新しい教育用情報基盤の実現へ向けて〜認証システムをベースとしたキャンパス規模のオープンネットワーク〜

Toward New Information Infrastructure for Education- Campus Wide Open Network Based on an Authentication System 江藤博文、只木進一
Hirofumi Eto , Shin-ichi Tadaki
佐賀大学学術情報処理センター
Computer and Network Center, Saga University
840-8502 佐賀市本庄町 1
1 Honjo, Saga 840-8502
etoh@cc.saga-u.ac.jp,tadaki@cc.saga-u.ac.jp

渡辺健次、渡辺義明
Kenzi WATANABE , Yoshiaki WATANABE
佐賀大学理工学部知能情報システム学科
Department of Information Science, Saga University
840-8502 佐賀市本庄町 1
1 Honjo, Saga 840-8502
watanabe@is.saga-u.ac.jp,watanaby@is.saga-u.ac.jp

概要
近年、教育をとりまく情報環境が変化し、あらゆる分野、学内のあらゆる場所で教育用情報環境が必要となっている。我々はこの教育用情報環境の実現のため、認証システムをベースとしたキャンパス規模の教育用 LANを整備した。これにより、適切な認証の下、利用者は大学内の学生が活動する主な場所で教育用情報環境を使用することが可能となる。

キーワード
ネットワーク認証、ファイアウォール、教育用情報基盤

Abstract
Recently, the demands of information infrastructure for education increase extreamly in every campus
facility and in every academic field. We construct campus wide open network based on an authentication
system. Under appropriate authentication, one can use the network at almost all places where students
stay.

Keywords
Network Authentication,Firewall,Information Infrastructure for Education1

施設は、端末数や多様性について限られたもので十はじめに1分であり、情報処理センターなどの限られた施設で従来、情報教育は情報技術そのものの取得を目的の講義及び実習で十分であった。とした情報基礎教育や情報専門教育として行われ、近年では、情報処理技術は、数値計算などばかり情報処理センター演習室などを中心に講義や実習ではなく、電子的文書作成、表計算、電子メールをが行われていた。近年の情報処理技術の多様な利用

使った情報交換、WEB を利用した情報検索など、内容への変化に伴い、あらゆる教育分野において教非常に多様化している。これらの技術を使いこなし、育用情報環境が必要となってきた。このため、情報様々な学習・教育活動に生かすための情報リテラシ処理センター演習室に加え、附属図書館や学生ホー教育が、大学の基礎教育として定着しつつある。こルなどに設置する公開端末や持ち込み端末のネットうした情報処理教育内容の変化に対応して、佐賀大ワーク利用環境の整備が必要となっている。これら学においても 1994 年から全学部の 1 年生に対して、の公開端末や利用者携帯端末は利用者の特定が難し情報基礎教育が必修となっている。また、情報リテ

く、ネットワークのセキュリティを確保する上で問ラシ科目以外の科目においても、レポート作成・提題となる。

出などに際して、情報処理技術があることを求める公開端末や利用者携帯端末を含むネットワーク利ものが多くなっている。

用環境を適切に運用するためには、適切な利用者制限とともに、個々の利用者を特定し記録する仕組

2.2

みが必要である。このような目的のため、我々は、教育用情報環境の必要性

ネットワークを利用するにあたって利用者の認証と2.1 節で述べたように、情報処理技術の利用は多様化し、情報リテラシ教育が基礎教育の一部となっ利用記録を行う認証システム Opengate を開発してきた。ている。更に、情報処理技術は、学生同士の情報交

我々はこの認証システムを基に、教育用 LAN の換や就職活動などの外部からの情報取得の基盤とも整備をキャンパス規模で行った。この整備により、なりつつある。

キャンパス内のほとんどの教室と学生用公開スペー
スでネットワークの利用が可能となり、全学部学科

一方、そうした情報技術の利用を支える環境の整の教育に情報環境を利用するための基盤を整備する備は不十分である。情報処理技術の多様化と日常化ことができた。にも関わらず、コンピュータとネットワークが利用

