Αρχιτεκτονικές Δικτύων & Πρωτόκολλα Ι Ενότητα : Εισαγωγή στο λειτουργικό σύστημα Linux. Όνομα Καθηγητή : Δημήτριος Λυμπερόπουλος, Σπύρος Δενάζης Τμήμα : Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών
1. Σκοποί ενότητας... 2 2. Περιεχόμενα ενότητας... 2 3. Εισαγωγή... 2 4. Γραφικό περιβάλλον vs τερματικό.... 3 4.1 Oρολογίες:... 4 5. Τερματικό - Βασικές εντολές.... 4 6. Χρήστες - Δικαιώματα χρηστών.... 5 6.1 Δικαιώματα Χρηστών - ομάδες δικαιωμάτων... 6 6.2 Δικαιώματα Χρηστών - τύποι δικαιωμάτων... 6 6.3 Δικαιώματα Χρηστών - αναγνώριση δικαιωμάτων... 6 6.3.1 Πεδίο -rwxrwxrwx... 7 6.3.2 Πεδίο 1... 7 6.3.3 Πεδίο owner group... 7 6.4 Δικαιώματα Χρηστών - διαχείριση τροποποίηση δικαιωμάτων... 7 7. Χρήσιμες εντολές Linux.... 8 8. Παράρτημα - Εγκατάσταση Linux σε VirtualBox VM Oracle.... 10 1. Σκοποί ενότητας Σε αυτή την ενότητα θα γίνει μία εισαγωγή στο λειτουργικό σύστημα Linux. Η ενότητα θα ξεκινήσει με κάποιες αναφορές σε ιστορικά στοιχεία και στις διαφορετικές διανομές Linux που μπορεί να βρεί κανείς σήμερα. Στη συνέχεια θα γίνει μία παρουσίαση εγκατάστασης του λειτουργικού χρησιμοποιώντας το πρόγραμμα VirtualBox. Μετά την ολοκλήρωση της εγκατάστασης, οι φοιτητές θα χρησιμοποιήσουν το τερματικό τους για να συνδεθούν σε περιβάλλον Linux (διανομή Ubuntu). Ακολουθεί μια σύντομη αναφορά στο γραφικό περιβάλλον, την χρήση τερματικού και την διαχείριση και δικαιώματα χρηστών. Η πρώτη ενότητα ολοκληρώνεται με μία σειρά από εντολές Linux γενικού σκοπού. 2. Περιεχόμενα ενότητας Εισαγωγή. Γραφικό περιβάλλον vs τερματικό. Τερματικό - Βασικές εντολές. Χρήστες - Δικαιώματα χρηστών. Χρήσιμες εντολές Linux. Παράρτημα - Εγκατάσταση Linux σε VirtualBox VM Oracle. 3. Εισαγωγή. Το λειτουργικό σύστημα Linux έχει εξελιχθεί από το σύστημα Unix, ένα λειτουργικό σύστημα που αναπτύχθηκε στο AT&T Bell Labs το 1969. Το Linux διατηρεί την αποτελεσματικότητα και τη δύναμη του του Unix, ενώ παράλληλα έχει ενσωματώσει πολλές επεκτάσεις και αναθεωρήσεις που ικανοποιούν τις ανάγκες των σημερινών χρηστών. Για τους σκοπούς αυτής της άσκησης οι χρήστες θα χρειαστεί να εγκαταστήσουν το Linux OS χρησιμοποιώντας την εφαρμογή VirtualBox VM Oracle. Σελίδα 2
(Η εγκατάσταση της εφαρμογής VirtualBox VM Oracle δεν αποτελεί μέρος αυτού του εργαστηρίου. Περισσότερες πληροφορίες μπορείτε να βρείτε στον σύνδεσμο: https://www.virtualbox.org/manual/usermanual.html). Η διανομή Linux OS που θα εγκαταστήσουμε για τους σκοπούς αυτής της άσκησης είναι το Ubuntu 14.04. Εικόνα 1: Oracle Virtual Box Βασικά βήματα και ενέργειες για την εγκατάσταση Linux με την χρήση της εφαρμογής Virtual Box παρατιθενται στο παράρτημα. 4. Γραφικό περιβάλλον vs τερματικό. Το Linux OS συνήθως ξεκινάει σε γραφικό περιβάλλον. Παρόλα αυτά, οι περισσότεροι χρήστες συνήθως χρησιμοποιούν το τερματικό για να εργαστούν. Σελίδα 3
