Technische Praxis der Computersysteme I 2. Vorlesung

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1 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Technische Praxis der Computersysteme I 2. Vorlesung Bernhard Lamel Universität Wien, Fakultät für Mathematik WS 2007

2 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Outline 1 Umgang mit Dateien 2 Dateinamen 3 Shellvariablen 4 Umleitungen

3 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Dateien bewegen mv source target move-bewegt das File von der Quelle zum Ziel (so benennt man Dateien auch um!) cp source target copy-kopiert die Quelle zum Ziel (legt eine neue Datei mit demselben Inhalt an) rm target remove-löscht das Ziel (eigentlich: löscht den harten Link mit Namen target)

4 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Links ln [-s] source target harter Link: direkter Verweis auf schon vorhandene Datei; ist an Partitionsgrenzen gebunden. symbolischer Link: Textverweis auf einen Pfad; ob unter dem angegebenen Pfad tatsächlich eine Datei zu finden ist, ist eine andere Frage. broken (dangling) Link: symbolischer Link mit nichtexistentem Ziel Löschen einer Datei: passiert, wenn letzter harter Link entfernt.

5 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Rechte Die Rechtemaske gibt die Rechte für den Besitzer, den Gruppenbesitzer und alle anderen an, und zwar für Lese-, Schreib-, und Ausführungsrechte: rwx------: 700, Besitzer darf alles, andere nichts rw-r-----: 640, Besitzer darf lesen und schreiben, Gruppenbesitzer lesen, andere nichts rw-r--r--: 644,

6 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Versteckte Dateien Dateien, deren Namen mit. beginnen, sind versteckt: Versteckte Dateien werden nicht gelistet Listing von versteckten Dateien mit ls -a oder mit ls.*

7 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Wildcards Die Shell bietet Sonderzeichen, die es ermöglichen, Muster für Dateinamen anzugeben: * jede beliebige Folge von Zeichen? ein beliebiges Zeichen [abcde] eines der angegebenen Zeichen [a-z] ein Kleinbuchstabe Jede [A-Z] ein Grossbuchstabe [4-6] eine Ziffer zwischen 4 und 6 [ˆA] jedes Zeichen ausser A Kombination ist möglich. Getroffen werden existierende Dateinamen, die das Muster erfüllen. a{b,c,d}e wird zu abe ace ade (auch wenn es diese Namen noch nicht gibt)

8 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Escaping Wenn man ein Sonderzeichen (wie *?/[] $) weitergeben will bzw. textual verwenden will, so muss man sie entsprechend schützen: \ schützt das folgende Zeichen " schützt alle Zeichen ausser "$ (und dem Backslash... wann?) schützt alle Zeichen (ausser ) Kommandoersetzung

9 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Dateien finden find path -name "Name" Findet die Dateien mit dem angegebenen Namen, ausgehend vom angegebenen Pfad. Möglich ist die Suche nach Dateien, die vielfältige Kriterien erfüllen. Wildcards dürfen verwendet werden entsprechend schützen!

10 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Setzen und lesen foo=bar setzt den Wert der Variablen foo auf bar $foo wird durch den Wert der Variablen mit Namen foo ersetzt echo $foo gibt den Wert der Variablen foo aus export foo=bar wird an Subshells weitergegeben

11 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Was sind eigentlich foo und bar? Webtipp: (bitte, auf das Datum des RFCs achten!) RFCs: Request for Comments, darin werden Internetnormen festgelegt Noch ein nettes RFC zur Erholung:

12 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Wichtige Systemvariablen PATH TERM USER SHELL PWD HOSTNAME OSTYPE UID... Welche Variablen sind gesetzt? SET

13 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Standard File Deskriptoren Mit jedem Prozess sind 3 Standard Ein-/Ausgabekanäle verbunden: STDIN 0 Standard Input (Keyboard) STDOUT 1 Standard Output (Terminal) STDERR 2 Standard Error (Terminal)

14 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Umleitungen > leitet Standardausgabe um < leitet Standardeingabe um 2> leitet Standardfehler um >> anhängen statt überschreiben 2>&1 Standardfehler auf Standardausgabe umleiten Umgelenkt werden kann auf jedes beliebige File (also auch auf andere Geräte, zb /dev/null)

15 Umgang mit Dateien Dateinamen Shellvariablen Umleitungen Pipes Wird die Standardausgabe eines Prozesses auf die Standardeingabe eines anderen Prozesses umgelenkt, so spricht man von einer Pipe. Die Syntax dafür ist kommando1 kommando2... kommandon

16 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Technische Praxis der Computersysteme I 3. Vorlesung Bernhard Lamel Universität Wien, Fakultät für Mathematik WS 2007

17 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Outline 1 Grundlegende Informationen 2 Umgang mit Textdateien 3 Schleifen und Kontrollstrukturen

