Raspberry Pi PN.key März 2016

36 Netzwerk-Konfiguration IP-Adresse Subnetzmaske Standard-Gateway DNS-Server 36 Damit ein Netzwerk-Host in einem TCP/IP-Netzwerk teilnehmen kann benötigt er zumindest eine IP-Adresse. Diese sollte zumindest im lokalen Netzwerk einmalig sein (private IPv4-Adresse). Damit eine Kommunikation ins öffentliche Netzwerk möglich ist, bedarf es zusätzlich der IPv4-Adresse des Standard-Gateways (Default-Gateway). Damit die Auflösung von Domain- oder Computer-Namen möglich ist, muss auch noch die IPv4-Adresse eines DNS-Servers. Erst mit diesen vier Angaben ist eine IPv4-Konfiguration vollständig. 36 Raspberry Pi PN.key März 2016

37 IPv4-Konfiguration ermitteln ip a ip r cat /etc/resolv.conf Bitte diese Kommandos auf der Kommandozeile zum Ermitteln der aktuellen IPv4- Konfiguration verwenden. Alternativ: ifconfig route -n 37 Raspberry Pi PN.key März 2016

38 ip a 1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00 inet /8 scope host lo valid_lft forever preferred_lft forever inet6 ::1/128 scope host valid_lft forever preferred_lft forever 2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> link/ether b8:27:eb:a0:9c:57 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet /24 brd scope global eth0 valid_lft forever preferred_lft forever inet6 2a01:1e8:e100:86be::7/64 scope global valid_lft forever preferred_lft forever inet6 fe80::ba27:ebff:fea0:9c57/64 scope link valid_lft forever preferred_lft forever 38 Raspberry Pi PN.key März 2016

39 ip r default via dev eth /24 dev eth0 proto kernel 39 Raspberry Pi PN.key März 2016

40 cat /etc/resolv.conf # Dynamic resolv.conf(5) # DO NOT EDIT THIS FILE BY HAND # YOUR CHANGES WILL BE OVERWRITTEN nameserver Raspberry Pi PN.key März 2016

41 Network Discovery Alle genutzte IPv4-Adressen im gleichen Netz ermitteln. 41 Alle genutzte IPv4-Adressen im gleichen Netz ermitteln. Es geht um die Fragestellung, Welche Geräte sind im lokalen Netzwerk aktiv?. nmap oder arp-scan 41 Raspberry Pi PN.key März 2016

42 sudo apt-get install nmap sudo nmap -sp /24 -og - sudo apt-get install arp-scan sudo arp-scan -vn -I eth /24 sudo arp-scan -vn -I eth /24 grep b8:27:eb 42 Um sich einen Überblick über alle im lokalen Netzwerk befindlichen IP-Hosts zu machen sollen Sie Tools ausfindig machen, mit denen Sie alle verwendeten IP- Adressen im lokalen Netzwerk herausfinden können. 42 Raspberry Pi PN.key März 2016

43 Network Discovery mit ip ip -4 n ip -6 n 43 ip ist leider nicht sehr gründlich. 43 Raspberry Pi PN.key März 2016

44 Remote-Service Zugriff aus der Ferne auf einen anderen Computer 44 Mehrere Lösungen: SSH (Konsole, Kommandozeile) VNC (Sitzung/Session) X11VNC (Display-Sharing) RDP (Windows) 44 Raspberry Pi PN.key März 2016

45 Remote-Service mit SSH Windows: PuTTY Linux: Kommandozeile Mac OS: Kommandozeile Raspberry Pi PN.key März 2016

46 ssh ssh Standard-Passwort: raspberry Achtung: Passwort muss blind eingegeben werden. 46 Achtung: Passwort muss blind eingegeben werden. Blind bedeutet, dass die Tastatur-Eingabe nicht sichtbar ist. 46 Raspberry Pi PN.key März 2016

47 Webserver Raspberry Pi PN.key März 2016

48 Auf der Kommandozeile des Raspberry Pi eingeben: sudo apt-get install lighttpd sudo service lighttpd status Im Browser des Clients eingeben: Raspberry Pi PN.key März 2016

49 Vielen Dank 49 Raspberry Pi PN.key März 2016

50 Kontakt Noch mehr Ideen und Informationen: Screencast + Folien + Notizen: 50 Raspberry Pi PN.key März 2016