情報処理教育支援システムの開発

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情報処理教育支援システムの開発岸本俊祐＊

（昭和63年8月31日受付）

Software System to Support Computer Practice

Shunsuke KISHIMOTO

（Received August 31， 1988）

教育用コンピュータのTSSシステムを情報処理教育向きに一部改良し，関連の教育支援ソフトを開発した。その主な点は，

1．400名を越す一般学生ユーザーをクラス単位にまとめてユーザー登録し，ユーザー数が多すぎるために生じるシステム応答性の鈍化に対処した。

2．TSSシステムの学習に必要なパスワードやアクセス権設定等の実習を他のユーザーに影響することなしに行なえる特別実習口座を開設した。

3．乱用でシステムを混乱させがちな標準アクセス権操作コマンドの使用を全面禁止とし，乱用できないようきつい制限をつけた代替コマンドを開発した。

4。指導者が学生のコンピュータ実習状況（特に，ディレクトリ構造やファイルの作成状況等）を把握するために便利に使えるコマンドを作った。

等である。

1．まえがき

高専における教育用コンピュータは，ここ数年間でそのほとんどが40台前後の端末を備えたタイムシェアリングシステム（TSSシステム）に更新され1），情報処理教育も新たな段階を迎えるに至った。世間ではすでにLANで結ばれた色々な規模のコンピュータで分散処理を行なう形態のシステムが常識化しているが，情報化時代の対応に遅れをとっている大部分の高専ではやっと本格的TSSシステムの段階にたどりついたところである。

TSSシステムは，多くのユーザーが同時に1．台のコンピュータにアクセスし，端末のディスプレー画面を介してコンピュータと対話しながら処理を進めていくことができ．

るため，また，その使用履歴情報が自動的に記録されていくため，一斉授業形態の情報処理教育には最も適したシステムの1つであるといえる。津山高専でも，教育用コン

＊情報工学科

ビュータは約30台のパソコンをインテリジェント端末とするTSSシステムになっていて2），ハードウェアはすっかり世代変わりをした。

しかし，それを最もよく利用する情報処理教育での利用形態がかなり特殊なため，教育用TSSのシステム作りは，

それなりの工夫が必要である。まず，ホストコンピュータの規模にくらべて，ユーザー数が格段に多いこと，そのほとんどのユーザーを，新年度ごとに学年進行で入れ替えねばならないこと等に対する考慮が必要である。また，全学生ユーザーの半数以上が初級者で，学習のための小さなプログラムを数多く処理するために利用する（ホストコンピュータにとって，それらの計算はほとんど負荷とならないが，ファイルアクセスやログ情報の記録等，計算に伴う周辺処理にほとんどの計算資源を費やしてしまう）ことがあげられる。さらに，システムに慣れた学生ユーザーの中には，学生特有の無責任体質や遊び心からくるいたずらや悪意のトラブルでシステムを混乱させる者がいること等も考慮しておく必要がある。

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そこで，ユーザー登録の方法，ハードディスク上のディレクトリ構造，ファイル領域等へのアクセス権設定，アクセス権操作コマンドの使用制限など，．津：山高専独自のやり方で，メーカーが提供したTsSシステムを教育用に改良

した。また，その改良によって生ずる新たな問題や不便さをカバーするため，その支援ソフトウェアも同時に開発した。本校で行なわれている情報処理教育の現状等の背景も含めて，TSSシステムの改良点や開発した支援ソフトの概要を報告する。

2．教育用TSSシステムの構造

2．1 ハードディスクの記憶構造

津山高専は機械工学科が2学級，電気工学科と情報工学科がそれぞれ1学級の合計4学級から成り，学生の総数は約800名である。カリキュラムの都合で教育用コンピュー

タを使用しないクラスもかなりあるが，それでも数十名の教職員ユーザーを含め，教育用コンピュータの全ユーザーは600名以上にも達する。これを1人ひとり個人としてユーザー登録すると，ミニコンレベルの小さなホストコンピュータ（32bit，3 MIPS，主記憶4MB，ハードディスク容量約500MB）には3），能力的に負担が重すぎるし，また，

