2022 Fall 計算機程式及電腦輔助設計與實習等兩門課程, 總共牽涉 github, onedrive, mail2000, replit, onshape, gmail 等廠商提供的伺服器, 另外還有自架的 Flask 伺服器.

廠商提供的伺服器

github, onedrive, mail2000, replit, onshape, gmail 等廠商提供的伺服器中, 只有 mail2000 由學校購買, 其餘都使用免費帳號, 之所以免費, 是以使用歷程換來的. 可想而知, 各廠商所提供的免費帳號都有許多限制, 其中 replit 雖然使用方便, 但所能取得的免費資源有限, 當使用頻率較高時, 經常會無法連線.

至於自架的 Flask server, 因為硬體在校內工作站室, 偶爾會有斷電與主機故障的問題, 但正常運作下, 仍然比雲端許多免費帳號下的伺服器好用許多.

自架 Server

假如要以自己架設的伺服器來取代 Replit, 第一步是如何在 Ubuntu 22.04 Server 上建立每位學員的帳號. 使用 newusers 指令, 配合建立一個包含帳號、密碼、uid、gid、comment、home dir 以及 shell (/bin/bash) 資料的 users.txt, 然後使用 sudo newusers users.txt 就可以完成所有學員帳號的建立. 但必須要先取得初始 uid, 也就是列出現有帳號的所屬 uid, 然後才能設定後續代號的 user id.

列出現有帳號 uid 的指令為: cut -d: -f1,3 /etc/passwd

表示要從 /etc/passwd 檔案, 以 : 符號分割檔案, 然後只取出第一與第三欄位的資料. 假如傳回:

root:0
daemon:1
bin:2
sys:3
sync:4
games:5
man:6
lp:7
mail:8
news:9
uucp:10
proxy:13
www-data:33
backup:34
list:38
irc:39
gnats:41
nobody:65534
_apt:100
systemd-network:101
systemd-resolve:102
messagebus:103
systemd-timesync:104
pollinate:105
sshd:106
syslog:107
uuidd:108
tcpdump:109
tss:110
landscape:111
usbmux:112
tcexam:1000
lxd:999
postgres:113
tcexamdb:1001
cad2022:1002
stunnel4:998
cd1:1002
cd3:1003

表示新建帳號的 uid 與 gid 就可以從 1004 開始, 然後連續增量後配給新的用戶.

IP 位址或埠號分配

當各學員在一台 Ubuntu 22.04 Server 上擁有帳號 (最理想的情況是用 Email 通知其主機資訊與帳號密碼) 之後, 隨即可以利用 ssh 進行遠端登入.

進入 Ubuntu 操作系統後, 就能夠利用 git clone 取下課程倉儲, 然後利用 python3 cmsimde/wsgi.py 執行動態網頁, 若各學員能夠從 port 8000 - 9000 之間進行分配區隔, 只要各學員配合修改 init.py 中的 IP 與 port 設定後, 就可以分別以自架主機取代 Replit.

waitress

直接利用 Python3 執行 wsgi.py 儘管可以讓使用者登入編輯動態網站, 但效率並沒有 wsgi 模式高, 因此若能採用 waitress 的方式啟用動態網頁, 應該是較好的做法. 但 https 對外連線仍需透過 Stunnel 或 Nginx 銜接完成.

這時, 只要在倉儲根目錄建立 waitress_server.py

from waitress import serve
from cmsimde import flaskapp

serve(flaskapp.app, listen="127.0.0.1:9443")

然後 stunnel.conf 搭配設定:

[https]
accept = stud.cycu.org:443
connect = 127.0.0.1:9443
cert = fullchain.pem
key = privkey.pem
TIMEOUTclose = 0

就可以在 python3 waitress_server.py 執行下, 讓外部以 https://stud.cycu.org 連結到對應的動態網頁.

在此的問題是, waitress_server.py 如何以 service 啟動, stunnel 如何搭配執行. 最簡單的情況是 Stunnel 先以 service 執行, 但事先納入所有學員的規劃 port, 其中包括內容 port 以及外部 port, 並且讓學員在需要編輯動態網頁的時候, 自行啟動各自的 waitress_server.py

利用 Python 取 IPv6 網路位址:

import socket
ip = socket.getaddrinfo("stud.cycu.org", 0, socket.AF_INET6)[0][4][0]
print(ip)

Virtualbox 虛擬主機

利用一台 16 核 80 GB 記憶體的虛擬主機, 建立約 250 個用戶後, 看能否透過 Stunnel 與 wsgi 啟動各自的 cmsimde 動態網站.

為了建立多用戶帳號, 可以利用 newusers 指令, 配合 users.txt 檔案:

users.txt 檔案格式, 分別是: 使用者帳號, 預計使用 cad 加上學號, 或者是 cp 加上學號, 而密碼可以採用亂數產生, 至於 uid 與 gid 則需先使用

cut -d: -f1,3 /etc/passwd

查詢現有帳號的對應 id 後, 再逐一利用迴圈增量. 至於 comment 欄位, 可以直接採用 cad 或 cp 加上學號, 而 shell 欄位則選用 /bin/bash

user_1:password_2:1002:1002:user_1:/home/user_1:/bin/bash

sudo newusers users.txt

依照上述流程建立帳號後, 可以保留使用者學號、帳號與對應密碼, 然後利用 Gmail 將此訊息郵寄給各用戶.