Εικόνα 2: Γραφικό περιβάλλον Ubuntu - Τερματικό Gnome Terminal. 4.1 Oρολογίες: shell: Πρόγραμμα που επεξεργάζεται εντολές και επιστρέφει το αποτέλεσμα. Τα περισσότερα προγράμματα shells επίσης διαχειρίζονται foreground και background διεργασίες, ιστορικό εντολών και επεξεργασία εντολών. Όλα αυτά τα χαρακτηριστικά και οι λειτουργιες (όπως και πολλές ακόμη) παρέχονται απο το bash, την πιο γνωστή εφαρμογή shell στα σύγχρονα συστήματα Linux. Terminal (τερματικό): Ένα περιβάλλον πρόγραμμα που παρέχει μία εφαρμογή shell. Παλιότερα, το terminal ήταν μία αυτόνομη συσκευή που συνδεόταν αυτόνομα με ένα πληκτρολόγιο και μία οθόνη. Όσο όμως τα unix/linux συστήματα άρχισαν να παρέχουν δυνατότητες multiprocessing και γραφικά περιβάλλοντα, η έννοια του τερματικού περιορίστηκε σε ένα απλό πρόγραμμα που ενσωματώθηκε στο λειτουργικό. Σήμερα ένας χρήστης μπορεί να επιλέξει μεταξύ πολλών τερματικών όπως το Gnome Terminal, το Xterm, Konsole, Eterm κτλ. Console (Κονσόλα): Ειδικού τύπου τερματικό. Η κονσόλα σε παλιότερα συστήματα ήταν ένα μοναδικό πληκτρολόγιο και μία οθόνη που αποτελούσαν την μοναδική διεπαφή για επικοινωνία με ένα λειτουργικό σύστημα ενός συγκεκριμένου υπολογιστικού συστήματος. Τα σύγχρονα Linux συστήματα παρέχουν εικονικές κονσόλες (virtual consoles). Αυτές οι κονσόλες μπορούν να προσπελαστούν χρησιμοποιώντας ειδικούς συνδιασμούς πλήκτρων (π.χ. Alt+F1 ή Ctrl+Alt+F1) που μπορούν να χειριστούν από low level εφαρμογές του λειτουργικού. Ένας λόγος που κάποιος θα χρειαζόταν να μεταβεί σε μία εικονική κονσόλα, είναι όταν το γραφικό περιβάλλον του Linux δεν ανταποκρίνεται σε καμία ενέργεια του χρήστη Άσκηση: Πάτησε τους παρακάτω συνδιασμούς πλήκτρων: 1. Alt + Ctrl + F1 2. Alt + Ctrl + F2 3. Alt + Ctrl + F7 5. Τερματικό - Βασικές εντολές. Για να ξεκινήσεις ένα τερματικό στο γραφικό περιβάλλον του Linux πάτησε τον συνδιασμό πλήκτρων Shift + Ctrl + T ή εναλλακτικά Alt + F2 και στο πεδίο που εμφανίζεται γράψε την εντολή: Σελίδα 4
~$ gnome-terminal (Σημείωση: Ο συνδιασμός Alt + F2 είναι συντόμευση για την εκτέλεση εντολής σε περιβάλλον Linux. Αντίστοιχη με την συντόμευση Windows Key + R στο λειτουργικό Windows). Εικόνα 3: Gnome Terminal Άσκηση: Στο τερματικό εκτέλεσε τις παρακάτω εντολές: ~$ ls ~$ ls -a ~$ pwd ~$ cd.. ~$ exit 6. Χρήστες - Δικαιώματα χρηστών. Σε ένα σύστημα Linux OS ο διαχειριστής καλείται "root" ή "superuser". Ο χρήστης root έχει απεριόριστη πρόσβαση στο σύστημα (εγκατάσταση-απεγκατάσταση λογισμικού, ρύθμιση συστήματος, διαχείριση απλών χρήστών, ρύθμιση παραμέτρων υλικού, δικτύωση, κλπ.). Εκτός από τον root, ένα Linux OS μπορούν να το χειριστούν και απλοί χρήστες. Τους χρήστες αυτούς μπορεί να τους δημιουργήσει και να τους διαχειριστεί (σβήσιμο, αλλαγή χαρακτηριστικών, δικαιωμάτων κτλ) ο χρήστης root. Χρήστες με κοινά χαρακτηριστικά μπορούν να ταξινομηθούν σε ομάδες. π.