【17-A-L】ママセキュリティエンジニア奮闘記 ～ 子供と一緒にラズパイで遊んでみた♪ ～
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Developers Summit 2017【17- A-L】吉田様の資料です。
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- 2. 自己紹介 • セキュリティエンジニア – ソフトウェアの設計～運用におけるセキュリティコンサル • カバー範囲は、スマホアプリ、サーバーアプリ、サーバーインフラ • AndroidやLinux kernelのソースを読む機会が多い • 2歳、4歳の女児の母 – 仕事と子育てに奮闘中 2
- 4. 4 背景
- 6. 2つの思い 6 親としての思い • 子供との時間を大切にしたい • いろいろな経験をさせてあげたい • 考える力を身につけてほしい エンジニアとしての思い • エンジニアとしてスキルアップをしたい • 知的好奇心を満たしたい
- 7. ママエンジニアのToDo 7 • 脆弱性の調査をする • セキュリティレビューをする • 資料を作成する • ごはんを食べさせる • 保育園に送迎する • 寝かしつける • ○○について、正しく理解する • ○○が使えそうなので、調べておく 緊急度 重要度 • 子供と一緒に○○に取り組む • いろいろな経験をさせてあげる • 考える力をつけてあげる • 上履きを洗う • 交通費の精算をする • 鼻水を吸引する
- 8. ママエンジニアのToDo 8 • バグをとる • 機能を実装する • 資料を作成する • ごはんを食べさせる • 保育園に送迎する • 寝かしつける • ○○について、正しく理解する • ○○が使えそうなので、調べておく 重要度 • 子供と一緒に○○に取り組む • いろいろな経験をさせてあげる • 考える力をつけてあげる • 上履きを洗う • 交通費の精算をする • 鼻水を吸引する 緊急度
- 9. 問題 9 時間がない
- 10. ママエンジニアの１日 10 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 自分時間 生活＆送迎 仕事 移動 移動 生活＆送迎 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 18:00 21:00 自分時間 生活 お出かけ 生活 平日 休日 夕食の準備、家 の雑用、仕事 仕事時間：8h 生活時間: 5h 生活時間: 7h お出かけ時間: 6.5h 大人1 or 2,子供2
- 12. 子供のプログラミング環境の整備 PCが5,000円で入手可能に Raspberry Piが2012年に発売され、2016年末までに1000万台販売さ れている 小学校からのプログラミング学習が必須化 – 文部科学省が2020年から小学校でプログラミング教育を必修化するこ とを検討している – 品川区立共用小学校でのRaspberry Piを使った授業の様子が「情報処理 （2016/12月号） 」で特集された • 子供向けプログラミングの書籍の出版 – 「ルビィのぼうけん こんにちは! プログラミング」／2016年5月 – 「小学生からはじめるわくわくプログラミング」／2016年5月 12 • https://ja.wikipedia.org/wiki/Raspberry_Pi • http://www.mext.go.jp/b_menu/shingi/chousa/shotou/122/index.htm • https://www.amazon.co.jp/%E6%83%85%E5%A0%B1%E5%87%A6%E7%90%86-2016%E5%B9%B412%E6%9C%88%E5%8F%B7/dp/B01M9ID4EE • https://www.amazon.co.jp/gp/product/4798143499
- 13. Scratch開発者の主張 Scratchで得られた「創 造力」、「論理的思考能 力」、「協調性」は、将 来、子供がプログラミン グをしなかったとしても 役に立つ 13https://www.ted.com/talks/mitch_resnick_let_s_teach_kids_to_code/transcript?language=en “Most people won‘t grow up to become professional computer scientists or programmers, but those skills of thinking creatively, reasoning systematically, working collaboratively -- skills you develop when you code in Scratch -- are things that people can use no matter what they’re doing in their work lives.” MIT Media Lab. Mitchel Resnick氏の2012年のTEDス ピーチより そういう力、身につけてほしい
- 17. 発表内容 17 目的と方針の確認 作戦実行内容 • さがす • つくる • ひろげる • あじわう 検証
- 18. 18 RPi作戦
- 19. 目的と方針の確認 19