18 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Wichtige Systeminformationen date Systemzeit und Datum (Zeit setzen darf nur Root) uptime Zeit, wieviele User, Load Averages hostname Hostname der Maschine uname Systeminformationen (Betriebssystem-Art, Kern,... ) top Prozessstatistik, Aktivitätsanzeige free Freier Speicher who Wer ist eingeloggt w Wer tut was whoami Selbstfindung last Letzte logins

29 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Nochmal zur Hilfe man chapter entry Zeigt den Eintrag im gewählten Kapitel an. Verwendet als Pager standardmässig less: less - Wichtige Tasten SPC /ausdruck n N q nächste Seite sucht nach ausdruck (wird hervorgehoben) nächster Treffer voriger Treffer beenden

35 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Wichtige Steuerbefehle <CTRL-c> <CTRL-d> <CTRL-s> <CTRL-q> <CTRL-u> <CTRL-l> <CTRL-a> <CTRL-e> Abbruch und Rückkehr zur Shell exit stoppt Output gibt Output wieder frei löscht Zeile löscht Schirm, Prompt wieder links oben Cursor am Anfang der Zeile Cursor am Ender der Zeile

44 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Jobkontrolle Normalerweise: Kommando wird ausgeführt, blockiert Ein- und Ausgabe, bis es fertig ist. Jobs im Hintergrund ausführen kommando & führt das Kommando im Hintergrund aus (PID wird angegeben). Wenn Ein-/Ausgabe notwendig: wird angehalten. jobs fg bg <CTRL-z> Aktuelle Jobs anzeigen Stellt Job in den Vordergrund Stellt Job in den Hintergrund hält aktuelles Kommando an

45 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Was ist das? Wo ist das? which ls whereis ifconfig type ls file bild.jpg wo im Pfad wo (nicht notwendigerweise im Pfad) Shell-builtin oder nicht Was für eine Art File ist das?

46 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Aliase und Funktionen alias Kürzel für oft benutzte Befehle alias ll= ls -l setzt ein Alias für ein langes Listing. alias ll= ls -l color=auto Alias für langes Listing mit Farbe. Funktionen nehmen Argumente gruessmich() { echo hallo ; } gls() { ls grep $1 ; }

47 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Gruppierung von Befehlen Mehrere Befehle können durch ; getrennt werden { stuff; } wird in aktueller Shell ausgeführt ( stuff ) wird in Subshell ausgeführt

48 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Ausgabe cat file1...filen Concatenate gibt den Inhalt der Dateien file1,...,filen hintereinander aus. Achtung bei Dateien die Sonderzeichen beinhalten (zb Binärdateien)! tac file1...filen Wie cat, nur umgekehrt. Frage: Gegeben 2 Files file1, file2, erstelle ein File file3, dessen Inhalt der Inhalt von file1 gefolgt vom Inhalt von file2 ist.

51 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Anzeigen Beliebte Pager: more, less. Bedienung wie in den manpages. Lange Listings durchblättern ls -l more Liste von aktuellen Mounts durchschauen mount more Man kann dann auch suchen, u.s.w.

52 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Modifizieren Ausschneiden von Spalten: cut cut -d; -f2,3 file Gibt das 2. und 3. der durch Strichpunkte getrennten Felder in jeder Zeile aus. Zusammenfügen von Spalten: paste paste file1 file2 Fügt die erste Zeile von file2 an die erste Zeile von file1 an, u.s.w. tr string1 string2 file Ersetzt die Zeichen in String1 durch die Zeichen in String2 (Zeichen für Zeichen)

53 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Suchen: Reguläre Ausdrücke Einfache Atome. ein Zeichen ˆ Zeilenanfang $ Zeilenende [abc] eines der Zeichen a,b,c [ˆabc] jedes andere Zeichen ausser a,b,c Einfache Modifikatoren * beliebig viele Wiederholungen \+ 1 Wiederholungen \{m,n} mindestens m, maximal n Wiederholungen

54 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Reguläre Ausdrücke Gruppen und Referenzen Gruppen werden in  eingeklammert. \1 referenziert die erste, \2 die zweite, u.s.w. Gruppe (man zählt geöffnete Klammern, von links beginnend) grep Nach regulären Ausdrücken suchen grep regexp [file] Sucht nach dem regulären Ausdruck in file (oder STDIN). Ausgegeben werden Treffer, d.h. Zeilen, die den Ausdruck erfüllen (an irgendeiner Stelle). -v invertiert die Suche (gibt NICHT-Treffer aus)

55 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Die for Schleife for var in liste; do stuff; done Für jeden Eintrag in der Liste werden die angegebenen Kommandos ("stuff") ausgeführt. Einträge werden durch Leerzeichen getrennt (bzw durch den Inhalt der Variablen IFS) Die Variable var hält den jeweiligen Eintrag als Inhalt. Beispiel Erzeuge files mit den Namen file1,...,file99. seq 1 99 gibt die Zahlen von 1 bis 99 aus.

