教育 IT 環境で利用可能な OSS 認証システムの活用
大西 淑雅 1) , 山口 真之介 1)
1) 九州工業大学 学習教育センター
ohnishi@el.kyutech.ac.jp

Utilizing an OSS Authentication System with Availability for
Various Educational IT Environments
Yoshimasa Ohnishi1) , Shin’nosuke Yamaguchi1)
1) Learning and Teaching Center, Kyushu Institute of Technology.

概要
多くの高等教育機関では，2020 年からはじまった遠隔授業の実践により，デジタルツールやインターネットサービスを用いた教育が急増した．このような教育環境は，対面授業との組合せにより，様々なメリットをもたらす可能性を秘めているが，環境の複雑さや利用の煩雑さを強く感じることも多い．そのため，学生や教職員にとって，本来の学習や教育の妨げにならず，時代の変化に対応した教育環境の整備と新しい教育スタイルへの転換とその定着を進める必要がある．本稿では，複数の情報システムや各種サービスの連携についていくつか紹介し，オープンソースソフトウェアの認証システムを活用した教育／学習環境の構築について述べる．

情報基盤センターがホストサーバ群を管理し，個々の1 はじめにゲスト（サービス）サーバは学習教育センターが管理・

近年，学生個々人に適した学習や教育が可能となる運営している．また，学習基盤システムをバックアッ各種サービスやツールが多く提供されるようになってプし，補助的に使用する目的で，別キャンパスに設置きた．情報通信技術（ICT）を活用した教育の多様化されたサブシステムも用意している．両基盤システム

は，様々な可能性を秘めているが，利用の難しさや煩を利用状況に応じて活用する運営を行っている．

雑さが表に現れ，本来の学習や教育の妨げになること

2.1

学習基盤システム

2021 年 10 月時点の学習基盤システム (図 1) では，も多い．
本学では，DX 時代の変化に対応した教育コンテン集約型仮想基盤（Nutanix NX-3060(Xeon Gold 6138

ツの充実，学生や教職員にとって効率のよい学習や教x 2) 8 ノード＋拡張 1 ノード）が保有する総資源*1 (320

育が可能となる環境，などの整備を推進しつつ，新しコア,4TB メモリ,40TB データストア)[2] から，表 1

い学習・教育への転換と定着を段階的に目指している．に示す仮想サーバにそれぞれ割り振った．学習基盤シキャンパス間あるいはキャンパス外における人と人とステムに割り振られた総資源は，180 コア，1.07TB メの教育連携を強化し，グローバル教育を取り入れるこモリであった．とで，ツールをうまく活用した教育改革を加速させることを目標 [1] としている．

メインとなる学習支援サービス (Moodle) は，キャンパス毎にわけて運用している．キャンパスあたり，4

本稿では，複数の情報システムや各種サービスの連台のサーバを負荷分散スイッチで集約し，1 台のデー携について整理する．具体的には，九州工業大学が活タベース (REDIS サーバ [3] も同居) で処理を行って用している情報システムやサービスを事例に，その現いる．Moodle 本体および Moodle データは NFS で状と課題，今後の計画について報告する．

共有しているため，どの LMS サーバへアクセスしても整合性は保たれる．

2 九州工業大学の教育 IT 環境
本学では，キャンパス内の情報システムのクラウド化も視野にいれ，情報システムの集約化を推進している．教育系の主サービスである学習基盤システムは，

207*1 拡張 1 ノード追加分を含まず

表 1 各仮想サーバの資源設定（1 台あたり）

2019 年度当初
仮想サーバ名2021.4〜台数

コア

メモリ

台数

コア

メモリ

戸畑／若松用サーバ

41264

424(30)128

Moodle3.9，カッコ内は主サーバ

飯塚用サーバ

41264

424(30)128

Moodle3.9

全学用サーバ

11264

1864

Moodle3.9

2824

Moodle3.5，旧年度コース参照用

1424

2020 年度 REDIS 同居，2021.3 まで

236128

旧サーバ

LMS-DB(REDIS)

112128

LMS-DB(REDIS)

備考

LMS-App2832

2416Virtual Programming Lab 実行環境

Upload1864

1432

Nextcloud：動画アップロード

LRS

11232

1412LRS-DB

1832

1832

AUTH

1832

1424

IMS

1432

1424

管理用

118

1216

KeycloakDB

1424

2021.8 正式稼動

Keycloak1424

2020.11 暫定稼動，2021.8 正式稼動

1368–

その他

03–

LDAP

図 1 学習基盤システム＋サブシステム

2.2

動画配信システムを許可された TA 学生が動画教材ファイルをアップ

動画配信は，静的な負荷分散の上，3 台の物理サーロードできる．Nextcloud では，利用者間のファイル

バ (図 1 中のサブシステム) でサービスを実現してい共有の設定が容易にできるため，動画編集とアップる．教員が動画教材ファイルを Upload サーバにアッロードを TA 学生に任せ，動画再生の設定*2 は教職員