- 20. 目的：2つの思いを叶える 20 親としての思い • 子供との時間を大切にしたい • いろいろな経験をさせてあげたい • 考える力を身につけてほしい エンジニアとしての思い • エンジニアとしてスキルアップをしたい • 知的好奇心を満たしたい • HWを制御する仕組みを正しく理解したい • Raspberry Piをさわってみたい • 子供とじっくりRPi○○制作に取り組みたい • 動く「仕組み」に興味をもってほしい ブレイクダウン ブレイクダウン
- 21. （私の）ブーム理論 過去に訪れたブーム – 自転車ブーム – 骨ブーム – お手紙ブーム – 包丁ブーム – レゴブーム 21 • 子供には、次々に何かに対するブームがやってくる • ブームは、突然訪れ、突然去っていく • ブームにのると、凄いスピードで吸収する
- 22. 方針：ブームにのる • 子供がブームにのってつくる – 子供にとっても楽しい時間になるように • 親は、タイミングを合わせて少しだけ背中を押してあげる • ブームの勢いで、子供が独自の発想をひろげる 22
- 23. さがす つくるものを探す 23
- 24. 4歳児の紹介 • 年齢 – 4歳4ヵ月 • 好きなこと – ぷーさんのお世話、おままごと – 自転車、ぶらんこ • ITリテラシー – iPadは、自分で「端末ログイン→アプリ起動→アプリで遊ぶ」の一連の作業ができる – ママの真似をしてキーボードをカチャカチャするのは好き 24 お世話好き、アウトドア好き ITリテラシーは高め
- 31. 作業計画 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 2017年1月 つくる ひろげる 予備 勝負の3連休 プチトラック 体験
- 32. ブーム到来の確認 • 前日、保育園からの帰り道 – ママ：「あしたさー、〇〇と一緒に〇〇のパソコンで車つくろうかと 思うんだけど」 – 長女：「いいよー」（ニコニコ） • 当日朝 – 長女：「きょう？きょう車つくるの？」（キラキラ） 32 完璧です！
- 33. 1日目作業実績 33 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 はんだづけ モーターボックス 組立て、配線 車体組立 車体組立 工作道具遊び モーター動作確認 工作道具遊び 長女の作業 • ネジを締める • プッシュピンを押し込む • モーターの動作確認をする 休憩 WebIOPi セットアップ ママ 共同 長女
- 35. 1日目作業実績 35 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 はんだづけ モーターボックス 組立て、配線 車体組立 車体組立 工作道具遊び モーター動作確認 工作道具遊び 長女の作業 • ネジを締める • プッシュピンを押し込む • モーターの動作確認をする 休憩 WebIOPi セットアップ ママ 共同 長女 パパ帰宅作業時間：4時間
- 36. 2日目作業実績 36 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 ママ 共同 子供 休憩・ 買出し モーター 仮組込 車体組立 子供の作業 • ネジを締める • 電池を入れる • キャタピラを組立てる • モーターの動作確認をする 工作道具遊び 工作道具遊び 車体組立 はんだづけ モーター動作確認 作業時間：2時間 パパ帰宅 車体組立
- 38. 3日目作業実績 38 3:00 6:00 9:00 12:00 15:00 部品を 車体に固定 作業時間：30分 ママ 共同 長女
- 40. 40 10分後
- 42. 42 長女：「○○もいくー」
- 43. 43 ママ：「・・・」
- 47. ひとり反省会 47
- 48. 何故ブームが急転直下で去ってしまったのか？ • そもそも、ブームは突然に去ってしまうもの • 一方で・・・ – 2日間が4歳児のブーム持続時間の限界？ – いつも一緒の次女が恋しくて仕方がなくなった？ – モーターやトラックは、長女にとって身近なものでなさすぎた？ – ママとつくる「過程」が楽しかった？出来上がったら興味がない？ 48
- 49. 不発の「どうして？」-1 iPadをタップすると、モーターについたセロハンテープが回るのを見て – ママ：「どうしてiPadをタッチしたらテープが回るの？」 – 長女：「え？つながってるの？」 – ママ：「そう、iPadとモーターはつながっているんだよ」 （絵を描いて説明） – 長女：「・・・」 49
- 50. 不発の「どうして？」-2 ワイヤーが抜けて、キャタピラが片側しか動かず、トラックが回るのを見て – ママ：「どうして回っちゃうの？」 – 長女：「わかんなーい」 – ママ：「片側しか動かないと回っちゃうんだよ」 – 長女：「片側しか動かないと回っちゃうのかー」 50これから挽回しようと思っていたのに・・・
- 53. Browser キャタピラトラックの構成 53 192.168.0.3 (port=8000) myscript.js webiopi.js Raspbian webiopi.py myscript.py GPIO 25,24,23,22 POST /macros/pwm4Write/0,0.133,0,0.161 Host: 192.168.0.3:8000 192.168.0.4 WebIOPi アプリのコード Native-C lib
