Vollautomatisierte e-learning Plattform am Beispiel eines Universitätspraktikums

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Hildegard Färber
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1 Vollautomatisierte e-learning Plattform am Beispiel eines Universitätspraktikums Jan Schmidt, Nils gentschen Felde MNM-Team Ludwig-Maximilians-Universität München 10. DFN-Forum Kommunikationstechnologien Berlin

2 Themenverwandte Arbeiten Automated Grading Automatische Korrektur von Programmieraufgaben Input-Output überprüfuen Code-Analyse Abstract Syntax Tree (AST) Unit-Testing Hacking Labs Bereitstellung einer Infrastruktur Challenges: Finden und Beheben von Sicherheitslücken Zur Überprüfung der Lösungen aber Humaninteraktion notwendig Keine Automatismen zur automatisierten Überprüfung systemnaher Aufgaben 2

3 Problemstellung Im Gegensatz zu Programmieraufgaben kein AST o.ä. für Systemzustand Überprüfung von Config-Files: nur syntaktische Korrektheit Praktikumsaufgabe als Zustandsautomat Praktikumsinfrastruktur Ursprungszustand Bearbeitung der Aufgabe Definierter Endzustand Überprüfung des Endzustands, nicht des Lösungswegs Endzustand muss zur Laufzeit überprüft werden 3

4 Praktikum IT-Sicherheit 4

5 Beispielaufgabe Konfiguration einer statischen Firewall Whitelist Genaue Spezifikation der zu öffnenden Ports Mögliche Lösungswege: Ferm Iptables 5

Testroutine Ist UDP-Port 123 erreichbar? 10.

6 Testroutine Ist UDP-Port 123 erreichbar? A INPUT -p udp -m udp --sport 123 -j ACCEPT -A INPUT -p udp -m udp --dport 123 -j ACCEPT -A OUTPUT -p udp -m udp --dport 123 -j ACCEPT -A OUTPUT -p udp -m udp --sport 123 -j ACCEPT 6

7 Testroutine Ist UDP-Port 123 erreichbar? $ nc -lu -p 123 7

8 Testroutine Ist UDP-Port 123 erreichbar? $ nc -lu -p 123 $ nc -u p 123 >> Hello World! 8

9 Testroutine Ist UDP-Port 123 erreichbar? $ nc -lu -p 123 << Hello World! $ nc -u p 123 >> Hello World! 9

10 Beispielaufgabe Anlegen eines Nutzers Erstellen des entsprechenden Home-Verzeichnisses /home/secpgast secpgast 10

11 Testroutine Existiert der Nutzer? $ cat /etc/passwd grep secpgast 11

12 Testroutine Existiert der Nutzer? $ cat /etc/passwd grep secpgast secpgast:x:1000:1000:secpgast:/home/secpgast:/bin/bash secpgast 12

13 Aufgabenkategorisierung Komplexität der Testroutine abhängig vom Aufgabentyp Resultat Interne Konfiguration Direkter Zugriff auf das zu testende System Konfiguration eines externen Diensts Erreichbarkeit des zu testenden Systems Programmieraufgaben Sichere Ausführungsumgebung, Spezifikation Standardisierte Abgaben Freie Abgabe 13

14 Erster Systementwurf 14

15 Praktikumslebenszyklus 15

16 Ausführung eines Tests durch einen Studenten 16

17 Vorbereitung und Wiederherstellung der VMs 17

Implementierung Implementierung in Python

Umsetzung des Datenmodells in SQLAlchemy

18 Implementierung Implementierung in Python Web-Anwendung mit Task-Management Verwendete Frameworks Flask zur Entwicklung der Web-Anwendung Objektorientierte Umsetzung des Datenmodells in SQLAlchemy (Object Relational Mapper) Celery Task-Queue für Task-Management 18

19 Übersicht über die Implementierung 19

20 Status der Testausführung 20

21 Ergebnisse der Testausführung 21

22 Ergebnisse der Testausführung 22

23 Bewertung Herausforderung: hinreichende Fehlermeldungen Positives Feedback durch Studenten Verringerter Korrekturaufwand Automatisierung von 80% der Aufgaben im Praktikum IT-Sicherheit 23

24 Ausblick Praktikum as a Service Zeitraum frei wählbar Mehr Praktikumsplätze Quelle: Jan Schmidt MNM-Team Ludwig-Maximilians-Universität München 24

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