56 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Der Exit-Status Jedes Kommando gibt einen Exit Status (eine Zahl zwischen 0 und 255) zurück: Status Bedeutung 0 Erfolgreich beendet Gescheitert; siehe man-pages Der Exit Status des letzten ausgeführten Befehls befindet sich in der Variablen $?. true hat Exit Status 0 false hat Exit Status 1 exit 183 beendet mit Exit Code 183

57 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Die while und until Schleife while condition; do stuff; done Die Bedingung ist jedes beliebige Shell-Kommando; die Schleife wird abgearbeitet, solange die Bedingung erfüllt ist, d.h. ihr Exit-Status gleich 0 ist. until condition; do stuff; done Die Schleife wird abgearbeitet, bis die Bedingung erfüllt ist, d.h. solange ihr Exit-Status ungleich 0 ist.

58 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Tests test, [ Klassische Bedingungen (Gleichheit, groesser, kleiner, u.s.w.) werden mit Hilfe des Befehls test bzw. [ durchgeführt. Einige Tests für Strings und Dateien [ S1 = S2 ] Strings ident [ S1!= S2 ] Strings nicht ident [ -e D1 ] Datei D1 existiert [ -f D1 ] D1 ist ein gewöhnliches File [ -d D1 ] D1 ist ein Directory [ D1 -nt D2 ] D1 ist neuer als D2

59 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Tests test, [ Tests für ganze Zahlen -lt kleiner -gt grösser -le kleiner gleich -ge grösser gleich -eq gleich -ne nicht gleich Shell-Arithmetik In $(( )) oder $[ ] eingeschlossene Ausdrücke werden arithmetisch ausgewertet. Operatoren: +-*/ wie üblich (Division mit Rest!) % modulo (Rest) ** Exponent

60 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen if-verzweigungen if condition; then stuff; elif condition; then stuff;...; else stuff; fi Die Bedingungen werden nacheinander abgearbeitet; wenn eine wahr ist, so werden die dort angegebenen Anweisungen abgearbeitet, und dann nach dem fi die Abarbeitung wieder aufgenommen. Das else wirkt wie ein elif true; und wird abgearbeitet, wenn keine der vorangehenden Bedingungen wahr war.

61 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Und-und Oder-Listen Und-Liste kommando1 && kommando2: kommando2 wird ausgeführt genau dann, wenn kommando1 einen Exit Status 0 geliefert hat. Oder-Liste kommando1 kommando2: kommando2 wird ausgeführt genau dann, wenn kommando1 einen Exit Status ungleich 0 geliefert hat.

62 Grundlegende Informationen Umgang mit Textdateien Schleifen und Kontrollstrukturen Shellskripts Textdateien, die ausführbare Shellanweisungen beinhalten. Kommentare werden durch # begonnen. Interpreteranweisung "shebang" #!/bin/bash Direkter Aufruf wenn ausführbar sh skript Aufruf mit sh, x-bit nicht benötigt source,. wird in aktueller Shell ausgeführt

63 Terminologie! Protokoll: Satz von Regeln und Kommunikationsstandards! TCP/IP: Transport Contro Protocol/Internet Protocol! Host: Rechner in TCP/IP Netzwerk! Internet: Netzwerk von TCP/IP basierten Netzwerken! Gateway/Router: an mehrere Netzwerke angeschlossener Host

64 TCP/IP Features! offene, frei zugängliche Standards! hardwareunabhängige Standards (Host, Netzwerk)! softwareunabhängig! globales Addressierungssystem! High-Level-Protokolle

65 Organisationen und Standards! IANA: Internet Assigned Number Authority! InterNIC: Domainnamen! IAB: Internet Advisory Board! IETF: Internet Engineering Task Force! IRTF: Internet Research Task Force! RFC: Request for Comment

66 TCP/IP-Layers Application Layer Transport Layer Internet Layer Network Acces Layer Anwendungen Host-to-Host Addressierung Zugang zum Netz FTP, Telnet, HTTP,... TCP, UDP;... IP, ICMP,... ARP,...

67 Encapsulation Data Header Data Header Header Data Header Header Header Data

68 Network Access Layer! unterste Schicht! physikalischer Zugriff auf das Netzwerk; einzige Schicht mit Hardwareinformation! Kombination aus: " Netzwerktreiber-Software " Addressaulösungssoftware (ARP-Protokoll)! Daten aufs Netz als Fragments

69 Internet Layer! grundlegende Datenzustellung! wichtigstes Protokoll: Internet Protocol (IP) " definiert Datagram als Übertragungseinheit " IP-Addressierungsschema " Routen von Datagrams! Internet Control Message Protocol (ICMP)

70 IP-Datagram Version H. L. TOS Total Length TTL Identification Protocol Flags Source IP Fragment Offset Header Checksum Destination IP Possible Options

71 Routing Host 1 AL TL IL NAL GW 1 IL NAL GW 2 IL NAL Host 2 AL TL IL NAL NW 1 Internet NW 2

72 Transport Layer (1)! Host-to-Host Kommunikation! TCP (Transmission Control Protocol) " verlässlich und verbindungsorientiert " Fehlerkontrolle und Fehlerkorrektur " Flusskontrolle " Format: Segment

73 Transport Layer (2)! UDP (User Datagram Protocol) " nicht verbindungsorientiert " keine Fehlerkontrolle " wenig Overhead " Format: Packet! Protokollnummern in /etc/protocols (TCP 16, UDP 17,...)