至於透過程式方法必須完成下列事項:

1. 建立 users.txt, 然後傳送至虛擬主機
2. 利用 sudo newuser users.txt 建立各用戶帳號與 home directory
3. 建立 users_account.txt, 包含與 users.txt 各用戶帳號與密碼資訊
4. 利用 Gmail 逐一將 users_account.txt 的帳號與密碼資訊寄給用戶

password generator

Brython 版 password generator.

import random
import string

def password_generator(size=4, chars=string.ascii_lowercase + string.digits):

    """Generate random password
    """
    return ''.join(random.choice(chars) for _ in range(size))

pass_string = "abcdefghkmnpqrstuwxyz123456789"
for i in range(10):
    print(password_generator(4, pass_string))

2022 Fall 課程代號

首先要建立各課程對應的 Ubuntu 帳號與密碼檔案:

# 導入亂數模組
import random
# 導入字串模組
import string
# 利用 def 關鍵字定義函式
# 函式的輸入變數可以設定初始值
def password_generator(size=4, chars=string.ascii_lowercase + string.digits):
    # 函式內以多行註解說明函式功能
    """Generate random password
    """
    # 利用 return 關鍵字將所產生的亂數字串傳回
    return ''.join(random.choice(chars) for _ in range(size))
# 建立一個變數與隨後的字串對應
pass_string = "abcdefghkmnpqrstuwxyz123456789"
cp_num = ["0747", "0761"]
cad_num = ["0773", "0786"]
def gen_acc_pass(course, course_num):
    stud_list =[]
    for num in course_num:
        url = "https://nfu.cycu.org/?semester=1111&courseno=" + num + "&column=True"
        class_list = open(url).read().split("\n")[:-1]
        stud_list += class_list
        #print(stud_list)
    for stud_num in stud_list:
        password = password_generator(4, pass_string)
        #print(password)
        account = course + stud_num
        #print(account)
        print(stud_num + "\t" + account + "\t" + password)
gen_acc_pass("cp", cp_num)
gen_acc_pass("cad", cad_num)

Windows 與 Ubuntu 格式差異

create_users_txt.py

with open("2022_fall_ubuntu_account_pass.txt") as f:
    data = f.readlines()
# newusers format:  
# pw_name:pw_passwd:pw_uid:pw_gid:pw_gecos:pw_dir:pw_shell
# uid starts from 1002
uid_starts = 1001
users = ""
send = ""

for i in data:
    #stud_num \t account \t password \n
    stud = i.split("\t")
    stud_num = stud[0]
    account = stud[1]
    password = stud[2].rstrip()
    uid_starts += 1
    uid = str(uid_starts)
    gid = uid
    gecos = account
    home_dir = "/home/" + account
    shell = "/bin/bash"
    #print(stud_num, account, password)
    users += account + ":" + password + ":" + uid + ":" + gid + ":" + gecos + ":" + home_dir + ":" + shell + "\n"
    send += stud_num + ":" + account + ":" + password + "\n"

with open("users.txt", "w", encoding="utf-8", newline='\n') as f:
        f.write(users)

with open("send.txt", "w", encoding="utf-8", newline='\n') as f:
        f.write(send)

假如沒有採用 newline='\n', 在 Windows 寫檔案所使用的跳行符號, 以 sftp 傳到 Ubuntu 時將會因為 shell 並非 /bin/bash 而是加上 ^M$ 的錯誤 shell 資料, 導入用戶無法 login.

若要修正跳行符號錯誤, 可以採用:

change_shell.py

import os
with open("users.txt", "r", encoding="UTF-8") as f:
    data = f.read().splitlines()
for i in data:
    account = i.split(":")[0]
    print(account)
    os.system("sudo chsh -s /bin/bash " + account)

當執行上列程式時, 為避免在程式中列出管理者密碼, 可以編輯 /etc/sudoers 並加入:

# only require a password once every 60 minutes
Defaults timestamp_timeout=60

可以讓 sudo python3 change_shell.py 執行時無需輸入管理者密碼.

Stunnel

/etc/default/stunnel4 需要加入

ENABLED=1

才能讓 stunnel4 與伺服器同時啟動, 重新啟動則使用 sudo /etc/init.d/stunnel4 restart

當伺服器運作期程結束, 可以在 /etc/sudoers 已經納入 timeout 設定後, 利用 python3 del_users.py 刪除對應的使用者與其用戶目錄.

import subprocess

"""
/etc/sudoers
vi /etc/sudoers
use w! to write the read only file
add the following to sudoers

# only require a password once every 60 minutes
Defaults timestamp_timeout=60

use 
sudo python3 del_users.py
to delete users and their home directories
"""

with open("users.txt", "r") as f:
    data = f.read().splitlines()
#print(data)
stud_list = []
for i in data:
    stud_num = i.split(":")[0]
    #print(stud_num)
    stud_list.append(stud_num)    
for user in stud_list:
    try:
        subprocess.run(["sudo", "userdel", "-r", user], check=True)
        print(str(user) + " deleted!")
        subprocess.run(["sudo", "rm", "-rf", f"/home/{user}"], check=True)
        print(str(user) + " home deleted!")
    except subprocess.CalledProcessesError:
        print(str(user) + " is not deleted!")

其中的 users.txt 就是前面用來建立用戶帳號的設定檔案.