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Commit 7e94aed6 authored by Peter Gerwinski's avatar Peter Gerwinski
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Vorbereitung 3.5.2024

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% es-20240503.pdf - Lecture Slides on Embedded Systems
% Copyright (C) 2013, 2014, 2015, 2016, 2017, 2018, 2019, 2020, 2021, 2022, 2023, 2024 Peter Gerwinski
%
% This document is free software: you can redistribute it and/or
% modify it either under the terms of the Creative Commons
% Attribution-ShareAlike 3.0 License, or under the terms of the
% GNU General Public License as published by the Free Software
% Foundation, either version 3 of the License, or (at your option)
% any later version.
%
% This document is distributed in the hope that it will be useful,
% but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
% MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE. See the
% GNU General Public License for more details.
%
% You should have received a copy of the GNU General Public License
% along with this document. If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
%
% You should have received a copy of the Creative Commons
% Attribution-ShareAlike 3.0 Unported License along with this
% document. If not, see <http://creativecommons.org/licenses/>.
% README: TCP/IP
\documentclass[10pt,t]{beamer}
\usepackage{pgslides}
\usepackage{rotating}
\usepackage{tikz}
\newcommand{\underconstruction}{%
\begin{picture}(0,0)
\put(9,0.9){\makebox(0,0)[b]{\includegraphics[width=1.5cm]{Zeichen_123.pdf}}}
\put(9,0.6){\makebox(0,0)[t]{\shortstack{Änderungen\\vorbehalten}}}
\end{picture}}
\title{Eingebettete Systeme}
\author{Prof.\ Dr.\ rer.\ nat.\ Peter Gerwinski}
\date{3.\ Mai 2024}
\begin{document}
\maketitleframe
\setcounter{section}{2}
\section{Einführung in Unix}
\setcounter{subsection}{2}
\subsection{Dateisysteme}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\newterm{ausführbare\/} Dateien
\end{itemize}
\begingroup
\small
\begin{lstlisting}[style=terminal,gobble=6,xleftmargin=-3pt]
cassini/home/peter/bo/2013ws/systech/20131008.0> ¡cat test¿
ls -l systech-20131008.*
cassini/home/peter/bo/2013ws/systech/20131008.0> ¡chmod +x test¿
cassini/home/peter/bo/2013ws/systech/20131008.0> ¡ls -l test¿
-rwxr-xr-x 1 peter peter 25 Okt 6 16:45 test
cassini/home/peter/bo/2013ws/systech/20131008.0> ¡./test¿
-rw-r--r-- 1 peter peter 4120 Okt 6 16:44 systech-20131008.aux
...
\end{lstlisting}
\endgroup
% \pause
\begin{itemize}
\item
ausführbare Textdateien: \newterm{Skripte}
% \pause
\smallskip
hier: ausführbare Textdatei mit Shell-Befehlen\\
(ohne spezielle Kennung): Shell-Skript
\pause
\smallskip
Kennung: 1.\ Zeile enthält \lstinline[style=terminal]{#!} und den Interpreter,\\
z.\,B.\ \lstinline[style=terminal]{#!/bin/bash}\\
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\newterm{Symbolische Verknüpfungen -- symbolic links}
\smallskip
Verweis auf die eigentliche Datei\\
\textarrow\ Wenn man die Datei löscht, zeigt der Link ins Leere.
\smallskip
Verknüpfung anlegen: \lstinline[style=cmd]{ln -s datei link}\\
(Richtung: wie bei \lstinline[style=cmd]{cp})
\smallskip
Beispiel: \lstinline[style=cmd]{ln -s opengel-magic-double.c opengl-magic.c}
\medskip
\item
\newterm{Harte Verknüpfungen -- hard links}
\smallskip
Dieselben Daten auf dem Datenträger\\
sind unter mehreren Namen verfügbar.\\
\textarrow\ Wenn man einen löscht, sind die Daten noch da.