本稿の構成は以下のとおりである。2 章で情報処できる環境は情報処理センター演習室などに限られ理教育の一般化と情報処理センターの対応についてている。こうした情報基盤を情報処理センターなど議論する。教育用情報基盤整備の基礎となる認証シの限られた場所から全キャンパスへ拡大していく必

ステム Opengate について 3 章で議論する。4 章で要がある (図 1)。

は、教育用情報基盤の整備について述べる。このシステムの評価について 5 章で述べ、6 章においてま2.3とめと今後について議論する。

情報機器の文房具化

情報処理技術の一般化と多様化は、パーソナル

2

教育をとりまく情報環境の変化

2.1

リテラシとしての情報処理教育

コンピュータの小型化と低価格化と不可分である。
教職員だけでなく、学生でもノート型パーソナルコンピュータを保有している率が高くなっている。また、それらのパーソナルコンピュータ上のアプリケーションも多様化し、パーソナルコンピュータはかつて、情報処理教育とは、プログラミングや数文房具として定着しつつある。

値計算法などの理数系に特化した教育内容をもつもこのようなパーソナルコンピュータの文房具化にのを指していた。そのため、これらの教育のための2というシステムを開発した。本節では、その概要について述べる。

3.1

Opengate の機能

Opengate は利用者端末から利用者がネットワークを利用する際に認証を行うシステムである [7][8]。
Opengate はゲートウェイと認証サーバで構成される (図 2)。

図 2: Opengate 構成
図 1: 教育用情報基盤のイメージ
利用者が Opengate を利用するには、ゲートウェ対応して、学生個人にコンピュータを購入すること

イ以下のネットワークに接続された利用者端末かを推奨する大学、学部、学科が増えてきている。まら Web ブラウザを起動し、任意の URL を入力す

た、学生個人がノート型パーソナルコンピュータをる。ゲートウェイは端末からの http のリクエスト保有していることを前提として、教育課程を検討しを横取りして認証画面を表示する。利用者が正しいているところも多い。

ユーザ ID とパスワードを入力するとネットワーク

大学が提供する情報基盤として、これまでのよが開放され利用状況は、端末に送った JavaApplet

うに大学が設置する情報機器のみを想定したネットとのセッションで監視し、Web ブラウザ終了によワーク整備では不十分になりつつある。つまり、利る JavaApplet のセッション断でネットワークを閉用者個人が持ち込むノート型パーソナルコンピュー鎖する (図 3)。

タなどの携帯端末が接続されることを想定し、利用者の特定や記録を行う適切に管理されたネットワークの整備が必要である。

3

認証システム Opengate
端末利用に際して認証が行われない公開端末や利用者携帯端末を含むネットワークを適切に運用するためには、ネットワーク利用に際した認証と記録の
図 3: Opengate 利用手順仕組みが必要である [1]-[6]。このような目的のため、我々は認証システムとして以下のような Opengate

3

3.2

Opengate の特徴

他方式に多く見られるネットワークの開放や閉鎖の遅延がないため、利用者以外によるネットOpengate は、他方式と比較して以下の点で優れている。

ワークの不正利用を最小限に押えることができる。

• 端末に対するソフト、ハード、設置形態、接続方法などの制限が少ない

なお、Opengate は GPL ライセンスで公開している [9]。

ユーザインタフェースには、Web ブラウザを使用しているため、端末のハードや OS などにキャンパス規模のアクセス環境

4よる制限は少ない。また有線・無線などの接続方法、携帯端末・公開固定端末などの設置形態の実現も問わない。

4.1• 利用者の指導や管理が最小限で済む

教育用 LAN の構築

認証は利用者が通常利用している Web ブラウ

佐賀大学は 4 つの学部と旧教養部にあたる全学教ザで行う。また、表 1 に示す認証方式に対応し育センターで構成され、学生数は約 7500 人、教職ており、認証は、利用者が普段からメール受信員数は約 500 人である。また、附属農場や附属学校などで利用しているサーバの機能など、標準的などの附属施設を除きキャンパスは 1 つである。