その作業を毎年学年始めに行なわねばならないシステム管

理者にとっても大変である。

そこで，学生ユーザーを初級レベルの一般学生とそれ以上の上級学生に分けた。一般学生はクラス単位でまとめて 1つのクラスが1ユーザーとなるように登録される。1クラス40人分が1ユーザー登録ですむことになり，ホストコンピュータのユーザー個人に関する属性ファイルのアクセズや条件チェック等のオーバーヘッドがぐんと軽くなる。

上級学生は個人登録されるが，それは必ずしも学年が上の学生を対象としているのではない。あるクラスを上級学生と．して登録するかどうかは，過去のコンピュータ実習等の経験によっており，その判断はクラス担当の指導教官にまかされている。

以上の背景のもとに，教育用TSSシステムのハードディスクの記憶構造が考えられ，図1のように決められた。

全ディスク容量約500MBを3つのボリュームに分割し，

1番目はOSやJZ・一一ザー登録情報ファイル，共通ライブラリー，共通の一時領域等に，2番目は学生教職員も含めて主に機械工学科所属のユーザーのための領域に，3番目は電気と情報工学科所属のユ・一：ザーのための領域に当てられている。図1に示すように，2つのユーザーボリュームは，

それぞれ，学生領域と教職員の個人領域に分けられ，学生領域はさらに一般学生用のクラス領域と上級学生用の個人領域や卒直領域に分けられている。

ユーザーボリューム1 UV 1

機惑乱個人^i学i

械i生iクラス領域 i領i

科i域i個入

クラブ活動等その他教職員

卒研

システムボリューム

一sRV NCOS−1 OS

システムライブラリ

共用ライブラリ共用一時領域

開発領域

／ x ^{ユーザーボリューム2}^一uV 2

教職員個人

電

気1子1クラス．領域科…生…個人斬情i教耳韻慨

報i学iクラス領域

科i生i臥卒研

図1 教育用TSSシステムの構造

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2．2 学生ユーザーの利用環境とアクセス権一般学生は，クラス単位で一括して1人分のユーザーと

して，ユーザー登録される。このため，各個人にはパスワードやアクセス権のかかったホームディレクトリを与えることができない。そのクラスに属する学生全体にアクセス権のかかったホームディレクトリが1つ与えられるのみである。それをクラスディレクトリと呼んでいる。同じクラスに属するユーザーは，ログインすれば，すべて同じクラスディレクトリに入るように設定されている。実際の処理作業は，その下に個人ディレクトリを作って，そこを個人の記憶領域として行なう。

クラスディレクトリは，他のクラスのユーザーからはアクセスできないよう保護されているが，同じクラスの内部ユーザー同志は互いにそれぞれの領域にアクセス可能である。そのため，ファイルの無断コピーや削除等のトラブルがしばしば生じる。

上級学生や卒研生は個人として1人ひとりユーザー登録され，それぞれパスワードと専用アクセス権のかかった個人用ホームディレクトリが与えられる。他のクラスはもちろん，同じクラスの他のユーザーからもそのディレクトリは保護されていて，．互いにアクセスできない。これが TSSシステムの愚なマルチユーザーのシステムを利用するユーザーに与える本来の環境であるが，何分，100名を越す学生ユーザーの中には，パスワードを忘れてしまった

り，パスワードの管理がルーズなため，いつも他のユーザーに自由にアクセスされる等，こちらの場合もトラブルは多いQ

教職員も個人ユーザーとして登録されパスワードと専用アクセス権のかかったホームディレクトリが与えられる。

さらに教職員ユーザーには，学生よりも1つ上位のアクセス権が与えられており，自分が担当する学生のクラスディ

レクトリに自由にアクセスできるようになっている。

一方，TSSを管理しているOSは，ディスクディレクトリやファイルに種々の保護機能を与えるため，数種のアクセス権操作用コマンドをユーザーに提供している4）。

ディレクトリに対しては，作成，変更，表示等，ファイル

に対しては，読み取り，書き込み，実行等の制限を任意の組合せで，ユーザーや所属の口座名等をキーワードにして設定可能である。しかし，TSS運用の初期の段階で，これらのコマンドに対するきちんとした教育がなされないまま面白半分に使用され，共用ファイルに個人アクセス権をかけて独占したり，共通一時領域の他人のディレクトリをアクセス不可にする等，いたずらが増加してシステムが混乱したことがあった。このため，現在では原則としてシステム管理者以外は使用不可となっている。