\smallskip
Anwendungsbeispiel: Snapshot-Backup
\smallskip
Bei Verzeichnissen: \newterm{hard links\/} halten die Verzeichnisstruktur zusammen
\begin{itemize}
\item eigentlicher Name
\item \lstinline{.} von sich selbst aus
\item \lstinline{..} von Unterverzeichnissen aus
\end{itemize}
\end{itemize}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{find}: Dateien anhand ihrer Eigenschaften suchen
\end{itemize}
\small
\begin{lstlisting}[style=terminal,xleftmargin=-7pt]
$ ¡find . -name "*orbit-x*"¿
./20131031.0/orbit-x.c
./20131031.0/orbit-x1.c
./20131031.0/orbit-x
./20131107.0/orbit-x.c
./20131107.0/orbit-x1.c
./20131107.0/orbit-x
$ ¡find . -name "*orbit-x*" -perm /u+x¿
./20131031.0/orbit-x
./20131107.0/orbit-x
$ ¡find . -name "*orbit-x*" -perm /u+x -exec ls -l {} \;¿
-rwxr-xr-x 1 peter peter 15831 Okt 31 13:19 ./20131031.0/orbit-x
-rwxr-xr-x 1 peter peter 15831 Okt 31 13:19 ./20131107.0/orbit-x
\end{lstlisting}
\end{frame}
\subsection{Ein- und Ausgabeströme}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
Standard-Ausgabe in Datei umleiten
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡echo "Dies ist ein Test." > test.txt¿
$ ¡cat test.txt¿
Dies ist ein Test.
\end{lstlisting}
\pause
\smallskip
\begin{itemize}
\item
Standard-Ausgabe an Datei anhängen
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡echo "Dies ist noch ein Test." >> test.txt¿
$ ¡cat test.txt¿
Dies ist ein Test.
Dies ist noch ein Test.
\end{lstlisting}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
Fehler-Ausgabe in Datei umleiten
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡cat gibtsnicht.txt > fehler.txt¿
cat: gibtsnicht.txt: No such file or directory
$ ¡cat fehler.txt¿
$ ¡cat gibtsnicht.txt 2> fehler.txt¿
$ ¡cat fehler.txt¿
cat: gibtsnicht.txt: No such file or directory
\end{lstlisting}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
Standard-Eingabe aus Datei lesen
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡bc¿
bc 1.06.95
Copyright [...] 2006 Free Software Foundation, Inc.
This is free software with ABSOLUTELY NO WARRANTY.
For details type `warranty'.
¡2 + 2¿
4
$ ¡echo "2 + 2" > test.bc¿
$ ¡bc < test.bc¿
4
\end{lstlisting}
\end{frame}
\subsection{Pipes}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
Standard-Ausgabe von Programm A\\
wird zu Standard-Eingabe von Programm B
\smallskip
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡echo "2 + 2" | bc¿
4
\end{lstlisting}
\smallskip
\textarrow\ sehr mächtiger "`Baukasten"'
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{sed}: \emph{stream editor}\\
Suchen und Ersetzen (und noch viel mehr)
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡echo "Schlimmer geht nimmer." | sed -e 's/nim/im/g'¿
Schlimmer geht immer.