- 54. モーター回転リクエストの処理フロー POST /macros/pwm4Write/ 0, 0.5744, 0, 0.5833, 0, 3 54 webiopi.Server myscript.pyBrowser _webiopi.GPIO (native c) pwm4Write(0, 0.5744, 0, 0.5833 0) pwmWrite(25, 0) pwmWrite(24, 0.5744) pwmWrite(23, 0) pwmWrite(22, 0.5833)
- 55. #define BCM2708_PERI_BASE 0x20000000 #define GPIO_BASE (BCM2708_PERI_BASE + 0x200000) int setup(void) { int mem_fd; uint8_t *gpio_mem; if ((mem_fd = open("/dev/mem", O_RDWR|O_SYNC) ) < 0) { return SETUP_DEVMEM_FAIL; } if ((gpio_mem = malloc(BLOCK_SIZE + (PAGE_SIZE-1))) == NULL) return SETUP_MALLOC_FAIL; …. gpio_map = (uint32_t *)mmap( (caddr_t)gpio_mem, BLOCK_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED|MAP_FIXED, mem_fd, GPIO_BASE); } WebIOPi-0.7.1¥python¥native¥gpio.c ソースコードの確認（初期化処理-1） 55 ←0x2000 00000x7E00 0000→ ※ Raspberry Pi3で利用されているBCM2836/2837では、周辺機器用のPhysical Address上のアドレ スは、0x2000 0000から0x3F000000に変更になっており、WibIOPiのパッチで、Raspberry Pi3の場 合は周辺機器用のベースアドレスが変更されていることに注意 ←0x0000 0000 ←0x2020 0000（GPIO用）0x7E20 0000→ https://www.raspberrypi.org/wp-content/uploads/2012/02/BCM2835-ARM-Peripherals.pdf Bus Address Field Name Description Size 0x 7E20 0000 GPFSEL0 GPIO Function Select 0 Function Select 0-9 32 … … … … 6. General Purpose I/O (GPIO) なるほど・・・
- 56. ソースコードの確認-初期化処理-2 56 #define FSEL_OFFSET 0 // 0x0000 #define IN 0 #define OUT 1 void set_function(int gpio, int function, int pud) { if (function == PWM) { function = OUT; enablePWM(gpio); } ... int offset = FSEL_OFFSET + (gpio/10); int shift = (gpio%10)*3; set_pullupdn(gpio, pud); *(gpio_map+offset) = (*(gpio_map+offset) & ~(7<<shift)) | (function<<shift); } WebIOPi-0.7.1¥python¥native¥gpio.c Bus Address Field Name Description Size 0x 7E20 0000 GPFSEL0 GPIO Function Select 0 Function Select 0-9 32 0x 7E20 0004 GPFSEL1 GPIO Function Select 1 Function Select 10-19 32 0x 7E20 0008 GPFSEL2 GPIO Function Select 2 Function Select 20-29 32 Bit(s) Field Name Description ... ... ... 17-15 FSEL25 FSEL25 - Function Select 25 000 = GPIO Pin 25 is an input 001 = GPIO Pin 25 is an output 100 = GPIO Pin 25 takes alternate function 0 ... Register Assignment GPIO Alternate function select register 2 なるほど・・・
- 57. ソースコードの確認-モーター回転処理 57 Bit(s) Field Name Description 31-0 SETn(n=0..31) 0 = No effect 1 = Set GPIO pin n Bus Address Field Name Description Size 0x 7E20 001C GPSET0 GPIO Pin Output Set 0 32 0x 7E20 0020 GPSET1 GPIO Pin Output Set 1 32 Register Assignment GPIO Output Set Register 0 void pulseTS(int gpio, struct timespec *up, struct timespec *down) { if ((up->tv_sec > 0) || (up->tv_nsec > 0)) { output(gpio, 1); nanosleep(up, NULL); } if ((down->tv_sec > 0) || (down->tv_nsec > 0)) { output(gpio, 0); nanosleep(down, NULL); } } #define SET_OFFSET 7 // 0x001c / 4 void output(int gpio, int value) { int offset, shift; if (value) // value == HIGH offset = SET_OFFSET + (gpio/32); else // value == LOW offset = CLR_OFFSET + (gpio/32); shift = (gpio%32); *(gpio_map+offset) = 1 << shift; } WebIOPi-0.7.1¥python¥native¥gpio.c Bit(s) Field Name Description 31-0 SETn(n=32..53) 0 = No effect 1 = Set GPIO pin n GPIO Output Set Register 1 なるほど・・・
- 58. /dev/memの権限の確認 • 公開され、root権限でread/write可能 • webiopiモジュールは、root権限で実行されている • kernelのbuild設定で、CONFIG_DEVMEMが有効になっている 58 pi@raspberrypi:~ $ ps axu|grep webiopi root 570 2.1 1.4 77340 13328 ? Sl 05:01 4:17 /usr/bin/python3 -m webiopi -l /var/log/webiopi - c /etc/webiopi/config pi@raspberrypi:~/linux $ KERNEL=kernel7 pi@raspberrypi:~/linux $ make bcm2709_defconfig pi@raspberrypi:~/linux $ grep “DEVMEM” .config CONFIG_DEVMEM=y # CONFIG_DEVKMEM is not set https://github.com/raspberrypi/linux pi@raspberrypi:~ $ ls -lZ /dev/|grep mem crw-r----- 1 root kmem ? 1, 1 1月 20 18:39 mem なるほど・・・
- 59. /dev/gpiomemの権限の確認 • /dev/gpiomemは、gpioグループの権限でread/write可能 • RPi.GPIOは、/dev/gpiomemをopenしている 59 pi@raspberrypi:~ $ ls -lZ /dev/|grep mem crw-rw---- 1 root gpio ? 244, 0 1月 20 18:39 gpiomem pi@raspberrypi:~ $ id uid=1000(pi) gid=1000(pi) groups=1000(pi),4(adm),20(dialout),24(cdrom),27(sudo),29(audio),44(video),46(plugdev),60(g ames),100(users),101(input),108(netdev),997(gpio),998(i2c),999(spi) int setup(void) { // try /dev/gpiomem first - this does not require root privs if ((mem_fd = open("/dev/gpiomem", O_RDWR|O_SYNC)) > 0) { gpio_map = (uint32_t *)mmap(NULL, BLOCK_SIZE, PROT_READ|PROT_WRITE, MAP_SHARED, mem_fd, 0); } RPi.GPIO-0.6.3¥source¥c_gpio.c なるほど・・・
- 60. 比較：/dev/memの権限 • /dev/memは存在しない • kernelのbuild設定で、CONFIG_DEVMEMが有効になっていない • CTSでチェックしている（Android 2.3以降） 60 bullhead:/ $ ls -al /dev/mem ls: /dev/mem: No such file or directory # CONFIG_DEVMEM is not set https://android.googlesource.com/kernel/msm/+/android-msm-bullhead-3.10-marshmallow-mr2/arch/arm64/configs/bullhead_defconfig https://android.googlesource.com/platform/cts/+/master/tests/tests/permission/src/android/permission/cts/FileSystemPermissionTest.java Android public void testDevMemSane() throws Exception { File f = new File("/dev/mem"); assertFalse(f.exists()); }