表1に教育用コンピュータの各ユーザーの分類と初期状態でのアクセス権設定状態を示す。なお，表の開発要員は，

情報関連の教育を担当する教職員が共通で使用できるソフトウェアの開発を行なうとき，その期間だけ2重に登録されるユーザーである。

3．一般学生のファイル領域を保護するコマンド

一般学生はクラスという単位でまとめられて，1人分のユーザーとして教育用コンピュータに登録されている。したがって，同じクラス内の学生同志は，それぞれの個人領域に通常のアクセス権を設定し，保護することは不可能である。なぜなら，ホストコンピュータからみれば，同じクラスのユーザーは，ただ1人のユーザーが多重ログインした状態としか判断できないからである。自分と他人はまったく同一のユーザーで，心入に対して自分のファイルのアクセスを禁止したら，自分もそれにアクセスできなくなってしまう。

しかし，他人によるファイルの無断コピーや悪意の削除等を防ぐためには，どうしてもファイルの保護機能が必要である。そこで，アクセス権設定時に，その当人を一時的にある特別ユーザーに変身させ，他の仲間のユーザーと区別することにした。特別ユーザーには，アクセス権操作コマンドが動作しているときのみ一時的になることができて，コマンドが終了したら通常の学生ユーザーにもどるようにする。特別ユーザーのユーザー名は，アクセス滴滴定時に当人が任意に入力したキーワードをその中に埋め込ん

表1 ユーザー分類とアクセス権設定状況

ディスク領域共用

宴Cブラリユーザー個人領域学生領域

システム宴Cブラリ

共用

齊棊ﾌ域

ローカル [時領域

一般学生 ^× ^○ △ △ △ ○

上級学生 ^○ ^○ △ △ △ ○

教職員 ^○ ^○ ^△ ^△ ^○ ^○

開発要員 ^× ^○ △ ○ ○ ^○

○アクセス自由 △読み取り・実行のみ可 ×アクセス不可

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だ特殊な名前とする。これで，その特殊ユーザー名を持つユーザーしかそのファイルにアクセスできなくなる。当人は埋め込んだキーワードを知っているので，いつでもそのファイルに対する特別ユーザーになることができ，アクセス権設定を自由にはずすこともできる。

他人によるいたずらやファイルの無断コピー等は，当人がログインしていて，自分の記憶領域を使っているときは，

まず行なわれることがない。だから，ファイルにアクセス不可の設定をした後ログオフし，次にログインした時その設定をはずすようにすれば，自分もアクセスできなくなる欠点はほとんど問題とならない。

以上のアイディアのもとに学生用のアクセス権操作コマンド「LOCK」（lockのつもり）と「ULOCK」（unlock のつもり）を新たに開発した。図2にこれらのコマンドの処理の流れを示す。それは，あるディレクトリ以下をクラ

ス学生ユーザーに対してアクセス不可にするか，（LOCK

），もとにもどすか（ULOCK）だけであり，表示は可だがコピーは不可といったような細かい設定はできない。また，アクセス権を設定できるディレクトリはクラスディレクトリ直下の学生個人ディレクトリ以下とし，アクセス権を設定したいディレクトリの上でコマンドを実行しないと動作しないようにした。さらに，上位ユーザTである教職員にはアクセス不可の設定がかからないようにし，いたず

らで他人のディレクトリをアクセス不可にしたり，指導者の目の届かない領域ができたりしないよう配慮した。また，

初級レベルの学生ユーザーがこのコマンドを使用することを考えて，ディレクトリパス名の確認やキーワード設定等コマンドの実行操作は対話形式で行なえるようにした。

アえセス権ド設定

ULOCK

@ ワーキング

@ デ仙γトll

mO

⊂｝K

終

」Lラーキーワード

＜bセージ人力

N〔｝

@確認 nK

ディレクトリ

@ 変更

アクセス権

@ 解除

＠ ^終

4．パスワードとアクセス権を理解させるための実習用特別口座の開設

津山高専の電気・情報系専門学科では1年生から専門工学実験の1部として電算機実習を実施している。1回の実習人数は15名以内で，2年次にわたり2時間×8回程度の時間をそれに当てている。