χ. οι φοιτητές ενός εξαμήνου. Η αντιστοίχιση των χρηστών σε συγκεκριμένες ομάδες γίνεται και πάλι από τον χρήστη root. Όπως προαναφέρθηκε κάθε χρήστης έχει το δικό του χώρο εργασίας o οποίος είναι ο φάκελος (και οι υποφακέλοι) του καταλόγου /home/{όνομα χρήστη}. Σελίδα 5
Για κάθε αρχείο, κατάλογο, κ.λπ. στο Linux OS υπάρχουν συγκεκριμένα δικαιώματα που υπαγορεύουν ποιος μπορεί να έχει πρόσβαση σε αυτό και τι είδους πρόσβαση είναι αυτή. Εκτελέστε τις ακόλουθες εντολές και παρατηρήστε την στήλη που εμφανίζεται δεξιά των ονομάτων των περιεχομένων του φακέλου /etc: ~$ cd /etc ~$ ls -l 6.1 Δικαιώματα Χρηστών - ομάδες δικαιωμάτων Για να μπορέσει κάποιος να δεί τα δικαιώματα ενος αρχείου (χρησιμοποιώντας ένα τερματικό) πρέπει να εκτελέσει την εντολή "ls -l {όνομα αρχείου}" ενώ για να δεί τα δικαιώματα όλων των αρχείων του τρέχοντος καταλόγου εργασίας πρέπει να εκτελέσει την εντολή "ls -l". Η εντολή ls -l θα εκτυπώσει τα δικαιώματα ενός αρχείου με την παρακάτω μορφή: _rwxrwxrwx 1 owner group {μέγεθος αρχείου} {ημερομηνία} { όνομα αρχείου} Για κάθε αρχείο και φάκελο υπάρχουν τρείς ομάδες δικαιωμάτων: owner - Τα δικαιώματα Owner καθορίζουν την πρόσβαση που έχει ο ιδιοκτήτης (owner) του αντίστοιχου αρχείου ή φακέλου και δεν επηρεάζουν τις ενέργειες άλλων χρηστών. group - Τα δικαιώματα Group καθορίζουν την πρόσβαση που έχει ένα συγκεκριμένο group σε κάποιο αρχείο ή φάκελο και δεν επηρεάζουν τις ενέργειες άλλων χρηστών. all users - Τα δικαιώματα All Users καθορίζουν την πρόσβαση που έχουν όλοι οι χρήστες του συστήματος σε ένα αρχείο ή φάκελο. Σε αυτή η ομάδα δικαιωμάτων θα πρέπει να δίνεται ιδιαίτερη προσοχή ώστε να αποφεύγονται προβλήματα εξουσιοδότησης σε ένα σύστημα Linux. 6.2 Δικαιώματα Χρηστών - τύποι δικαιωμάτων Για κάθε αρχείο και φάκελο υπάρχουν τρείς τύποι δικαιωμάτων: read - Το δικαίωμα Read αναφέρεται στην δυνατότητα ενός χρήστη να διαβάσει τα περιεχόμενα ενός αρχείου. write - Το δικαίωμα Write αναφέρεται στην δυνατότητα ενός χρήστη να τροποποιήσει ένα αρχείο ή ένα κατάλογο. execute - Το δικαίωμα Execute επηρεάζει την δυνατότητα που έχει ένας χρήστης για να εκτελέσει ένα αρχείο π.χ. ένα πρόγραμμα. 6.3 Δικαιώματα Χρηστών - αναγνώριση δικαιωμάτων Όπως προαναφέρθηκε η εντολή ls -l εκτυπώνει τα δικαιώματα ενός αρχείου σε μορφή: _rwxrwxrwx 1 owner group {μέγεθος αρχείου} {ημερομηνία} { όνομα αρχείου} Σελίδα 6