プロードすると，動画専用のファイルサーバ上の教が行う，といった分業も実施しやすい構成となってい員毎のディレクトリに保存される．各ストリーミング

る．その他にも，同一内容（シラバス）を学科毎に別

サーバは NFS でファイルサーバと共有しているため，教員が教える場合に，複数コース間で１つの動画教材

どのキャンパス用の学習支援サービス (Moodle) におを共有することができる．なお，ストリーミングソフいても再生可能となっている．

Upload サ ー バ の シ ス テ ム ソ フ ト ウ ェ ア に は
Nextcloud[4] を用いて構築しており，教職員と利用

208*2 ストリーミング再生には有償プラグイン HSVIDEO を導入している．そのため，Moodle コース内に活動 HSVIDEOを設定することになる．

表2

利用回数の定義

ファイル資料を開いた

ページ資料を開いた

参考 URL にアクセス

Book を開いた

ビデオ教材にアクセス

課題にファイルを提出

クイズに回答

フィードバックに回答

フォーラムに投稿

レッスンを開始

投票に回答した

DB:エントリを作成

VPL:プログラムを実行

VPL:プログラムを評価

ンパス内から遠隔受講する活用が増えたためと思われる．

トウェアには，Wowza Streaming Engine[5] を採用しており，MPEG DASH と Apple HLS の両方を配信する設定とした．

2.3

ビデオ会議サービスとの連係

ハイフレックス型の授業（講義室から配信）やリア
ルタイムの遠隔授業に対応するため，ビデオ会議サー
ビス Zoom との連係も構築している．Zoom 標準のホストアカウントを用いたメール認証は採用せず，Zoomの SSO 認証*3 を Keycloak[6][7][8] を用いて構築する
図2

ことで，Zoom 側へのホストアカウント管理を削減し学習支援サービス (Moodle) の利用状況ている．

Moodle からの Zoom 会議室への入室は，LTI 連係

3 多様化への対応で実現し，利用を推奨している．Zoom の LTI 連係
では Meeting ID のみが表示されパスコードは不要なため，利便性を考慮して本方式を採用した．また，

Moodle 側のユーザ情報を独自に拡張し，学生番号＋氏名が Zoom 側に送信されるように Moodle のソースコードを一部書き換えた．これにより，表示上の氏名を変更しても，Zoom 側のログには学生番号が付与し3.1

認証とシステム連係

本学では，全学統合 ID である「九工大 ID」の活用を推進する方針のため，全学 SSO サーバを既に構築済み [9] であった．年次計画に基き，学習支援サービ
ス (Moodle) はもちろんのこと，教務情報システムや図書館情報システムなど，全学的な情報システムにおける認証シーケンスに，全学 SSO サーバを経由するた氏名のログが残る．

ことで利便性とセキュリティの向上を進めてきた．

2.4 Moodle の利用状況
図 2 に最近の学習支援サービス (Moodle) の利用状況を示す．2019 年度は学内利用が主であったが，2020年度以降は遠隔授業が大半を占めたため，学外からの利用が多くなった．2021 年度も 2020 年度と同様な傾向となっていることがわかる．なお，図中の利用回数

一方，複数のシステムを教育や学習に使用する上で，同じ利用者でもその立場によりシステム上の権限が異る場合がある．例えば，動画教材を編集／アップロードする立場の学生は，Nextcloud 上ではアップロード権限が必要であるが，Moodle 上では「学生ロール」の学習者となる．つまり，同じ認証情報の「九工大 ID」は，表 2 のログ記録を集計したものである．
また，2021 年 4 月から 8 月までの全利用回数は，2020 年の同月期間と比較して，戸畑・若松キャンパス用は約 1.5 万回の増加に対して，飯塚キャンパス用は約 11.3 万回増加した．なお，全利用回数の内，学内から利用の割り合いが高いのは戸畑／若松キャンパス用の Moodle となった．これは，戸畑キャンパスでは対面授業の割り合いが多く，対面授業の合間に，キャを使用しても複数の情報システムをうまく活用／連係させるには，認証と権限を柔軟に組合せる必要がある．