電算機実習を伴う他の科目，例えば，その代表である「情報処理」等ではプログラミング言語の教育が主で，そこで行なわれる実習もプログラムをつくり，その結果を出すことに重点がおかれている。そこで，この「工学実験」の電算機実習では，主にTSSシステム自身を体験的に学習することに目標を置いている。そのテrマの中にはファイルシステムの階層ディレクトリ構造とその有用性を学習するものや，OSのエディタを積極的に文字列処理の教材とするようなものも含まれている。その中にあっ．て，TSSシステムの本質であるマルチユーザーのシステムを理解するためには，どうしてもそのダイナミックな構造を学習する必要があり，ログイン時のパスワード設定や個人領域のアクセス権操作等の体験が不可欠と思われる。しかし，前述したように，ホストコンピュータの能力やシステム管理者のマンパワーの都合で，一般学生ユーザーには，ログイン時のパスワードもアクセス権で保護された個人ディレクトリも与えられていない。また，不用意に使用されてシステムが混乱しないよう，OSで提供されている標準のアクセス権操作コマンドもいっさい使用できない状態におかれている。

そこで，それらの実習が行なえるよう特別に実習専用口座を開設した。それは，図3に示すような実習口座ディレ

クトリの下に15名分の個人用ホームディレクトリを配した構造になっていて，そこに入るためには，パスワードが必要である。そして，その口座に個人ディレクトリ名と同じユーザー名で15名を個人登録した。初期状態でパスワードはすべて「PASS」とし，個人ディレクトリには何のアクセス権も設定されていない。

ディレクトリ

変更

（［！ilD 終

ユーザーボリュームルートディレケトリ

電気 ^．tii幸E 実習口座

アクセス権 t＃コマンド

UOI 1 1 uO2 1 1 UO3 i ．・ 1 UL5

図2 学生用ファイル保護コマンドの処理の流れ図3 アクセス権操作実習のための特別口座

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この特別実習口座での電算機実習は以下のように行なわ

れる。

最初，実習生にそれぞれ割り当てられた通し番号のユーザー名とパスワード「PASS」を用いてログインさせる。

そしてすぐ各自好みの暗唱番号にパスワードを変更させていったんログオフし，次回からは，そのパスワードを用いないとログインできないことを体験させる。

次に，初期状態のままで，仲間のディレクトリ領域にアクセスさせて，自由にアクセスできること，そして，その上で各自のホームディレクトリに保護のためアクセス権を設定させ，今度は互いにアクセスできないことを体験させる。また，ローカル共通領域のディレクトリに色々な種類のアクセス権を設定させてみて，制限された状態でしかアクセスできないことも体験させる。この一連の操作を通して，マルチユーザーのシステムでアクセス権の持つ意味を理解させる。

以上の設定が終わった状態で，つまり，パスワードとアクセス権のかかった個人のホームディレクトリが与えられた状態で，それから後の数回分の実習を行なわせる。数週間後全部のテーマが終了したら，最後にそれぞれアクセス権を解除させ，パスワードも初期状態のPASSにもどさ

．せて，次のグループの実習に備える。

ここで用いるアクセス権操作コマンドは，OSが標準で用意しているコマンドとほぼ同じ機能とした。しかし，標準コマンドはコマンドラインから多くのパラメータを一度に入力しなければならない形式をとっているため，初心者にも使いやすいように，パラメータを対話形式で入力するように変更した。また，この種のコマンドの公開はとかくトラブルを生じやすいので，この特別の実習口座に属するユーザーしか使用できないよう制限を加えた。もちろん，

上位ユーザーである実習担当教官等にアクセス制限がかからないようにしてある。

5．指導者用支援ソフト

しかし，1クラス40人分もの学生領域を常時監視することは，その領域の容量が大きく，また，複雑で深いディレクトリ構造があると，なかなか困難である。リストコマンド等，OSの標準コマンドとして，ディレクトリの内容を見るコマンドも用意されているが5），40人分ものディレク

トリには使いずらい。

そこで，クラスディレクトリの下の学生領域のディレクトリ構造と，そこに格納されているファイル名，ファアルが作られたり最後にアクセスされた日時，ファイル容量等の情報を，どんな深いディレクトリが作ってあっても，ディレクトリごとにまとめてリストアップするコマンド

「ALIST」（All listのつもり）を開発した。そのリストはファイルとして残すこともできるし，ハードコピーにもとれる。コマンドの実行やパラメータの設定は対話形式とし，使いやすいようにした。図4にALISTコマンドの処理の流れを示す。