Εικόνα 5: Δικαιώματα αρχείου. 6.3.1 Πεδίο -rwxrwxrwx Αν πρόκειται για αρχείο ο πρώτος χαρακτήρας είναι "-", ενώ αν πρόκειται για φάκελο ο πρώτος χαρακτήρας είναι "d". To πρώτο set τριών χαρακτήρων (rwx) αντιστοιχούν στα δικαιώματα του ιδιοκτήτη του συγκεκριμένου αρχείου ή καταλόγου. Το δεύτερο set τριών χαρακτήρων (rwx) αντιστοιχούν σε δικαιώματα Group. Το τρίτο set τριών χαρακτήρων (rwx) αντιστοιχούν στα δικαίματα για τους υπόλοιπους users. 6.3.2 Πεδίο 1 Είναι ένας ακέραιος αριθμός που υποδεικνύει τον αριθμό τον hardlinks στο αρχείο ή φάκελο (περισσότερες πληροφορίες: http://www.debian.org/doc/manuals/debianreference/ch01.en.html#_links). 6.3.3 Πεδίο owner group Στο τελευταίο μέρος εκτυπώνονται ο owner και το group του συγκεκριμένου αρχείου ή φακέλου. Υπενθυμίζεται πως ο χρήστης root έχει απεριόριστα δικαιώματα σε όλα τα αρχεία και φακέλους όλου του συστήματος και όλων των χρηστών. 6.4 Δικαιώματα Χρηστών - διαχείριση τροποποίηση δικαιωμάτων Για να αλλάξει ένας χρήστης τα δικαιώματα ενός αρχείου ή φακέλου μπορεί να χρησιμοποιήσει την έντολή: ~$ chmod 641 {όνομα αρχείου} Σελίδα 7
Όπως βλέπουμε η εντολή chmod χρησιμοποιεί κάποιους αριθμούς για να καθορίσει τα δικαιώματα που θέλουμε να δώσουμε σε ένα αρχείο ή φάκελο. Οι αριθμοί που χρησιμοποιούνται είναι πάντα τριψήφιοι. Το πρώτο ψηφίο (στο παραπάνω παράδειγμα ο αριθμός 6) καθορίζει τα δικαιώματα που θέλουμε να δώσουμε στον owner του αρχείου, το δεύτερο ψηφίο (στο παραπάνω παράδειγμα ο αριθμός 4) τα δικαιώματα που θέλουμε να δώσουμε group και το τρίτο ψηφίο (στο παραπάνω παράδειγμα ο αριθμός 1) στα δικαιώματα που θέλουμε να δώσουμε στους υπόλοιπους users. Τα ψηφία που χρησιμοποιεί η chmod έχουν προκύψει ως εξής. Αρχικά απόδηκαν οι αριθμοί 1,2 και 4 στους τύπους δικαιωμάτων execute, write και read. Έτσι έχουμε: Ο αριθμός 4 αντιστοιχεί στο δικαίωμα read (r) Ο αριθμός 2 αντιστοιχεί στο δικαίωμα write (w) Ο αριθμός 1 αντιστοιχεί στο δικαίωμα execute (x) Στην συνέχεια χρησιμοποιώντας αυτούς τους αριθμούς ή συνδιασμούς που προκύπτουν από την πρόσθεσή τους, μπορούμε να δηλώσουμε τα ακριβή δικαιώματα που θέλουμε. Έτσι στο παραπάνω παράδειγμα, το πρώτο ψηφίο 6 (που μπορεί να προκύψει μόνο από την πρόσθεση των αριθμών 4 και 2) υποδηλώνει πως για το συγκεκριμένο αρχείο θέλουμε ο owner να έχει read και write δικαιώματα. Το δεύτερο ψηφίο 4 υποδηλώνει ότι το group έχει μόνο write δικαιώματα και τέλος το τρίτο ψηφίο 1 υποδηλώνει πως όλοι ο υπόλοιποι χρήστες μπορούν μόνο να εκτελέσουν το αρχείο. Οι παραπάνω συνδασμοί γίνονται πιο κατανοητοί αν δούμε τους αριθμούς 1,2 και 4 στο δυαδικό