#author("2023-05-08T08:35:51+09:00","default:Exp3","Exp3") #author("2024-01-12T10:56:44+09:00","default:Exp3","Exp3") [[計算機アーキテクチャとOS>工学実験IIIテーマA(2022)]] * 仮想コンピュータを用いたサーバのセットアップ [#b1b9d8a5] 仮想環境を実現する代表的なソフトウェアの1つであるOracle VM VirtualBoxを用いて,サーバとして利用できる仮想コンピュータを構築する. 本実験では,Ubuntu Server 22.04.2 をゲストOSとしてインストールし,Webサーバの機能を持つサーバを構築する. 実験は,自宅のPCで行う.&color(red){(本ページは,ホストOSをWindowsと仮定して説明するが,Macintosh,Linux等でもかまわない.適宜,読み替えて実験を進めること.)}; 仮想化ソフトであるOracle VM VirtualBoxの操作やLinuxのコマンドなどでわからない事は,Oracle社のHPにあるマニュアルを探して調べたり,インターネットで検索しながら実験を進めること. ** 準備するもの(希望者のみ) [#b279f1c8] &color(red){''3GB''以上の空き容量};のあるUSBメモリ (実験で作成した仮想環境のデータのバックアップを取りたい場合には準備すること) &aname(content); ** 実験内容 [#z653a4ad] |[[1. 仮想コンピュータの作成>CAOS-04#sec1]]|仮想マシンの格納場所の設定| |~|ゲストOSの設定| |~|ディスク容量の指定と仮想ディスクのファイル設定| |~|ハードウェア(CD)のカスタマイズ| |[[2. Linuxのインストール>CAOS-04#sec2]]|ネットワークの設定| |~|パーティションの設定| |~|ユーザ設定| |[[3. ソフトウェアのインストール>CAOS-04#sec3]]|aptを用いた開発環境等(gcc他)のインストール| |~|apacheソースコードの取得| |~|apacheのコンパイルおよび起動| |~|nmapによるポートスキャン| |~|ufwによるファイアウォールの設定| //|[[4. (応用課題)サーバの運用>CAOS-04#sec4]]|ゲストOSのネットワーク変更(固定IP)| //|~|ポートフォワーディングの設定| #br ** 実験手順および課題 [#c9b8e732] &aname(sec1); *** 1. 仮想コンピュータの作成 [#ya67e1bb] ''[実験1]'' 仮想コンピュータを作成しなさい. - CドライブにVMフォルダを作成する(C:¥VM). &color(red){指示通り指定されたフォルダに仮想コンピュータを作成しないと,失敗することがある.}; 作成した仮想コンピュータをバックアップする場合には,C:\VMフォルダをUSB等に保存する. PCを再起動した後に再度作成した仮想コンピュータを起動する場合には,Cドライブにコピーした後,VirtualBoxマネージャの メニュー「仮想マシン」-「追加」でフォルダを指定する. -&ref(CAOS-04-21/ICON2.png,around,40%,nolink);「Oracle VM VirtualBox」のアイコンをクリックして起動する. -「ファイル」-「環境設定」から「デフォルトの仮想マシンフォルダー」を「C:¥VM」と設定する.~ - 「C:¥VM」でなく,デフォルトのままでもかまいません.~ &ref(CAOS-04-21/VB101.png,right,50%); -「新規」を選択して,新しい仮想マシンウィザードを起動する. --&color(red){必ず,以下の2点の注意に従うこと.}; //設定に不安がある場合は,設定内容を変更後,確定する前に,教員やTAに確認してもらうこと. --また,&color(red){先に下記の[実験課題1.1]に目を通し,適宜画面をキャプチャするなど記録を行いながら実験を進める};こと. --「ガイド付きモード」で設定を行うこと.~ &ref(A4-1_0.png,right,nowrap,60%); |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意1: 「名前とオペレーティングシステム」''| |「名前」に「UbuntuServer」と入力する.&br;タイプは「Linux」,バージョンは「Ubuntu(64-bit)」が選択されていることを確認すること.&br;&br;その他の設定はデフォルトのままでかまわない.|#ref(A4-1_1.png,left,nowrap,50%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意2:「インストール用メディア」''| |以下より &color(red){Ubuntu Server}; のインストーラをダウンロードし,PC内に保存しておく.&br; バージョン22.04.2 [[https://jp.ubuntu.com/download]]&br;&br;「設定」アイコンをクリックする.&br;左側のメニューから「ストレージ」を選択する.&br;&br;ストレージツリーの中から空のCDアイコンをクリックする.