な認証方法を利用することができる。このため2001 年の基幹 LAN の高速化に伴い、キャンパスの全てをカバーする教育用 LAN の設置を行った。こ

利用者への指導や管理が容易である。

れに際して、キャンパス内の全教室、演習室、実験
表 1: Opengate 詳細ゲートウェイ OS
FreeBSD

室及びロビーなど、学生が利用するオープンスペー

ファイアウォールを各部屋に設置した (図 4)。

スを事前に調査し、247 個の 2 個口情報コンセント

ipfw

Web サーバ

Apache

認証方式

ftp,pop3,pop3s,radius,pam

作成制御ソフトC による CGI プログラミ
ング

端末Java 稼働の Web ブラウザを要求、Java 非稼働の時は一定時間の利用• 一般的なソフト・ハードで構成されており、既存ネットワークへの導入が容易である
我々が使用しているゲートウェイは一般的な AT互換機と表 1 に示す一般的なソフトウェアで構成されている。さらに、このゲートウェイを挿図 4: 情報コンセント、無線 LAN ステーション

入するだけで既存ネットワークへも容易に導入できる。

また、無線 LAN がほぼ全ての普通教室で利用可• 利用開始・終了に際して即座にネットワークの開放・閉鎖が行われる能となるように、無線 LAN ステーション 66 機を設置した (図 5)。

4図 6: 附属図書館での利用状況
イが設置され、20 台のゲートウェイを経由して学

図 5: 無線 LAN 設置場所

内 LAN に接続されている (図 7)。
これらの教育用 LAN は、各建物から Gigabit

学術情報処理センター
メインルータEther でセンターへ集線されている。後述するように、各建物からセンターへ集められた教育用 LAN

VLAN

は、それぞれの認証ゲートウェイを介して学内 LANへ接続されている。

既設 LAN からの移行

ブートサーバ

認証ゲートウェイ

教育用LAN
基幹LAN(GigabitEthernet)

各建物

4.2

学内LAN 認証サーバ

ルータ
教育用LANVLAN

教育用 LAN の設置以前に、センター外に設置さ学内LANれている公開端末がいくつか存在していた (文化教育学部演習室、農学部演習室、学生センター、就職相談室）。更に、附属図書館には、検索用に、ブ
図 7: ネットワーク構成

ラウザのみが動作する WindowsCE 端末及び通常のWindows 端末、合計 58 台が設置されていた (図 6)。

ゲートウェイを 20 台に分散することで、利用場これらの端末は、利用者認証を行えない、あるい所の特定を容易にするとともに、負荷を分散させては利用者登録の負担が大きいという問題を有していいる。また、各ゲートウェイ以下の教育 LAN は容た。教育用 LAN の設置時に、これらの端末群につ易に他のゲートウェイに移行が可能である。このた

いても、新しい教育用 LAN の下に統合を行った。

め障害時には、各ゲートウェイが相互にバックアッ

その際には、機器類の DHCP への登録以外の特別プ機として機能する冗長構成ともなっている。

な処理は不要であった。

このような多くのゲートウェイを運用するために我々はディスクレスでの運用を行っている (図 8)。

4.3

各ゲートウェイは、少数のホスト情報以外を共通認証システムの構築にして、単一のブートサーバから起動する。このこ

教育用 LAN は、全学規模で設置されている。そとにより、ゲートウェイ機能を同一にするとともに、れらはほぼ建物ごとに集線され、基幹 LAN を経由管理・保守コストの低減を図っている。また、各ゲーしてセンターに集められる。それぞれにゲートウェトウェイの利用記録などは、一つのサーバへ集約し

5



2001

2001

2002

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図 9: 1 日ののべ利用者数の推移 (附属図書館ゲートウェイ)
で運用中にゲートウェイそのものが停止するなどの
図 8: ディスクレスゲートウェイ群トラブルは一度も起きていない。
附属図書館において同時利用者数が最大となったている。特に、ブートサーバに大容量無停電源装置

2002 年 4 月 22 日の 1 日の利用者数の推移グラフを
図 10 に示す。

を接続することで、停電時に保守管理作業が必要にならない構成とした [10]。
今回構築したシステムには、このシステムのため

に別途認証サーバを構築していない。3.2 節でも述

べたようにゲートウェイは通常のネットワークサーバで認証が可能である。このため、もともと情報処

理センターにあったネットワークサーバを認証サーバとした。



評価

55.1
 

システムの負荷評価

       