σύστημα με το παρακάτω παράδειγμα: rwx = 111 (binary) = 7 (decimal) αντιστοιχεί σε δικαιώματα read, write, execute rw- = 110 (binary) = 6 (decimal) αντιστοιχεί σε δικαιώματα read, write r-x = 101 (binary) = 5 (decimal) αντιστοιχεί σε δικαιώματα read, execute r-- = 100 (binary) = 4 (decimal) αντιστοιχεί σε δικαιώματα read Άσκηση: Εκτελέστε τις παρακάτω εντολές ~$ echo "some text" > file1 (Δημιουργία ενός αρχείου με το όνομα file1) ~$ chmod 640 file1 ~$ chmod 777 file1 Άσκηση: Χρησιμοποιώντας την εντολή chmod αλλάξτε τα δικαιώματα του αρχείου file1 ώστε ο owner να έχει δικαιώματα read-write-execute, το group δικαιώματα write-execute και οι υπόλοιποι χρήστες δικαιώματα read-execute. Δηλαδή τα δικαιώματα του αρχείου θα είναι: -rwx-wxr-x 1 {owner} {group} 7. Χρήσιμες εντολές Linux. Αλλαγή password ~$ password or ~$ passwd Σελίδα 8
Σύνδεση σαν διαφορετικός user ~$ su "username" Εκτέλεση ενός προγράμματος στον τρέχοντα κατάλογο (χρησιμοποιώντας την σχετική διαδρομή ονόματός του). ~$./"program_name" Λειτουργία autocomplete Η λειτουργία autocomplete στο Linux εκτελείται χρησιμοποιώντας το πλήκτρο TAB. Για παράδειγμα, εάν ένας χρήστης γράφει την εντολή ~ $ cd /ho και πατήσει το πλήκτρο TAB, το σύστημα αυτόματα θα ολοκληρώσει την πληκτρολόγηση της εντολής ~$ cd /home. Αν σε μια περίπτωση autocomplete, το σύστημα εντοπίζει παραπάνω από μία επιλογές, τότε αντί να ολοκληρώσει αυτόματα την εντολή, παρουσιάζει ένα μήνυμα στο χρήστη και με το πάτημα του πλήκτρου TAB ξανά όλες τις διαθέσιμες επιλογές ονομάτων στο χρήστη. Execute the following commands: ~$ cd /lib ~$ ls -l a + "TAB key" + "TAB key" Εκτύπωση διεργασιών που τρέχουν στο σύστημα ~$ ps -ax Εκτύπωση της διαδρομής (pathname) του τρέχοντος καταλόγου ~$ pwd Εκτύπωση του username του τρέχοντος χρήστη ~$ whoami Εκτύπωση ημερομηνίας ~$ date Σταμάτημα μιας διεργασίας ~$ kill "process id" history - Εκτύπωση προηγούμενων εντολών ~$ history "up-arrow" Σταμάτημα ενός infinite loop "CTRL + c key" Εκτύπωση περιεχομένων ενός αρχείου ~$ cat "filename" Σελίδα 9
Εκτύπωση βοήθειας για μία εντολή στο Linux ~$ man {όνομα εντολής} 8. Παράρτημα - Εγκατάσταση Linux σε VirtualBox VM Oracle. Σε αυτή την ενότητα περιγράφεται η εγκατάσταση του λειτουργικού συστήματος Linux σε VirtualBox VM Oracle. Πριν γίνει εγκατάσταση του λειτουργικού θα πρέπει να δημιουργηθεί το Εικονικό σύστημα (εικονικός υπολογιστής) που θα το "φιλοξενίσει". Δημιουργία Εικονικού συστήματος Ανοίγουμε το πρόγραμμα VirtualBox VM Oracle και στο αρχικό παράθυρο πατάμε το κουμπί "New". Εικόνα 6: VirtualBox VM Oracle Στο παράθυρο που εμφανίζεται συμπληρώνουμε το όνομα του Εικονικού Συστήματος και τον τύπο του. Στην συγκεκριμένη περίπτωση ο τύπος είναι Linux. (Για το όνομα ο χρήστης μπορεί να επιλέξει ότι θέλει). Σελίδα 10