&br;光学ドライブのCDアイコンをクリックして,「仮想光学ディスクファイルを選択」をクリックする.&br;「仮想光学ディスクファイル」として,保存したISOファイルを選択すること.|#ref(A4-1_2.png,left,nowrap,35%)| // バージョン20.04 [[https://ubuntu.com/download/server]] // バージョン18.10 [[http://old-releases.ubuntu.com/releases/18.10/ubuntu-18.10-server-amd64.iso]] &br; //(または,バージョン16.10 [[http://old-releases.ubuntu.com/releases/yakkety/ubuntu-16.10-server-amd64.iso]] )&br; 上記の注意事項を守らなかった場合,仮想コンピュータは作成されるものの, この後の実験を進めることができないため,やり直しとなる. Oracle VM VirtualBoxのウィンドウの左上に"UbuntuServer"が表示されたら実験1は終了である.~ &ref(A4-1_N.png,right,35%); #clear ''[実験課題1.1]'' 仮想コンピュータを作成する際に,ウィザードに指示を求められる.その際, - 指示を求められた内容とどのように項目を設定したか - 画面のキャプチャ([Alt]キーを押しながら[Print Screen]キー)または,撮影した映像 をレポートに記せ. #br [[実験内容に戻る>CAOS-04#content]] ---- &aname(sec2); *** 2. Linuxのインストール [#kf7eb045] ''[実験2]'' 実験1で作成した仮想コンピュータに,ゲストOSとしてLinux(Ubuntu)をインストールしなさい. 「起動」をクリックするとインストーラが起動する. &ref(A4-2_0.png,right,50%); //基本的には,第3回のLinuxのインストールと同様に作業する. ただし,&color(red){必ず,以下の8点の注意に従うこと.}; また,&color(red){以下の[実験課題2.1]に目を通し,適宜記録を行いながら実験を進める};こと. ''[実験課題2.1]'' インストールを行う間,何度かインストーラに指示を求められる.その際, - 指示を求められた内容とどのように項目を設定したか - 画面のキャプチャ([Alt]キーを押しながら[Print Screen]キーを押す)または,撮影した映像 をレポートに記せ. |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意1: 「言語設定」''| |日本語版のインストーラは用意されていないため,インストールは英語で行う.|#ref(A4-2_1.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意2: 「キーボード設定」''| |キーボードレイアウトは,日本語を選択する.&br;(Tabキーで移動、Spaceキーで選択)|#ref(A4-2_2.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意3: 「インストールの種類」''| |インストールの種類は,「Ubuntu Server」を選択する.|#ref(A4-2_3.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意4: 「ネットワークの設定」''| |ネットワークは自動設定とする.|#ref(A4-2_4.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意5: 「プロキシ設定」''| |プロキシは使用しない.|#ref(A4-2_5.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意6: 「ストレージ構成」''| |ディスク全体を使用し,LVMグループとしてセットアップする.&br;暗号化しない.|#ref(A4-2_6.png,left,nowrap,35%)| |#ref(A4-2_7.png,right,nowrap,35%)|#ref(A4-2_8.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意7: 「プロファイルセットアップ」''| |ユーザの本名として,「exp3」,サーバ名として「exp3-a4」を入力すること.&br;ユーザ名は「exp3」とする.&br;パスワード(8文字以上推奨)は自由に設定してよい.(ログインに使用するので覚えておくこと.)|#ref(A4-2_9.png,left,nowrap,35%)| |>|BGCOLOR(LIGHTGRAY):''注意8: 「ソフトウェアの選択」''| |インストールするソフトウェアの選択では何も選択しないこと.|#ref(A4-2_10.png,left,nowrap,35%)| 上記の注意事項を守らなかった場合,Linuxは正常にインストールされるものの, この後の実験を進めることができなくなるためやり直しとなる. 