74 Datenformate TCP UDP Application Layer Message Stream Transport Layer Packet Segment Internet Layer Datagramm Datagramm Network Access Layer Frame Frame

75 UDP Packet Source Port Length Destination Port Checksum Data

76 TCP-Segment Source Port Destination Port Sequence Number Acknowledge Number Offset Reserved Flags Window Checksum Urgent Pointer (Options) (Padding) Data

77 Application Layer! oberste Schicht im TCP/IP Stack! End-User Applikationen! Portnummern in " well-known services (Telnet, FTP, SMTP, POP, HTTP,...) " Unix-specific services (NFS, ldap,...) " : unprivilegierte Ports

78 Dynamically allocated Ports and Sockets IP Socket IP Socket ,22 22, ,22

79 Adressen, DNS! Host-to-Host Kommunikation " Mensch: FQDN, zb phobos.mat.univie.ac.at " IP-Adresse, zb " NAL: MAC-Adresse, zb 00:0c:76:7e:00:82! DNS, Nameserver, /etc/hosts: FQDN zu IP Adresse! ARP, RARP: IP Adresse zu MAC Adresse

80 Klasse A,B,C Netzwerke A <128 B C Netzwerk Host

81 IP-Adressen! weltweit eindeutige Adressierung im Internet! 32 Bit = 4 Dezimalzahlen zwischen 0 und 255! reservierte Adressen: " Netzwerkadresse: alle Host-Bits 0 " Broadcast: alle Host-Bits 255 " Private Netze (nicht routbar): ,

82 Wichtige Netzwerktools! ifconfig Der Klassiker zum Konfigurieren der Netzwerkinterfaces (neues Tool ip)! route zum Anzeigen des Kernel-Routing- Tables! traceroute zum Anschauen der Route zu einem Zielhost! ping zum Anpingen von Rechnern, auch für einfache Testzwecke gut geeignet

83 Device-Terminologie! lo das Loopback-Device. Hat normalerweise IP-Adresse hier ist nur der lokale Rechner

84 Physisch: Network Layer! Ethernet (10Base/T,100Base/T,Gigabit)! Coax (alt, alt, alt)! Wireless (802.11b/g)! Glasfaser!...! Brieftauben (RFC 1149)

85 Adressierung/Routing: IP Layer! Jedes Netzwerkinterface besitzt eindeutige IP Adresse.! IP Adressen sind 32 Bit lang, übliche Schreibweise a.b.c.d! Adressen für Menschen über DNS! Routing Table im Kernel

86 Verbindung: Transport (TCP) Layer! Kümmert sich um die Herstellung der Verbindung! wichtigste Protokolle TCP und UDP! Identifiziert einzelne Applikationen über Ports

87 Routing! Jeder Knoten kümmert sich nur um den nächsten Knoten, an den er Pakete weiterschickt (next hop routing).! Routing Table im Linux Kernel wird mit /sbin/route angeschaut/bearbeitet! Wir schauen uns ein paar Beispiele an... doch davor: wie war das nochmal mit Netzwerkadressen??

88 IP Adressen! Eine IP Adresse zerfällt in einen Netzwerkteil und einen Hostteil Netzwerkteil Hostteil Beispiel: am /16 Netzwerk

89 Netzmasken! Die Netzmaske erlaubt es uns, herauszufinden, welcher Teil einer IP Adresse das Netzwerk und welcher Teil den Host bezeichnet! Notationen für Adressen mit Netzmasken: " a.b.c.d/e, wobei e die Anzahl der Bits die fürs Netzwerk stehen bezeichnet " a.b.c.d/e.f.g.h, wobei e.f.g.h=ip Adresse wo alle Netzwerkbits auf 1 und alle Hostbits auf 0 gesetzt sind

90 Broadcasts! Broadcast-Adresse: geht an alle Hosts im Netzwerk, alle Hostbits werden auf 1 gesetzt! Ja, man benötigt die Netzmaske um die korrekt Broadcast-Adrese auszurechnen! Broadcasts werden oft verwendet und nicht über Subnetzgrenzen geroutet

91 Beispiele Adresse Netzmaske Broadcast / / / /

92 Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Iface eth eth0 Host 1 eth /24 Netzwerk Host 2 eth0 eth0 Gateway Host Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Iface eth eth0 eth /16 Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Iface eth eth eth