\end{lstlisting}
\end{frame}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{grep}: Standard-Eingabe durchsuchen
\end{itemize}
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡ls | grep slides¿
pgslides.sty
$ ¡ls *.pdf | grep -v fig¿
logo-hochschule-bochum-cvh-text.pdf
logo-hochschule-bochum.pdf
NPN_transistor_basic_operation.pdf
rtech-20131002.pdf
$ ¡ls -l $(ls *.pdf | grep -v fig)¿
-rw-r--r-- 1 peter peter 14488 Sep 2 21:02 logo-hochschule-bochum-cvh-text.pdf
-rw-r--r-- 1 peter peter 31581 Dez 26 2011 logo-hochschule-bochum.pdf
-rw-r--r-- 1 peter peter 8538 Okt 2 2012 NPN_transistor_basic_operation.pdf
-rw-r--r-- 1 peter peter 6753149 Okt 1 22:59 rtech-20131002.pdf
\end{lstlisting}
\end{frame}
\subsection{Verzweigungen und Schleifen}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{lstlisting}[style=terminal]
$ ¡if grep Pipes test.txt; then echo "gefunden"; \
else echo "nicht gefunden"; fi¿
nicht gefunden
$ ¡for x in foo bar baz; do echo $x; done¿
foo
bar
baz
\end{lstlisting}
\end{frame}
\section{TCP/IP in der Praxis}
\iffalse
\setcounter{subsection}{-1}
\subsection{Vorbereitungen\quad {\color{red}(Nicht auf allen Rechnern ausführen!)}}
\begin{frame}[fragile]
\showsection
{\large\textbf{Literatur:}}\\[\smallskipamount]
\url{http://www.peter.gerwinski.de/download/net-2013ss.tar.gz}
\bigskip\bigskip
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
Verkabelung: Twisted-Pair-Kabel, Switches
\item
Automatismen abschalten
\end{itemize}
\medskip
\begin{lstlisting}[style=terminal]
# service network-manager stop
\end{lstlisting}
\end{frame}
\fi
\subsection{IP-Adressen}
\begin{frame}[fragile]
\showsection
\showsubsection
\begin{itemize}
\item \lstinline[style=cmd]{ip addr} (Linux)\\
\lstinline[style=cmd]{ifconfig} (Unix allgemein)\\
\lstinline[style=cmd]{ipconfig} (MS Windows)
\item \lstinline[style=cmd]{ip addr add <Netz>}
% \\
% Beispiel:
% \lstinline[style=cmd]{ip addr add 192.168.2.197/24}\\
% \includegraphics[width=7cm]{../20171026/photo-20171026-142620.jpg}
\item \lstinline[style=cmd]{ip link}
\item \lstinline[style=cmd]{ping <IP-Adresse>}
\end{itemize}
\medskip
\begin{lstlisting}[style=terminal]
# ifconfig
lo: flags=73<UP,LOOPBACK,RUNNING> mtu 65536
inet 127.0.0.1 netmask 255.0.0.0
inet6 ::1 prefixlen 128 scopeid 0x10<host> [...]
wlan0: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST> mtu 1500
inet 192.168.42.101 netmask 255.255.255.0
broadcast 192.168.42.255
ether be:3f:ca:aa:7e:51 txqueuelen 1000 (Ethernet)
[...]
\end{lstlisting}
\end{frame}
\begin{frame}
\showsubsection
IPv4-Adressen:
\begin{itemize}
\item
32 Bit
\item
dezimal, 4 Gruppen zu je 8 Bit (0--255), durch Punkte getrennt
\end{itemize}
\medskip
IPv6-Adressen:
\begin{itemize}
\item
128 Bit
\item
hexadezimal, 8 Gruppen zu je 4 Hex-Ziffern, durch Doppelpunkte getrennt
\item
Führende Nullen dürfen weggelassen werden.
\item
Zwei Dopppelpunkte bedeuten: Mit Nullen auffüllen.
\item
Literatur und Beispiel: \url{https://de.wikipedia.org/wiki/IPv6}
\end{itemize}
\end{frame}
\subsection{MAC-Adressen}
\begin{frame}
\showsubsection
MAC = Media Access Control
\smallskip
MAC-Adresse = Hardware-Adresse = Ethernet-Adresse
\begin{itemize}
\item \lstinline[style=cmd]{ip neig}\\
\lstinline[style=cmd]{arp}
\end{itemize}
\end{frame}
\subsection{TCP- und UDP-Ports}
\begin{frame}
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{nc <IP> <Port>}\\
Verbindung zu Programm $\langle$Port$\rangle$