再起動を行うよう指示を受けた時点で,実験2は終了である. &ref(A4-2_11.png,right,40%); ~ //インストール終了後,再起動を行うと「Setup agent」が起動する.本実験ではSetup agentの起動画面では「Exit」を押して終了する. 再起動したのち,ログイン画面が表示されたら,login: プロンプトの後ろにユーザ名「exp3」を入力し,先ほど設定したパスワードを入力する.(パスワードは、入力の際に表示されない) &ref(A4-2_N.png,right,40%); #br [[実験内容に戻る>CAOS-04#content]] ---- &aname(sec3); *** 3. ソフトウェアのインストールおよび設定 [#y7615a29] ~~ コンソールが日本語フォントを表示できず文字化けするため,以下のコマンドを入力し,日本語表示をデフォルトの英語で表示させる. $ LANG=C bash ''[実験3.1]'' 管理者としてコマンドを実行するsudoコマンドを使用して,8つのパッケージ(build-essential, make, wget, libpcre3, libpcre3-dev libexpat1-dev nmap w3m)をaptコマンドでインストールしなさい. $ sudo apt install build-essential make wget libpcre3 libpcre3-dev libexpat1-dev nmap w3m ''[実験課題3.1]'' ホストOSであるWindowsのIPアドレスを調べ,仮想コンピュータにインストールしたゲストOSであるLinuxが,ホストOSとネットワーク接続できるかをpingを使用して確認しなさい. //また,接続先として,学科のWebサーバであるinf(inf.ibe.kagoshima-u.ac.jp,163.209.132.2)に対しても接続テストを行いなさい. また,テキストベースのWebブラウザである w3m を使用して,https://www.eng.kagoshima-u.ac.jp/english/ にアクセスできることを確認しなさい. $ w3m https://www.eng.kagoshima-u.ac.jp/english/ 「q」または「Q」でw3mを終了する. 最後に,「nmap localhost」でゲストOSのポートをスキャンし,その状態を確認しなさい. ''[実験3.2]'' /tmpディレクトリに移動し,Webサーバソフトapacheを,ソースコードからインストールしなさい. 1. apache2.4ではAPR(Apache Portable Runtime)のインストールが必要である.wgetコマンドで,apr, apr-util のソースコードをミラーサイトからダウンロードする. $ wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/apache/apr/apr-1.7.4.tar.bz2 $ wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/apache/apr/apr-util-1.6.3.tar.bz2 2. 同様に,apache のソースコードもダウンロードする. $ wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/apache/httpd/httpd-2.4.57.tar.bz2 $ wget https://ftp.jaist.ac.jp/pub/apache/httpd/httpd-2.4.58.tar.bz2 3. ls コマンドで,3つのファイルがダウンロードされていることを確認する. 4. 取得したファイルが正規のものであることを確認する.~ ダウンロードファイルの配布元 https://www.apache.org/ から, sha256ファイルをダウンロードし,ファイルが改竄されていないかをコマンド ”cat 検査対象ファイル名 | openssl sha256” で表示されるものと,ダウンロードした”検査対象ファイル名.sha256” のファイル内の文字列が一致するかで確認する. $ wget https://www.apache.org/dist/httpd/httpd-2.4.57.tar.bz2.sha256 $ cat httpd-2.4.57.tar.bz2 | openssl sha256 $ cat httpd-2.4.57.tar.bz2.sha256 $ wget https://www.apache.org/dist/httpd/httpd-2.4.58.tar.bz2.sha256 $ cat httpd-2.4.58.tar.bz2 | openssl sha256 $ cat httpd-2.4.58.tar.bz2.sha256 5. 