93 Kurzer Abweg...! DNS wird in /etc/resolv.conf konfiguriert; wichtige Einträge: " nameserver Nameserver unter Adresse ; man kann (und soll, wenn möglich) mehrere Nameserver eintragen " search mat.univie.ac.at Mein Laptop hat gehört normalerweise nicht zu dieser Domäne dieses Kürzel erspart mir das lästige Tippen von vollen Hostnamen (für diese Domäne)

94 /etc/hosts! in dieser Datei werden die statischen Namensauflösungen konfiguriert! wird normalerweise vor DNS Abfrage konsultiert (siehe /etc/nsswitch.conf)! kann Aliase enthalten! wichtige Hosts konfigurieren, sodass auch ohne Nameserver ansprechbar

95 Technische Praxis der Computersysteme I 2. Vorlesung Bernhard Lamel Universität Wien, Fakultät für Mathematik WS 2007

96 Outline

97 Das Adressierungsschema in IPv4 Beispiel Jeder Host hat eine eindeutige IP Adresse Länge der IP Adresse: 32 Bit; Form: a.b.c.d Adresse zerfällt in Netzwerk- und Hostteil Diese Zerlegung wird durch die Netzmaske definiert (2 Notationen) Spezielle Adressen: Broadcast- und Netzwerkadresse Meine IP Adresse ist , meine Netzmaske ist Was ist die Broadcast-, was die Netzwerkadresse?

103 Konfiguration von Netzwerkinterfaces ifconfig ifconfig device netmask ip up ifconfig ohne Argumente gibt einfach die jetzige Konfiguration der aktiven Interfaces aus Je nach Art des Interface sind verschiedene Dinge zu konfigurieren WLAN: Konfiguration der spezifischen Optionen per iwconfig Hardwareadressse = MAC Adresse findet man auch in der Ausgabe von ifconfig

104 Wohin gehen meine Pakete? route dient zur Anzeige und zur Modifikation der Kernel-Routing-Tabelle Jede Route definiert über welchen Gateway Pakete die für ein bestimmtes Netzwerk bestimmt sind geschickt werden Spezielle Route default für Pakete auf die keine andere Route passt ifconfig modifiziert bei Aktivierung eines Interfaces die Tabelle

105 Was für eine IP hat dieser Host? host dient zur Abfrage der Namensauflösung host ip gibt Hostnamen aus host name gibt zugehörige IP aus dig zur Abfrage von anderen DNS Parametern (zb MX)

106 Welche Verbindungen sind gerade aktiv? netstat dienzt zur Anzeige von Netzwerkverbindungen -t, -u TCP bzw. UDP Verbindungen -l Serververbindung (dh listening)

107 Wer ist noch in diesem Netzwerk? arp dient zur Abfrage des ARP-caches ARP dient zur Übersetzung von Hardware- in IP-Adressen (und umgekehrt) die vorhandene ARP-Information wird in einem Cache abgelegt falls die HW-Adresse eines Hosts im selben Netzwerk noch nicht in der Tabelle ist, hilft ein Ping

108 Hallo Echo! ping sendet einen ICMP Echo Request - der gepingte Host antwortet mit einem ICMP Echo Reply mit Hilfe eines pings lässt sich herausfinden, ob ein Host "up" ist manchmal testet man mit Hilfe von ping auch, wie weit man mit seinen Paketen kommt oder wieviele Pakete verloren gehen traceroute(6) dient zum Verfolgen der Route, die Pakete zu einer bestimmten Destination zurücklegen.

109 Hallo Echo! ping sendet einen ICMP Echo Request - der gepingte Host antwortet mit einem ICMP Echo Reply mit Hilfe eines pings lässt sich herausfinden, ob ein Host "up" ist manchmal testet man mit Hilfe von ping auch, wie weit man mit seinen Paketen kommt oder wieviele Pakete verloren gehen traceroute(6) dient zum Verfolgen der Route, die Pakete zu einer bestimmten Destination zurücklegen.

111 Outline

112 Prozesse Ein Prozess ist eine Instanz eines laufenden Programms. Zu einem Prozess gehören: Speicher, in dem der Programmcode und die Datenstrukturen liegen Strukturen, die dem Kernel Information über den Prozess liefern Prozesse und das Dateisystem sind die wichtigsten Objekte in einem Unix-Betriebssystem.

113 Zur Wiederholung Wie entstehen Prozesse? Wie gehen Prozesse zu Ende? Was ist die Mutter aller Prozesse? Was sind autonome Prozesse? Wann ist ein Prozess ein Zombie?