auf Rechner $\langle$IP$\rangle$ aufnehmen
\item
\lstinline[style=cmd]{nc -l <Port>}
oder
\lstinline[style=cmd]{nc -p <Port> -l}\\
auf eingehende Verbindungen warten ("`lauschen"')
\medskip
\item
TCP-Ports: Verbindungskonzept, Netzwerk prüft
\item
UDP-Ports: einzelne Pakete, Anwendung muß selbst prüfen
\item
ICMP: keine Ports, nur Rechner:\\
Erreichbarkeit, Eigenschaften der Übertragung
\end{itemize}
\medskip
\begin{center}
\renewcommand{\arraystretch}{1.2}
\begin{tabular}{|l|}\hline
Anwendung: HTTP, SMTP, \dots \\\hline
Transport: TCP-/UDP-Ports, ICMP \\\hline
Internet: IP-Adresse \\\hline
Netzwerkzugang: Hardware-/MAC-Adresse \\\hline
\end{tabular}
\end{center}
\end{frame}
\subsection{TCP-Protokolle}
\begin{frame}
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\textbf{HTTP}\\
\lstinline[style=cmd]{GET / HTTP/1.1}\\
\lstinline[style=cmd]{Host: www.hs-bochum.de}\\
(Leerzeile)
% \begin{onlyenv}<2>
% \par\medskip
% URL: Schema://Benutzer:Passwort@Rechner:port/Pfad?Query\#Fragment
% \end{onlyenv}
\begin{onlyenv}<2->
\medskip
\item
\textbf{SMTP}\\
\lstinline[style=cmd]{HELO cassini}\\
\lstinline[style=cmd]{MAIL FROM: <example@example.com>}\\
\lstinline[style=cmd]{RCPT TO: <beispiel@example.de>}\\
(E-Mail-Header -- Teil der Nutzdaten)\\
\lstinline[style=cmd]{From: Eddie Example <example@example.com>}\\
\lstinline[style=cmd]{To: Bert Beispiel <beispiel@example.de>}\\
\lstinline[style=cmd]{Subject: Hello, world!}\\
(Leerzeile)\\
\lstinline[style=cmd]{Hi, there!}\\
\lstinline[style=cmd]{.}
\medskip
\item
Protokolle "`mal eben"' selbst schreiben:
\lstinline[style=cmd]{nc -c} oder \file{inetd}
\end{onlyenv}
\end{itemize}
\end{frame}
\subsection{Routing}
\begin{frame}[fragile]
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{ip route} (Linux)\\
\lstinline[style=cmd]{route} (MS-Windows, Unix)\\
\lstinline[style=cmd]{netstat -nr} (MacOS)
% \\[\medskipamount]
% \includegraphics[width=11cm]{../20171026/photo-20171026-162455.jpg}
\end{itemize}
\medskip
\begin{lstlisting}[style=terminal]
# route -n
Kernel-IP-Routentabelle
Ziel Router Genmask [...] Iface
0.0.0.0 192.168.42.1 0.0.0.0 [...] wlan0
169.254.0.0 0.0.0.0 255.255.0.0 [...] wlan0
192.168.42.0 0.0.0.0 255.255.255.0 [...] wlan0
\end{lstlisting}
\bigskip
Netzmaske:\\
Wenn nach Und-Verknüpfung mit IP-Adresse gleich,
\textarrow\ im gleichen Netz
\medskip
\lstinline[style=terminal]{255.255.240.0} ist dasselbe wie
\lstinline[style=terminal]{/20}\\
(20 Bit sind 1; die restlichen 12 Bit sind 0)
\end{frame}
\subsection{Netzwerkanalyse}
\begin{frame}
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{tcpdump}
\item
\lstinline[style=cmd]{wireshark}
\item
\lstinline[style=cmd]{ettercap}
\end{itemize}
\end{frame}
\subsection{SSH}
\begin{frame}
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
\lstinline[style=cmd]{SSH <Rechner>}
\item
\lstinline[style=cmd]{-C}: Komprimierung
\item
\lstinline[style=cmd]{-L}: lokalen Port auf Remote-Port umleiten
\item
\lstinline[style=cmd]{-R}: Remote-Port auf lokalen Port umleiten
\end{itemize}
\end{frame}
\subsection{X11}
\begin{frame}
\showsubsection
\begin{itemize}
\item
Grafik-Bildschirm und Eingabegeräte über's Netz
\item
\lstinline[style=cmd]{DISPLAY}-Variable: X-Server: Rechner und Bildschirm
\item
\lstinline[style=cmd]{ssh -X}: X11-Forwarding
\end{itemize}
\end{frame}
\end{document}
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