同様に,apr と apr-util についても改竄されていないかを確認する. - ダウンロードした "apr-1.7.4.tar.bz2" と "apr-util-1.6.3.tar.bz2"のハッシュ値は,以下のURLに示したそれぞれのファイルに記載されている. URL: https://www.apache.org/dist/apr/apr-1.7.4.tar.bz2.sha256 URL: https://www.apache.org/dist/apr/apr-util-1.6.3.tar.bz2.sha256 6. tarコマンドで,圧縮されたファイルhttpd-2.4.57.tar.bz2を展開する. $ tar jxvf httpd-2.4.57.tar.bz2 6. tarコマンドで,圧縮されたファイルhttpd-2.4.58.tar.bz2を展開する. $ tar jxvf httpd-2.4.58.tar.bz2 7. 同様に,apr-1.7.4.tar.bz2, apr-util-1.6.3.tar.bz2も展開する. 8. lsコマンドで,apr-1.7.4 と apr-util-1.6.3の2つのフォルダが存在することを確認した後,フォルダ名をそれぞれ apr と apr-util に変更して httpd-2.4.57/srclib/に保存する. $ mv apr-1.7.4 httpd-2.4.57/srclib/apr $ mv apr-util-1.6.3 httpd-2.4.57/srclib/apr-util 8. lsコマンドで,apr-1.7.4 と apr-util-1.6.3の2つのフォルダが存在することを確認した後,フォルダ名をそれぞれ apr と apr-util に変更して httpd-2.4.58/srclib/に保存する. $ mv apr-1.7.4 httpd-2.4.58/srclib/apr $ mv apr-util-1.6.3 httpd-2.4.58/srclib/apr-util 9. cdコマンドで,httpd-2.4.57 へ移動する. 9. cdコマンドで,httpd-2.4.58 へ移動する. 10. configureコマンドを実行し,Makefileの作成を行う.~ &color(red){configureコマンドは,APRを有効にするため --with-included-apr オプションを付与する.}; $ ./configure --with-included-apr 11. makeコマンドを実行し,apache(httpd)のコンパイルを行う. 12. sudoコマンドを使用し管理者権限で make installコマンドを実行し,apacheをインストールする. $ sudo make install 13. エディタ(vi)を用いて,設定ファイル(/usr/local/apache2/conf/httpd.conf)を&color(red){管理者権限で};編集する.設定すべき箇所は下記の通り. [httpd.confの設定変更箇所の例] LoadModule userdir_module modules/mod_userdir.so(先頭の#を削除) ServerAdmin sc******@ibe.kagoshima-u.ac.jp(実験者のメールアドレス) ServerName expIII-A4.ibe.kagoshima-u.ac.jp(先頭の#を削除し,ホスト名を書く) Include conf/extra/httpd-userdir.conf(先頭の#を削除) 14. apacheをサービスとして起動する.一般的にはserviceコマンドを用いるが,本実験ではソースコードからインストールを行ったため,apachectlコマンドを用いる. $ sudo /usr/local/apache2/bin/apachectl start 15. w3m で localhost にアクセスして, apacheが起動していることを確認する. ''[実験3.3]'' ポートフォワーディングの設定して,ホストOSからゲストOS上で稼働するWebサーバにアクセスできるように設定する. 1. 仮想コンピュータのネットワーク設定にあるポートフォワーディングを設定する. #ref(CAOS-04-21/VM401.png,left,nowrap,60%,添付ファイルの画像) - プロトコル,ホストポート,ゲストIP,ゲストポートを以下のように設定し,適切な名前を付けて設定を保存する. #ref(CAOS-04-21/VM301.png,left,nowrap,80%,添付ファイルの画像) ''[実験課題3.2]'' ホストOSであるWindowsから,実験3.2で設定したWebサーバにアクセスできるかどうかを確認しなさい.ホストOSから閲覧する際は,「http://127.0.0.1/」と入力する. - Mac利用者で、うまく "It works!" が表示されない場合 [[(こちらを参照)>CAOS-03-22-for_mac]] ''[実験3.4]'' ファイアウォール(ufw)を有効にして,外部からのすべてのネットワーク接続を遮断する. 1. /etc/default/ufw で,IPV6によるすべての通信を遮断する設定を行う. $ sudo vi /etc/default/ufw IPV6=yes を IPV6=no に修正する. 2. ファイアウォールの状態を確認する. $ sudo ufw status Status: inactive と表示される 3. ファイアウォールのサービスを開始する. $ sudo ufw enable $ sudo ufw status を再度実行し,状態を確認する. Status: active に変更された 4. すべての通信を遮断する設定を行う. $ sudo ufw default DENY 5. ホストOSであるWindowsから,実験3.2で設定したWebサーバにアクセスできるかどうかを確認する.