2019-2020-2 20175113完瑞 基于Windows的信息安全专业导论学习容器的构建 个人报告

北京电子科技学院

《信息安全工程技术应用》课程设计报告

基于Windows的信息安全专业导论学习容器的构建

                                                                                     小组成员姓名：20175104李屹哲

                                                                                                              20175113完   瑞

                                                                                                              20175133于沛辰

                                                                                     指导教师：娄嘉鹏

一、 详细设计思路

1、 安装Windows10 pro虚拟机

1） 下载镜像文件，配置Windows10 pro环境

• • 下载镜像文件： thunder://QUFodHRwOi8veHozLmRhb2hhbmc0LmNvbS9jbl93aW5kb3dzXzEwX2NvbnN1bWVyX2VkaXRpb25zX3ZlcnNpb25fMTkwOV94NjRfZHZkXzc2MzY1YmY4Lmlzb1pa
  • 新建一个虚拟机，打开下载的镜像文件

2） 安装Vm-tools，开启共享文件夹

• • 安装完成后安装 vm tools（正常会自动安装）
  • 虚拟机→选项→共享文件夹，启用共享文件夹，共享文件夹可在win10 网络下找到

3） 开启Hyper-v服务

• 在Windows10 pro上打开 Hyper-v 功能：控制面板→程序→程序和功能→启用或关闭windows功能，勾选 Hyper-v 功能
• 如果 Hyper-v 功能呈灰色，无法勾选，可以参考这篇博客来配置虚拟机配置文件

2、 安装docker

1）  从官网下载Docker Desktop

• • 下载 Docker Desktop（可在虚拟机打开浏览器直接下载，也可在主机中下载，共享文件夹导入，个人建议后者）

2）  安装并测试docker

• 运行 docker version：确认你有一个支持的docker版本
• 运行 docker run hello-world：从docker hub上获取hello-world镜像并运行一个容器
  • 如果提示无法匹配镜像，将设置中 Docker Engine中“experimental：false”改为“experimental：true”，之后就可以匹配镜像了
• 运行 docker image ls：列出全部的镜像
• 运行 docker container ls --all ：列出全部的容器
• 以上就是docker从docker hub下载镜像、构建容器的一些指令，具体更多操作参考官方指导

3、 建立图形化的ubuntu容器&配置python环境

1）  下载和运行图形化的ubuntu容器： docker run -p 6080:80 -p 5900:5900 dorowu/ubuntu-desktop-lxde-vnc:xenial 

2）  下载安装TightVNC

3）  使用 TightVNC Viewer 远程连接容器端口建立容器图形化界面

• • 如果报错，关闭右下角 TightVNC 服务，再用管理员身份启动 TightVNC Viewer

4）  更新源，配置python3.6、python3-pip

• 更新下载源：
• 在 /etc/apt/sources.list 文件中加入163源

• • • deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
      deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
      deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
      deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
      deb http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse
      deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic main restricted universe multiverse
      deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-security main restricted universe multiverse
      deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-updates main restricted universe multiverse
      deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-proposed main restricted universe multiverse
      deb-src http://mirrors.163.com/ubuntu/ bionic-backports main restricted universe multiverse

  • 更新软件列表： apt-get update 
  • 安装python环境： apt install python3.6 、 apt install python3-pip 

5）  调试python环境

• 新建一个python文件： touch helloworld.py 
• 用leafpad编辑 helloworld.py ： leafpad helloworld.py 
• 在文本内输入： print('hello world!') 
• 运行 helloworld.py ： python helloworld.py 
• 运行成功，打印了 hello world！ 

• • 再用leafpad编辑helloworld.py： leafpad helloworld.py 
  • 换一段测试代码，程序功能：暂停一秒输出，并格式化当前时间
  • 运行成功，证明python环境可用

4、 配置vscode环境

1）  配置Vscode

• • 进入官方网站下载最新版本：https://code.visualstudio.com（选择deb）
  • 安装vs code： dpkg -i code_1.44.2-1587059832_amd64.deb

2）  Vscode中安装Python拓展包

• • 在扩展商店搜索 language packs 并下载中文汉化包
  • 在扩展商店搜索 python 并下载python扩展包

3）  调试Python代码

• 打开之前的 helloworld.py 运行并调试

5、 安装并测试pep/9环境

1）  下载安装Pep9

• • 进入Pep/9官网，选择Pep/9 Windows版下载，下载完成后按默认选项安装即可正常打开使用

2）  Pep9内调试汇编代码

• 打印：Hi
• 在 Source Code 区输入汇编指令，Build→Run Source（快捷键：Ctrl+R）

• LDBA 0x0048,i    ;Load 'H' into accmulate
  STBA 0xFC16,d    ;Store accmulator to output device
  LDBA 0x0069,i    ;Load 'i' into accmulate
  STBA 0xFC16,d    ;Store accmulator to output device
  .END                   ;Stop

• 可以在 Object Code 区观察到汇编指令对应的机器指令，这里做下解析：

• D0 00 48   //把 H 放入累加寄存器
  F1 FC 16   //打印累加寄存器中存储的字节
  DO 00 69   //把 i 放入累加寄存器
  F1 FC 16   //打印累加寄存器中存储的字节
  00         //停止
  zz         //结束标识符