   

附属図書館は運用実験として先行してゲートウェイを設置していたため約 1 年半の運用実績がある。

図 10: 同時利用者数の時間推移 (附属図書館ゲート2001 年 1 月からの、1 日のべの利用人数の推移グラフを図 9 に示す。

ウェイ)

図 9 から、土日に利用者が減る 1 週間単位の山が附属図書館の開館時間は平日は 9 時から 20 時ま見られる。また、夏期休暇、秋の試験休暇、冬期休で、土日は 9 時から 17 時までである。図 10 から、暇、春季休暇に利用者が減少していることが分かる。

開館と同時に利用が始まり、講義と講義の間の休憩

附属図書館の休館日は毎月第三木曜日と年末年始時間で利用者入れ替わりのための谷が見られ、平日である。図 9 中で利用者が 0 となっている日は附属の閉館時間である 20 時まで利用者が利用している図書館の休館日である。運用開始から現在に至るまことが分かる。

6

開館時間の 9 時から利用が始まり、昼過ぎのピーク時には 54 人の利用者が同時に利用している。この数は固定端末台数 58 台とほぼ一致している。
前述のように、教育用 LAN の設置に際して、従来から設置されてきた公開端末や演習室の一部も教育用 LAN 内に移動し、ゲートウェイにおいて認証を行うように変更を行った。これらの演習室では、従来通り一斉演習が行われているが、環境変化に伴う障害などは報告されていない。
ゲートウェイ以下から学内に向けて 40Mbps の帯
域の DVTS ストリームを 3 時間連続で流すと言う実験を行ったが、パケットのロスなどは起こらなかっ

図 11: ゲートウェイごとの 1 週間のべ利用者数 (2002た事が確認されている。

年 7 月 7 日〜13 日)

最近学内では e-Learning として Real TimeStreaming による映像配信が行われている。この放送を附属図書館の固定端末で利用している学生も現在のところ、自宅から情報端末を持ち込んで利いるが、ネットワーク性能が低下するなどの不具合用している学生はまだ少ない。しかし、教員の中には報告されていない。
これらのことから、1 年以上の連続運用、数十人は、ノート型パーソナルコンピュータで講義の準備規模の同時利用、ゲートウェイ以下からの広帯域のを行い、講義室でノート型パーソナルコンピュータアプリケーションの利用などに十分耐えうるシステを本システムに接続して講義で利用している例もみムであることが確認された。

られる。また、学生全員にノート型パーソナルコンピュータの購入を推奨するよう検討を行っている学部学科が存在する。それらの学部学科の講義で、今5.2

教育用 LAN の利用状況

後無線 LAN による一斉利用も行われるであろう。

利用のあった 14ヶ所のゲートウェイについて、ゲー利用者の中には一部学外の利用者が含まれていトウェイごとの 1 週間ののべ利用者数を図 11 に示す。

る。附属図書館には学外の一般市民が訪れ利用して図 11 から、他のゲートウェイに比べて附属図書いる。また、学内で行われる学会や研究会でも学外館からの利用者数が極端に多くなっている。これはの人がネットワークを利用することがある。

固定端末が多く設置されているためと考えられる。
附属図書館以外で利用者数が多いゲートウェイは、これらの来学者にも適切なネットワークの利用を卒論学生の居室のネットワーク管理を簡素化するた行ってもらうために、大学の認証サーバとは別に一め、教育用 LAN へ接続した学部学科である。ここ

時利用認証サーバを用意している。期間限定の利用

では昼夜学生が研究を行っている場所であるため利ができるユーザ ID とパスワードを記した許可証を用者数が多くなったと考えられる。

準備しておき、来訪の際に、身分確認と署名を受け現状では利用者数の少ないゲートウェイが多数でて渡している。本一時利用サーバは、附属図書館にある。これは、全学的サービスの初年度であって本おいて日常運用を行っている。また、2001 年度に格的利用まで至っていないことが大きいが、さらに佐賀大学で開催された火の国シンポジウム、電気関建物改修や講義室数の関係で、当該ゲートウェイ下係学会九州支部連合大会、教育システム情報学会若には教育用 LAN の整備がもともと小規模であるこ手研究者フォーラムなどの学会、研究会において利とも原因として挙げられる。