(アクセスできないことを確認する.) ''[実験課題3.3]'' ファイアウォール(ufw)の設定を行い,サーバへのhttp通信を許可しなさい.アクセスの許可は,「allow」コマンドを使用する.http通信はTCP 80番ポートが使われるため,外部からサーバのTCP 80番への通信を許可すればよい.~ (Macの場合,80番でうまくいかないときは,TCP 8080番をallowしてください.) 上記の設定は,コマンド「sudo ufw reload」を打つことで,設定内容を反映できる.設定が反映され,Webサーバにアクセスできるようになったことを確認する. //Webサーバにアクセスできない場合は,教員やTAと相談して原因を特定しなさい. ** 調査課題 [#v8e3be95] ''[調査課題3.1]'' Apache以外のサーバソフトについて調べ,Apacheも含めた特徴の比較表を作成せよ. ~ ''[調査課題3.2]'' 仮想コンピュータのネットワーク接続形態にはどのようなものがあるか,また,それぞれの接続形態の特長を調べてレポートに書きなさい. &br; #br //---- // //&aname(sec4); // //*** 4. サーバの運用(応用課題) [#sf94fa69] // //''[実験4]'' 仮想コンピュータのIPアドレスを固定IPアドレスに変更し,ポートフォワーディングの設定して,電算機演習室のネットワーク(10.200.30.0)の他のコンピュータからWebサーバがアクセスできるように設定しなさい. // // //1. ゲストOSのネットワーク設定をdhcpによる動的IPアドレスから固定IPアドレスに変更する. // //| IPアドレス:| 10.0.2.1xx (xxはコンピュータの番号)&br; (10.0.2.0/24ネットワーク内のIPアドレス)| //| ネットマスク:| 255.255.255.0| //| ゲートウェイ:| 10.0.2.2| //| DNSサーバ:| 10.200.2.11| // //- /etc/network/interfacesを変更する. // // $ sudo vi /etc/network/interfaces // // iface enp0s3 inet ''dhcp'' を iface enp0s3 inet ''static'' に修正する. // // その後に,固定IPアドレス(address),ネットマスク,ゲートウェイ,DNSサーバの情報を追加する. // //2. ネットワークサービスの再起動 // // $ sudo service networking restart // //3. 仮想コンピュータのネットワーク設定にあるポートフォワーディングを設定する. // //- プロトコル,ホストポート,ゲストIP,ゲストポートを以下のように設定し,適切な名前を付けて設定を保存する.~ //&color(red){ゲストIPは1.で設定したものを設定する.}; // //#ref(CAOS-04-21/VM402.png,left,nowrap,80%,添付ファイルの画像) // // //4. 仮想コンピュータを再起動し, apacheをサービスを起動する. // // $ sudo /usr/local/apache2/bin/apachectl start // // // //5. 他のPCから設定したapacheサーバに接続できるか確認する.他のPCから閲覧する際は,ホストOSのIPアドレスを指定する. // //[[クリックしてコンピュータ番号を確認して使用すること.>CAOS-04_PC]] // //&color(red){接続できない場合には,apacheサーバが起動しているか確認すること.}; // // //''[課題4.1]'' 「exp3」ユーザのWebページを作成し,ホストOSから閲覧できることを確認せよ.作成するWebページは,下記のような非常に単純なものでよい. // //ユーザのWebページは,「/home/***(ユーザ名)/public_html/」ディレクトリに,index.htmlという名前で作成する.ホストOSから閲覧する際は,//「http://10.200.30.1xx/~***(ユーザ名)」と入力する. // //例: // // <html> // <head><title>Test</title></head> // <body> // This is a test Web page to check if our server works. // </body> // </html> // //作成したWebページを閲覧できない場合は,各ユーザのディレクトリ(/home/***(ユーザ名))および各ユーザのpublic_htmlディレクトリのパーミッションを確認すること.ファイルおよびディレクトリの所有者だけでなく,全てのユーザに読み込み,実行の権限が与えられる必要がある. // //''[課題4.2]'' 設定が終わったら,他のコンピュータから作成したWebページにアクセスできるか確認しなさい. // //#br // //[[実験内容に戻る>CAOS-04#content]] //