• • 两个字符的倒序输出：
    • 在Object Code区输入汇编指令，Build→Run Object

    • D1 FC 15  //将输入设备中的第一个字符读入累加器
      F1 00 13  //将字符从累加器存储到内存中
      D1 FC 15  //将第二个字符从输入设备读入累加器
      F1 FC 16  //将第二个字符打印到输出设备
      D1 00 13  //从内存中加载第一个字符
      F1 FC 16  //打印第一个字符到输出设备
      00        //停止
      zz        //结束标识符

      

6、 拓展内容-配置anaconda环境

1）  配置anaconda

• • Anaconda可以从官网下载，选择Linux环境安装包下载（建议选择Python3.7版本，因为Python3正在逐渐替代Python2；这里我选用Python3版本，但其实，版本的选择在anaconda中并不是一个问题，因为通过环境管理，我们可以很方便地切换运行时的Python版本）
  • 安装Anaconda： bash Anaconda3-2020.02-Linux-x86_64.sh
    
  • 安装过程中会要求阅读相关协议，最后输入 yes确认开始安装，安装会选择创建一个目录，选择完毕后回车进行安装
  • 安装完成后关闭当前终端

2）  构建Pyhton环境

• • 再开终端可以构建新的Python环境： conda create --name python36 python3.6

• • 这里给出查看和切换环境的相关指令，更多细节可以参考官方指导或者这篇帮助

  • conda -h      //查看帮助
    conda create --name python36 python=3.6 //基于python3.6版本创建一个名字为python36的环境
    conda activate python36                 //激活python3.6环境
    source activate python36                //激活python36环境
    conda list                              //查看环境下的包
    deactivate python36                     //退出当前python3.6环境
    conda remove -n python36 --all          //删除环境python36
    conda env remove -n python36            //删除环境python36
    conda info -e                           //查看所有安装的环境

3）  调试Python代码

• • 在激活python36环境后，可以观察到命令行前多了 （python36），输入 python可进入该环境下编写代码
  • 但在anaconda的python环境缺少一些库，没有这些库，编译代码就会报错：SyntaxError：invalid syntax
  • 这里我们先安装numpy、matplotlib这两个库： conda install numpy、conda install matplotli
  • 然后编译并执行代码（这段代码像是在写matlab）

  • from numpy import *
    from matplotlib.pyplot import *
    x = arange(0,361)
    y = sin(x*pi/180)
    plot(x,y)
    xlim(0,360)
    ylim(-1.2,1.2)
    title('SIN Function')
    show()

    

7、 容器打包并上传

1）  注册个人账号，创建个人仓库

• • 打开docker hub官网，注册用户
  • 注册完成后，创建个人公开库

2）  将容器打包成镜像

• • 打开命令提示符，根据容器创建镜像： docker commit （container ID）注册用户名/仓库名:tagname

3）  上传个人镜像

• • 上传镜像： docker push 20175113wr/20175113wr:version2

二、遇到的问题及解决

1、  无法开启Hyper-v服务：

• 在Vm配置文件中添加：

• hypervisor.cpuid.v0 = "FALSE"
  mce.enable = "TRUE"
  vhv.enable = "TRUE"

• 重启虚拟机，再开启Hyper-v服务

2、  无法匹配镜像：

• 将docker设置中 Docker Engine“experimental：false”改为“experimental：true”

3、  图形化界面：

• 安装TightVNC，通过 TightViewer 连接容器端口构建图形化界面

4、  Pep9无法在容器环境上安装：

• 指导老师建议我们在主机环境下安装测试Pep9环境

三、体会与收获

在这三周的课设过程中，我们使用了docker容器技术，在之前课程学习中曾多次使用虚拟机技术，相较于虚拟机，docker容器更加高效、方便，更适合开发环境和学习。

在这次课设中，我们遇到了各种各样的问题，在相互交流分享中，完成了这次课设，对自己学习、实践能力是一次全新的考验，也收获了课程成果。

四、参考文献和网址

《Docker技术入门与实战 第3版》

《Computer.Science.Illuminated.7th》

https://docs.docker.com/docker-for-windows/?utm_source=docker4win_2.2.0.5&utm_medium=docs&utm_campaign=referral

https://zhuanlan.zhihu.com/p/50864774

https://blog.csdn.net/xq929609968/article/details/97231817?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-9&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-9

https://blog.csdn.net/hbxtlhx/article/details/40395207?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-11&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task-blog-BlogCommendFromBaidu-11

https://www.runoob.com/docker/docker-container-usage.html

https://www.zhihu.com/question/58033789

五、课设过程博客

第一周博客：配置Docker

第二周博客：部署容器和环境

第三周博客：环境拓展

六、安装信息安全专业导论学习容器指南

1. 确认主机是否可以开启Hyper-v服务
   • 如果不能开启，建议安装使用上述Windows10 pro虚拟机
2. 配置 Docker Desktop
3. 配置 TightVNC
4. 运行信息安全专业导论学习容器： docker run -p 6080:80 -p 5900:5900 20175113wr/20175113wr:version2