114 Wichtige Prozessparameter PID, PPID (Identifikation) UID, EUID (Owner, Rechte) GID, EGID Controlling Terminal Niceness (Scheduling)

119 Welche Prozesse laufen? ps gibt Informationen über Prozesse aus. Viele Optionen! Guter Start: ps aux pstree gibt einen Überblick über den Prozessbaum aus top laufende Anpassung, interaktives ordnen, u.s.w.

120 Signale Signale dienen zur Kommunikation von Prozessen untereinander und vom Kernel mit Prozesse (oder einem User und seinen Prozessen). Können vom Terminal kommen (zb durch Ctrl-C oder Ctrl-Z) oder durch einen Aufruf von kill sendet Signale an einen Prozess - Signalnummer und PID angeben! killall sendet Signale an alle Prozesse mit einem bestimmten Namen

121 Wichtige Signale 1, HUP - verschiedenes Verhalten bei Daemonen; nohup 3, QUIT; 15, TERM - Prozess sollte sich beenden 2, INT - wenn man Ctrl-C drückt 9, KILL - kann nicht geblockt werden, erreicht Prozess nicht 18, CONT; 19, STOP - unterbrechen und wiederaufnehmen Vollständiger Überblick über die verschiedenen Signale mit man 7 signal

123 Outline

124 Zur Wiederholung Hilfe zu jedem Befehl erhält man mit Hilfe von man. Manche Befehle haben eine "eingebaute" Hilfe, mit --help,-h Versionsinformation mit Hilfe von --version, -v Generell: Die Shell sucht nach Befehlen, dh. nach ausführbaren Dateien welche im Suchpfad $PATH enthalten sind Es gibt auch eine ganze Menge von Befehlen, die in die Shell eingebaut sind (built-in) Den Typus eines Befehls erhält man mit type. (ist type built-in?)

125 Befehle zum Umgang mit dem Dateisystem pwd cd ls touch mkdir rm rmdir mv Wie werden Dateien umbenannt? cp df du find ln umask chown chmod find

126 Befehle zum Umgang mit dem Dateisystem pwd cd ls touch mkdir rm rmdir mv Wie werden Dateien umbenannt? cp df du find ln umask chown chmod find

127 Befehle zum Umgang mit (Text)dateien cat echo cut tr grep wc vi tar head tail

128 Befehle für Systeminformationen w who uptime free last top ps passwd chfn

129 Wichtige Konzepte Was ist eine Datei, ein Verzeichnis, ein Link? Was ist eine Umleitung, was ist eine Pipeline? Was ist ein Prozess? Was ist ein Benutzer? Was ist der Besitzer einer Datei? Welche Rechte können für Dateizugriffe vergeben werden? Wie kann man nach Text(teilen) suchen?

130 Wichtige Verzeichnisse im Baum bin sbin lib etc home var usr mnt media root opt proc sys

131 SSH Secure Shell SSH1 entwickelt 1995 von Tatu Yloenen SSH2 in verschiedenen Internet Drafts seit 1997 festgelegt uebliche Implementierung in Linux OpenSSH (Server und Client) SSH ist ein Protokoll, keine Shell Implementierungen existieren fuer alle gaengigen Betriebssysteme

132 Was kann man mit SSH? SSH verschluesselt Kommunikation zwischen Server und Client wird oft zum fernadministrieren verwendet oder zum Arbeiten ueber ein unsicheres Netzwerk SSH ermoeglicht eine sichere Authentifizierung man kann auch unsichere Services ueber SSH tunneln (Port Forwarding, X Forwarding) SSH checkt Integritaet der uebertragenen Daten

133 Verschluesseln... aber wie? Symmetrische/Asymmetrische Verschluesselung Private und oeffentliche Schluessel (Handhabung, PKI) Benutzer muessen das ihrige beitragen Zum Verschluesseln existieren viele Algorithmen Auch zum Signieren von Daten gibt es mehrere Moeglichkeiten

134 Client-Authentifizierung ueber SSH Passwoerter (werden verschluesselt uebermittelt) Schluessel (oeffentlicher Schluessel muss vorab bei Server hinterlegt werden) PAM mit all seinen Moeglichkeiten

135 Server-Authentifizierung der Server identifiziert sich mit Hilfe des Server Keys dazu muss dem Client der oeffentliche Schluessel dazu bekannt sein uebliche Vorgangsweise: bei erster Kontaktaufnahme wird oeffentlicher Schluessel des Servers mituebermittelt und hinterlegt; aendert sich dieser, wird eine Warnung ausgegeben (das Verhalten ist konfigurierbar)

136 Port-Forwarding der Client lauscht an angegebenen Ports Verbindungen werden dann verschluesselt ueber den Server uebermittelt Verfahren ist nicht transparent fuer Anwendungen (muessen entsprechend konfiguriert werden) Sicherheitsgefahr: Verbindungen ueber einen weitergeleiteten Port koenen von jedem User am Client aufgebaut werden!