- 61. 比較：/dev/mem, /dev/gpiomemの権限 • /dev/memは存在しない • /dev/gpiomemは、root権限でのみread/write可能 61 130|rpi3:/ $ ls -lZ /dev total 0 crw-rw-rw- 1 root root u:object_r:ashmem_device:s0 10, 60 1970-01-01 00:00 ashmem crw-rw-rw- 1 root root u:object_r:binder_device:s0 10, 59 1970-01-01 00:00 binder crw------- 1 root root u:object_r:fuse_device:s0 10, 229 1970-01-01 00:00 fuse crw------- 1 root root u:object_r:device:s0 248, 0 1970-01-01 00:00 gpiomem Android Things
- 62. 比較：/dev/gpiomem経由のGPIOの制御 • peripheralmanプロセスがroot権限で動いている • アプリからGPIOを制御するには、PeripheralManagerServieceを利用 62 rpi3:/ $ ps USER PID PPID VSIZE RSS WCHAN PC NAME root 1 0 7336 1552 0 00000000 S /init root 152 1 965944 94308 0 00000000 S zygote audioserver 153 1 21844 7612 0 00000000 S /system/bin/audioserver cameraserver 154 1 14512 6600 0 00000000 S /system/bin/cameraserver keystore 157 1 7476 3648 0 00000000 S /system/bin/keystore media 161 1 39664 9272 0 00000000 S /system/bin/mediaserver root 162 1 22852 3804 0 00000000 S /system/bin/netd root 163 1 9016 3820 0 00000000 S /system/bin/peripheralman system 409 152 1109604 133516 0 00000000 S system_server rpi3:/ $ PeripheralManagerService manager = new PeripheralManagerService(); mGpio = manager.openGpio(GPIO_NAME); Android Things https://developer.android.com/things/sdk/pio/gpio.html なるほど・・・
- 64. 64 親としての思い • 子供との時間を大切にしたい • いろいろな経験をさせてあげたい • 考える力を身につけてほしい エンジニアとしての思い • エンジニアとしてスキルアップをしたい • 知的好奇心を満たしたい • HWを制御する仕組みを正しく理解したい • Raspberry Piをさわってみたい • 子供とじっくりRPi○○制作に取り組みたい • 動く「仕組み」に興味をもってほしい （ブレイクダウンした）2つの思いは叶ったか？ ※4歳には、早すぎた？
- 65. （オリジナルの）2つの思いは叶ったか？ 65 親としての思い エンジニアとしての思い • エンジニアとしてスキルアップをしたい — 一番必要なスキルを身につけられる訳ではない • 知的好奇心を満たしたい ★★☆ ★★☆ • 子供との時間を大切にしたい — 充実した時間を過ごせた • いろいろな経験をさせてあげたい • 考える力を身につけてほしい — 動く仕組みはまだ早かった ★★★★★ ★★☆ ☆☆☆
- 66. RPi作戦は有効な手段か？ • はじめて、長時間1つのことに一緒に取り組むことができた – 4歳児が、4時間飽きなかった – 親も興味があるRPiだからこそ、4時間一緒に取り組めた • おままごとに4時間つきあうのは、きっと無理 • RPiは様々な使い道があり、様々なブームの可能性を探ることができる – ブームの可能性を探る時間も楽しい • 子供との時間のためなので、途中で飽きない／心が折れない • エンジニアでない人には難しい • 一番必要なスキルを身につけられる訳ではなく、作戦実行には、準備も含 めるとかなりの時間がかかる – 同じ時間をかければ、より重要なコトが複数できたかも 66
- 67. 67 まとめ
- 68. まとめ • RPi作戦を実行し、「2つの思い」を叶えるための手段として有効であることを確認した – 4歳児は予想以上の集中力を発揮し、親子とも充実した時間を過ごすことができた • RPi作戦では、「ブーム」を意識し、作戦実行によい効果をもたらしたと思われる – 「ブームを探す」ために： • 子供の日常をよく観察し、RPiに向かって連想ゲームを繰り返す – 「ブームを止めない」ために： • ドライバーやニッパー等による破壊工作リスクを受容し、子供がしたい作業をさせる 68
- 69. その後・・・ 69 おまけ
- 71. 3週間後 • ママ：「トラック、どこにあったっけ？」 • 長女：「テレビの上にあったよ」 – 存在は認識しているらしい – 触りもしない 71 トラックは諦め・・・
- 74. 74 ありがとうございました