用し好評を得た。

7

6て検討を行いたい。

まとめと今後の展望
我々は利用者端末のためのネットワーク利用者認

参考文献

証システム Opengate を開発し、この認証システムをベースに大学のキャンパス内全てをカバーする教[1] 石橋勇人、山井成良、安部広多、阪本晃、松浦敏雄「利用者ごとのアクセス制御 を実現する

育用 LAN を構築し 1 年以上にわたり運用している。
大学の利用者は学内のほとんどの教室でネット情報コンセント不正利用防止方式」情報処理学ワークの利用が可能となり、毎日数百人がネット会論文誌、 Vol. 42, No.1, pp. 79-88 (2001)

ワークを利用している。ネットワークの利用の際に認証が行われるため、ネットワークセキュリティの[2] 広島大学総合情報処理センター「PortGuard」(2001) http://www.portguard.org/確保も適切に行われている。
また、附属図書館の学外の利用者や学会や研究会[3] 鈴木孝宣「学生用 LAN を利用するための Webなどで一時的に大学訪れる利用者についても適切なを用いたログインシステムの作成」三重大学情ネットワーク利用を行うことができた。

報処理センター広報、Vol. 12, pp. 65-66 (2002)

1 年半の運用でもシステムダウンなどのトラブル[4] 定道有頂「TeraTerm による自動認証プログラムの構築」三重大学情報処理センター広報、Vol.

は発生せず、教育用情報基盤として十分に耐えうる環境を構築できた。

12, pp. 67-69 (2002)

今回の整備によりキャンパス内のほとんどの教室が情報演習室として利用することができ、あらゆる[5] 宮下卓也、山井成良、大隅淑弘、林伸彦「岡山大学総合情報処理センターにおける利用者認証

講義で教育用 LAN の利用が期待できる。
本システムではより多くのクライアントが柔軟にとその応用」情報処理学会研究会報告、2002-接続できることを目指している。このため、現状でDSM-25,pp.13-18 (2002)

は無線 LAN ステーションと無線 LAN クライアン[6] 奈古屋広昭「社会科学系大学における認証付きアクセスポイントの構築と運用」情報処理学会

トとの相性の問題がある暗号化の設定は行っていな
い。ただし、SSL 認証ページを用意しており、それ研究会報告、2002-DSM-25,pp.37-42 (2002)を用いることで認証時のパスワード盗聴を防ぐことができる。また POP3S や SSH 等の利用を推奨し[7] 渡辺健次、江藤博文、只木進一、渡辺義明「利用者認証と利用者記録機能を実現するゲートている。
今回は教室を中心に教育用 LAN の敷設を行った

ウェイシステム Opengate の開発」信学技報、が、大学には今までセキュリティなどの関係でネッVol. 99, No. 591, 43 (2000)

トワークを引けなかった留学生会館、サークル会館、[8] 渡辺義明、渡辺健次、江藤博文、只木進一「利用と管理が容易で適用範囲の広い利用者認証ゲストハウスなどが存在する。これらの場所への教育用 LAN の設置を検討したい。

ゲートウェイシステムの開発」情報処理学会論

また、既設のネットワークに本システムを応用す

文誌、 Vol. 42, No. 12, pp.2802-2809 (2001)

ることで、研究室などのネットワーク管理の簡素化[9] 渡 辺 義 明が期待できる。

他「Opengateホームページ」

http://www.cc.saga-u.ac.jp/opengate/

今後、持ち込み端末のセキュリティホールやウィルスへの対応、著作権侵害の恐れのあるファイル共[10] 只木進一、江藤博文、渡辺健次、渡辺義明「公有ソフトへの対応、持ち込み端末を利用する場所で開端末及び利用者移動端末の認証システムとその電源の対応、各種携帯端末の対応、教員と学生、のディスクレスマシンによる運用」学術情報処

学内利用者と学外利用者などの利用者のレベルに応

理研究 No.5, pp.15-20(2001)。

じた情報へのアクセスコントロール対応などについ8