137 X-Forwarding Server baut Dummy-X-Server auf und leitet X verschluesselt uebers Netzwerk weiter Umgebungsvariablen werden automatisch gesetzt Sicherheitsproblem: Das ganze ist nur so sicher wie die verwendetet X- Authentifizierungsmethode (oft MIT Magic Cookie... )

138 Keys und Agents Oft hat man mehrere Schluessel zu verwalten... statt jedesmal die entsprechende Passphrase einzugeben, kann man einen Agent verwenden Dieser speichert die Schluessel ab und bearbeitet Authentifizierungsrequests von Anwendungen

139 sshd der SSH Server wird ueblicherweise Stand-Alone betrieben (also nicht von Internetdaemon verwaltet) horcht ueblicherweise an Port 22 erzeugt fuer jede Verbindung entsprechenden Kindprozess

140 Konfiguration Beim Kompilieren: Entscheiden, welche Funktionalitaet einkompiliert werden soll Serverkonfiguration: Durch den Systemadministrator Accountkonfiguration: Durch den Benutzer

141 /etc/sshd_config Wird beim Starten eingelesen Bei Aenderungen, SIGHUP an entsprechenden sshd schicken Optionen gibt's viele... siehe man 5

142 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Kryptographische Grundlagen Bernhard Lamel Universität Wien, Fakultät für Mathematik 10. Mai 2007

143 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Outline 1 Symmetrische Verschlüsselung 2 Asymmetrische Verschlüsselung 3 Praxis

144 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Verschlüsseln und Entschlüsseln A und B sind im Besitz eines Schlüssels K und eines Algorithmus S(K, M), der eine Nachricht M in verschlüsseln kann: C = S(K, M) (die Chiffre ) kann mit Hilfe von K wieder in M übersetzt werden, M = S 1 (K, C) Aus C soll weder auf K noch auf M geschlossen werden können Alle Schlüssel ausprobieren immer möglich ( Brute-Force Attacken); Anzahl der möglichen Schlüssel deswegen wichtig! Algorithmen sind öffentlich Schlüssel sind geheim

145 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Ein Beispiel oder warum Algorithmen wichtig sind A und B einigen sich auf einen 8-Bit Schlüssel, sagen wir, = 85, und verschlüsseln ihre Nachricht (eine Folge von ganzen Zahlen zwischen 0 und 256) mit Hilfe eines logischen XOR (dh 1 wenn die Bits ungleichen Wert haben, 0 sonst) Aus {2, 13, 14} = {10 2, , } wird so {87, 88, 91} Um zu entschlüsseln, nimmt man dann einfach ein XOR des Schlüssels mit der Chiffre Problem: Aus Kenntnis des Klartexts M kann auf den Schlüssel geschlossen werden! (Mögliche Angriffe sollten so teuer sein wie Brute-Force) Wichtige Verschlüsselungsalgorithmen: (Triple) DES, Rijndael, Blowfish,...

146 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Wie komme ich an den Schlüssel? Das Schlüsselverteilungsproblem war schon immer wichtig (Codebücher, usw)! Schlüssel sollten geheim bleiben Persönliche Weitergabe meist schwierig Vertrauen in dritte Person problematisch

147 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Der Diffie-Hellman Schlüsselaustausch A und B einigen sich auf ein Paar (g, p), wop eine Primzahl ist und g eine primitive Wurzel. Hilfe, was heisst das?!?! Eine Primzahl ist eine Zahl, die nur durch sich selber (und 1) teilbar ist. Mit den Restklassen modulo p, die durch die Zahlen 0,...,p 1 repräsentiert werden können, rechnet man wie mit normalen Zahlen, nur um sie zu vergleichen, reduziert man sie auf ihren Rest, wenn man durch p dividiert. Dass g eine primitive Wurzel ist, heisst daß g p 1 = 1 ist, aber g j = 1 für j < p 1. (g erzeugt die multiplikative Gruppe der Restklassen mod p)

148 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Restklassen modulo 5 Example Die Restklassen modulo 5 sind 0, 1, 2, 3, 4. Für die Exponentiation haben wir: g g 2 g 3 g Also sind 2 und 3 primitive Wurzeln modulo 5, 1 und 4 nicht.

149 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Also, A und B haben sich auf (g, p) geeinigt (g, p) ist öffentlich! A wählt nun eine geheime Zahl M p 1, und bildet g M. B wählt eine geheime Zahl N p 1 und bildet g N. Diese Zahlen werden nun verschickt. Nun bildet B (g N ) M = K, und A bildet (g M ) N = K. A und B befinden sich nun im Besitz von K. Example Wir wählen (g, p) =(2, 5). A wählt M = 2 und sendet B 4. B wählt N = 3 und sendet A 3. Nun bildet A 3 2 = 4 und B 4 3 = 4.