Εικόνα 7: Δημιουργία νέου Εικονικού Συστήματος. Πατώντας διαδοχικά "Next" καθορίζουμε τις παραμέτρους του συστήματος που θέλουμε να δημιουργήσουμε (μνήμη και δισκος). Στις παρακάτω εικόνες φαίνονται ενδεικτικές ρυθμίσεις για την δημιουργία του συστήματος. Κάποιος χρήστης μπορεί να εφαρμόσει τις δικές του επιλογές και να προσαρμόσει το σύστημά του βάση των συγκεριμένων αναγκών του. Σελίδα 11
Εικόνα 8: Δημιουργία νέου Εικονικού Συστήματος - βήματα. Εγκατάσταση Linux OS Αφού δημιουργηθεί το νέο Εικονικό σύστημα, πλέον ο χρήστης μπορεί να εγκαταστήσει το λειτουργικό. Αρχικά θα πρέπει να εισάγει στο CD/DVD ένα δίσκο με το λειτουργικό Linux που μπορεί να κατεβάσει από έδω: http://www.ubuntu.com/download/desktop Επιλέγοντας το Εικονικό σύστημα που δημιούργησε στο Virtual Box και πατώντας την επιλογή "Start" το πρόγραμμα θα ξεκινήσει την εγκατάσταση του λειτουργικού από το CD/DVD. Σελίδα 12
Εικόνα 8: Εγκατάσταση λειτουργικού συστήματος Linux. Σελίδα 13
Στην συνέχεια ο χρήστης θα δει μία σειρά από διαδοχικές οθόνες που θα του επιτρέψουν να ρυθμίσει τις παραμέτρους για το λειτουργικό σύστημα που θέλει να εγκαταστήσει. Όλες αυτές οι οθόνες φαίνονται παρακάτω με την σειρά εμφάνισης τους. Σελίδα 14
Σελίδα 15
Ομάδα Εικόνων 9: Εγκατάσταση λειτουργικού συστήματος Linux - ενδιάμεσα βήματα. Μετά και από αυτή την οθόνη και μία επανεκκίνηση το λειτουργικό σύστημα θα έχει εγκατασταθεί επιτυχώς. Σελίδα 16
Αναφορές http://www.ubuntu.com/download https://www.virtualbox.org/ Σημειώματα Σημείωμα Ιστορικού ΕκδόσεωνΈργου Το παρόν έργο αποτελεί την έκδοση 1.0.0 Σημείωμα Αναφοράς Copyright Πανεπιστήμιον Πατρών, Δημήτριος Λυμπερόπουλος, Σπύρος Δενάζης, 2015 «Αρχιτεκτονικές Δικτύων & Πρωτόκολλα Ι - Εισαγωγή στο λειτουργικό σύστημα Linux». Έκδοση: 1.0.0 Πάτρα 2015. Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: https://eclass.upatras.gr/courses/ee799/. Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά Δημιουργού-Μη Εμπορική Χρήση CC BY-NC [1] Αυτή η άδεια σας επιτρέπει να διανείμετε, να αναμείξετε, και να δημιουργήσετε πάνω σε αυτό το έργο, κατά μη-εμπορικό τρόπο, και παρόλο που τα νέα σας έργα θα πρέπει επίσης να αποδίδουν αναγνώριση και να είναι μη-εμπορικά, δεν οφείλουν να υπαγάγουν τα παράγωγα έργα τους στους ίδιους όρους. [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ Σελίδα 17
Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στo πλαίσιo του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Πανεπιστήμιο Αθηνών» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. Σελίδα 18