3.2

Web API の認証

システム間の連係には各システムが用意している

Web API の活用が欠かせない．学習基盤システムでは，上流にあたる全学 LDAP サーバから流れてくる認証情報「九工大 ID」の追加／更新などの情報を使用
し，AUTH サーバ上で新な LDAP 情報を生成してい*3 Moodle に使用している認証情報を活用る (図 1 参照)．

209

図 3 Moodle API によるコースの事前作成

これらの情報に加え，時間割データやシラバスデー

現在の構成では，戸畑キャンパスの計画停電時に問タも参照して，科目名に基くコースを，Moodle の Web

題は発生しないが，飯塚キャンパスの計画停電時にAPI[10] (core course create courses) を呼出し生成すは，Keycloak の DB が参照できなくなる課題が残っる．その後，Moodle 上のユーザに担当教員が存在している．これについては，ProxySQL を用いた方法*4ていれば，Web API (enrol manual enrol users) を呼や Keycloak DB(現在は mysql) のレプリケーション

出しコースに「教師」を割り当てる．最後に，生成さなどを検討している．

れたコースに共通の雛形（コンテンツ）を Web API

4.2(core course import course) を呼出しコースに配置

運用状況

現在は 2 種類のビデオ会議サービス (Zoom と We-(図 3) する．

bex) のみの運用であるが，学習支援サービス (Moo-

上記の仕組みでは，連係サーバからトークンによるdle) の SSO 認証も「全学 SSO」から切り換える予定

認証と IP 制限を用いて Moodle 上の Web API を呼である．これは，Moodle 上での教育が定着すること出している．しかし，今後の外部サービスとの連係やによって，学外者が補完的に教育に携る要望が増えて活用を考慮すると，Web API の認証も出来るかぎりきたことも要因の一つである．学外者は Moodle 上のセキュアな方法を採用する必要 [8] がある．

特定コースは使用し教育を行うが，他の情報システム本学の「全学 SSO」は，すべての利用者の認証を統（図書館情報システムなど）は使用しない（あるいは使合するという観点からは，利便性が向上したと思われ用させてはならない）といった制約*5 に対応するためる．しかし，利用者レベルでの API 活用やきめの細かである．

い権限設定などを考慮すると，汎用性やカスタマイズ

4.3

今後の活用計画性に優れた認証手段を持つ必要がある．

4.3.1

管理機能

Keycloak 上の学外者を一時的に登録する際には，4 Keycloak による認証基盤

Keycalok が標準的に持つユーザ管理機能（図 5）をビデオ会議サービスの利用者登録を自動化する目的使って登録することになる．少人数の場合は十分であで，オープソースの認証基盤である Keycloak[6] の試るが，一括登録や削除などの機能が不足している感じ

行を，2020 年 10 月より開始し，構築業者の協力を得ている．Keycloak 自身にも API[11] が用意されていて，Moodle および Zoom の認証実験を開始した．

るため，これらを使ってユーザの登録や削除などの機

4.1

実運用の構成能を補うことができそうである．

2021 年 7 月には，試行システムから運用システム

4.3.2

ユーザの属性（図 4）に切替えた．また，2021 年度後期からは，ビユ ー ザ フ ェ デ レ ー シ ョ ン と し て AUTH サ ー バ

デオ会議サービス (Zoom) のホストアカウントの認証(LDAP) を参照しているため LDAP 上の属性を拡は Keycloak 経由に切替えた．これにより，認証情報「九工大 ID」を用いて統一的に管理することが可能に*4 試行環境は構築済みで運用テストが未実施*5 他のインターネットサービスにおいても，大学の契約によっなった．ては非常勤講師の利用が制限される場合などもある．

210

図 4 Keycloak による Zoom の利用管理

図 5 Keycloak のユーザ登録画面

張することで，様々な権限設定が将来可能になると予

3 の lapermit1 は，各個人の学習活動データの利用許測している．表 3 に LDAP，Moodle，Keycloak にお諾の画面（同意／取消）の実現する際に使用する属性

ける属性項目の対応例を示す．

である．Keycloak にはスクリプトによる拡張も可能

LDAP 属性 ltimail は AUTH サーバ上で値を生成して格納している．ビデオ会議におけるホストアドレ
スは，ビデオ会議サービスからの通知先（メールアドレス）としての役割もあるため，ltimail 値のメールであるため，その方法の調査しつつ，許諾画面の実現もあわせて検討する予定である．