150 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Wie schwierig ist es, N zu finden, wenn man g N kennt? Es gibt keinen effizienten Algorithmus, um N auszurechnen dh man kann im Grunde einfach für jedes j g j bilden und mit g N vergleichen. Die Anzahl der Zahlen mit, sagen wir, 300 Stellen ist ; wir wählen p in dieser Grössenordnung. Die Grösse von g ist eigentlich unerheblich. Angenommen, wir können jede Sekunde = 10 6 Zahlen überprüfen, dann brauchen wir ungefähr Sekunden um N zu finden. Das Universum existiert seit ungefähr 4, Sekunden. Zusammengenommen: Es dauert wirklich, wirklich lange.

151 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Praktische Probleme Der öffentliche Schlüsselaustauch ist inherent gegen "Man-in-the-Middle"-Attacken anfällig Es ist also notwendig, daß wir uns sicher sind, daß tatsächlich der gewünschte Kommunikationspartner am anderen Ende ist!

152 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Asymmetrische Verschlüsselung-Public Key Cryptography A und B befinden sich jeder im Besitz eines privaten Schlüssels K A (bzw K B ), sowie eines öffentlichen Schlüssels P A (bzw P B ). Wir identifizieren im folgenden die Schlüssel mit den durch sie durchgeführten Verschlüsselungen (i.e. P A (M) ist die Chiffre der Nachricht M unter dem Schlüssel P A ) Der Verschlüsselungsalgorithmus erfüllt: K (P(M)) = P(K (M)) = M. Durch die Kenntnis von P, M, und P(M) kann man nicht auf K schliessen Durch die Kenntnis von M und K (M) kann man auch nicht auf K schliessen

153 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Mit Hilfe eines solchen Systems lassen sich die Probleme von vorher ziemlich rasch aus der Welt schaffen. Private Nachrichten: A sendet B eine Nachricht, indem sie P B (M) übermittelt. Damit kann nur jemand etwas anfangen, der K B kennt (also, hoffentlich nur B!) Authentifizierung des Kommunikationspartners: A unterschreibt ihre Nachricht, indem sie K A (M) übermittelt. Diese kann mit Hilfe von P A (bekannt) entschlüsselt werden und kann ja nur von A stammen! Kombination: A schickt einfach P B (K A (M)). Nur B kann entschlüsseln, und auch sichergehen, daß die Nachricht von A stammt. Schlüsselverteilung: Nachdem es möglich ist, mit seinem privaten Schlüssel die Authentizität eines öffentlichen Schlüssels zu bestätigen, können (mit Hilfe geeigneter Infrastruktur, PKI, Web of Trust ) vertrauenswürdige öffentliche Schlüssel übergeben werden.

154 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Der RSA-Algorithmus Der Schlüssel besteht aus einer Zahl n = pq, die Produkt von zwei Primzahlen ist, sowie Zahlen d (teilerfremd zu (p 1)(q 1)) und einer Zahl e, die de = 1 modulo (p 1)(q 1) erfüllt (e, n) ist der öffentliche, (d, n) der private Schlüssel Verschlüsselt wird M durch C = M e (modulo n); entschlüsselt wird C durch M = C d (modulo n). Das Finden des Schlüssels ist so schwierig wie das Faktorisieren von n in Primfaktoren (und das ist schwer!) Das Paper von Rivest-Shamir-Adleman kann auf gefunden werden

155 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Wie sicher kann das sein? Um Zahlen zu faktorisieren, muss man im Grunde einfach für alle Primzahlen (bis zu einer bestimmten Grösse) ausprobieren, ob sie die gegebene Zahl teilen. Der Primzahlsatz besagt, daß die Anzahl π(n) der Primzahlen kleiner gleich N asymptotisch N/ ln N ist: π(n) N ln N. Die Verteilung der Primzahlen ist extrem irregulär und unvorhersagbar (zb Primzahlpaare, Satz von Green-Tao)

156 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Beispiel: OpenSSL und vsftpd Natürlich brauchen wir OpenSSL also installieren ich tippe apt-get install openssl. Schlüssel erstellen openssl req -x509 -nodes -days 365 \ -newkey rsa:1024 \ -keyout /etc/ssl/certs/vsftpd.pem \ -out /etc/ssl/certs/vsftpd.pem openssl erstellt ein X509 Zertifikat und stellt dazu ein paar Fragen. Nun passen wir noch die Konfiguration von vsftpd an und übermitteln unsere Passwörter nicht mehr im Klartext!

157 Symmetrische Verschlüsselung Asymmetrische Verschlüsselung Praxis Beispiel: SSH SSH verwendet folgenden Ansatz: Bei der ersten Kontaktaufnahme übermittelt der Server seinen Public Key an den Client, welcher ihn mit einer Datenbasis abgleicht und ihn uu abspeichert Ist der Key unbekannt, so ist das Verhalten konfigurierbar Selber erstellt man Keys für ssh mit ssh-keygen. Schlüssel werden auf Client-Seite mit ssh-agent und ssh-add verwaltet.