ALIST

ワーキングディレクトリ

エラーメッセージ

NO 確認

OK

ハードコピー NO

終

YES

ディレクトリ変更

（z！s）

リスト出力

リスト表示

終

電算機実習で学生op扱うプログラムやデータファイルは小容量のものが大部分であるが，その数は多い。それらをきちんと分類・整理し記憶させておくためには，複雑な階層ディレクトリ構造が必要である。また，学生は，放っておけば実習の過程で古いゴミファイルをどんどんためていくので，ディスクの空容量が圧迫されたりシステムの応答性が悪くなる。マルチユーザーのシステムを共同で使用する時のマナーやファイルの整理学をリアルタイムで教育していくためには，学生が自分の領域にどのようなディレクトリ構造を作り，そこにどのようなファイルを記憶させているかを常に監視していく必要がある。

終

図4 学生領域のエントリーをすべてリストアップする指導者用コマンド

一般学生ユーザーに公開したアクセス権操作コマンドは，その使用にきつい制限をかけており，特定の条件の時のみ，その動作が行なわれるようになっている。しかし，

学生の発想は奇抜で，それをどこにどのように使用するかはまったく予測がつかない。そこで，その対象として，学生がどのようなアクセス権をかけようとも，そのアクセス権を上位のレベルから自由に操作できる指導者用コマンド

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「MKEY」（Master keyのつもり）を開発した。図5に示すように，このコマンドでアクセス権解除はもちろん，

ファイルアクセス権とディレクトリアクセス権を別々に設定することもできるし，アクセス権の設定抹況をリストに

してみることもできる。

MKEY

NO

グクンレ．キイーデ

エラーメッセージ

終

確認

OK

リスト出力

ディレクトリ

変更

三

塁

YES アクセス権

リストか

NO NO

設定か YES

ファイルか

NO YES

ディレクトリアクセス権設定

プアイルアクセス権設定

アクセス権

解除

終日終

図5 指導者用アクセス権操作コマンド

け，上級学生は1人ひとりを個人登録したが，一般学生の方はクラス単位でまとめて1人のユーザーとして登録した。これで，一般学生11クラス約450人をたった11ユーザー登録ですますことができた。ちなみに，上級学生として登録されたユーザー数は卒研生も含め約150名である。この工夫により，ユーザーチェック等周辺処理に伴うOSのオーバーヘッドのため，全体の処理能力が低下してしまうことをさけることができた。

また，アクセス権操作コマンドは悪用されるとシステムを混乱に陥れてしまうほど重大な影響を与えるので，現在では一般ユーザーは使用不可になっている。このため，一般学生ユーザーは各自のファイルを保護することができない状態におかれている。そこで，それらの問題に対処するため，学生用支援ソフトとして，クラスディレクトリ下の個人ファイルを同じクラスの仲聞から保護する特殊アクセス権操作コマンドを作り，また，パスワード設定と一般的なアクセス権操作を体験できる特別な実習用の口座を開設した。さらに，指導者用支援ソフトとして，クラス領域のディレクトリ構造とエントリーをすべてリストアップするコマンドやアクセス権操作コマンドを開発した。これらの支援ソフトはコンピュータ実習等で定常的に利用されているが，現在までは問題なく動作しており，少しずつではあるが成果をあげつつある。

最後に，実際のシステム作りを担当して下さった本校電算：機室中尾三徳技官に感謝致します。

ただし，このコマンドでアクセス権を操作できるのは，

当人の個人領域と学生領域のみであり，制限を受けるのは学生ユーザーのみである。学生に対し上位ユーザーである教職員ユーザーに対しては，何の制限も設定できないよう

にしてある。

6．むす ^び

．本校の教育用コンピュータの規模に対し，学生のユーザー数が格段に多いことによる問題に対処するため，ユーザー登録の方法を工夫して登録数をしぼった。学生ユーザーを初級レベルの一般学生とそれ以上の上級学生に分

文献

1）第23回高等専門学校情報処理教育研究協議会議事録照合事項 No．3 （1987／7）．

2）岸本俊祐，中尾三徳：津山高専紀要

No．25 （1987） 102．

3）津山高専電算寝室：MS−175 TSS使用の手引（暫定2版）（津山高専電算機室，1986） 2．

4）日本電気株式会社：NCOS1操作者の手引

（日本電気，1985） 200．

5）日本電気株式会社：NCOS1利用者コマンド説明書（日本電気，1985） 193，