5 まとめサーバを別途用意し，必要に応じて転送している．ま本稿では，九州工業大学が活用している情報システ

た，LDAP 属性 kyutechname も，AUTH サーバ上でム（Moodle，Zoom，Nextcloud）を題材に，システム値を生成して格納している．なお，Keycloak 側では，間の連係や複数システムの活用の観点から，カスタマ属性のマッピングを行うことで，必要な属性の入れ替イズ可能な認証基盤の必要性について報告した．複数えなどが可能である．のビデオ会議サービスの認証や Moodle の認証を目的

4.3.3 ユーザ画面の拡張として Keycloak の導入／実践をあわせて紹介し，シ構想段階ではあるが，表 3 に示す，keymail，per-sonalyear，mlname1 などの値を使って，学年毎の連

ステム連係には Web API が活用されている具体例を紹介した．

絡 ML の自動作成した際の自身の加入状況を確認でき

対面教育とオンライン教育（事前事後の自己学習をる，といったカスタマイズを検討している．具体的に含む）を柔軟かつ適切に組み合わせ，シームレスに連は，Keycloak の個人情報の画面を拡張するか，アカウ携させるためには，OSS をベースとした認証基盤を中ント管理画面の拡張で実現を目指している．なお，表心に，統合的な学習環境を整備する必要性を感じてい211

表3

属性値の定義例[5] WOWZA media systems, Wowza Streaming

LDAP

Moodle ユーザKeycloak

Engine, https://www.wowza.com/ , 2021.10 参

属性名プロファイル

属性名照.

mail1stmail

mailmailLab

2ndmail

mailLabcess Management, https://www.keycloak.org/,

mailPersonal

3rdmail

mailPersonal

2021.10 参照.

employeeOld1

idnumber1

検討中

employeeOld2

idnumber2

検討中

IdP を 用 い た 教 授・学 習 環 境 の 再 検, Moo-ltimail

ltimailemail

dle Moot Japan 2021, 314-P(口 頭 発 表 の–kyutechname–み), https://moodlejapan.org/course/view.php

keymail

検討中

keymail?id=87, 2021.

personalyear

検討中personalyear

mlname1

検討中

mlname1

春, 稲 葉 洋, 杉 山 耕 一 朗, 岩 澤 全 規, 原 元

lapermit1

検討中

検討中

司, 廣 瀬 誠, コ ロ ナ 禍 に お け る 松 江 高 専 で[6] KEYCLOAK, Open Source Identity and Ac-[7] 大 西 淑 雅,中 原 敬 広,

オープンソース[8] 金 山 典 世, 岡 田 康, 池 田 総 一 郎, 川 見 昌の 遠 隔 授 業 シ ス テ ム, 令 和 2 年 度 KOSEN※属性名などは架空のものである．

フ ォ ー ラ ム 概 要 集,

https://csirt.kosen-k.go.jp/forum2020/2020KOSENForum OS13る．Web API や LTI を用いた連係に柔軟性のある認証基盤を加えることで，人と人との教育連携を強化し，OS93 proceedings.pdf, 4 ページ, 2021.
[9] 中山 仁, 全学統合 ID 管理システムの概要, 情報科学センター広報, No.28, pp.59-63, 2016.

ツールをうまく活用した教育改革を加速させたい．

[10] Moodle, Core APIs,https://docs.moodle.org/

謝辞

dev/Core APIs , 2021.10 参照.

本研究の一部は，科学研究費補助金（基盤研究 (C)[11] KEYCLOAK, Documentation,

JP19K12272, 基盤研究 (C) JP20K03149）の支援をhttps://www.keycloak.org/documentation,受けた．また，各種システムの構築および実践におい2021.10 参照.ては，大学改革推進等補助金（デジタル活用教育高度化事業）「学修活動分析を利用した教育高度化のためのデジタル活用仮想基盤整備」による支援を一部受けた．なお，三井情報システム，ヒューマンサイエンス，三玄舎，コムチュアネットワーク他，多くの方に協力を得た．

参考文献[1] 九 州 工 業 大 学 中 期 目 標・中 期 計 画 一 覧 ，
https://www.kyutech.ac.jp/media/001/202012/
tyuuki3-3.pdf，2021.10 参照.
[2] 大西淑雅, 山口真之介, 林 豊洋, 大橋 健, 西野和典, ICT 活用を促す学習基盤システムの更新,
第 44 回教育システム情報学会全国大会, Vol.44,

pp.243-244, 2019.
[3] Moodle, Redis cache store,
https://docs.moodle.org/311/en/Redis cachestore, 2021.10 参照.
[4] Nextcloud,NextcloudServer,https://nextcloud.com/ , 2021.10 参照.

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