Nghiên cứu các phương pháp phát hiện bất thường và xem xét khả năng ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền dns quốc gia vn (tt)

HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG - Trần Kiên NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG VÀ XEM XÉT KHẢ NĂNG ỨNG DỤNG CHO HỆ THỐNG MÁY CHỦ TÊN MIỀN DNS QUỐC GIA (.VN) Chuyên ngành: Kỹ thuật điện tử Mã số: 60.52.70 TÓM TẮT LUẬN VĂN THẠC SĨ HÀ NỘI - 2011 Luận văn hồn thành tại: HỌC VIỆN CƠNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THƠNG Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Hồng Minh Phản biện 1: ……………………………………………………………………… Phản biện 2: …………………………………………………………………… Luận văn bảo vệ trước Hội đồng chấm luận văn thạc sĩ Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thơng Vào lúc: ngày tháng năm Có thể tìm hiểu luận văn tại: - Thư viện Học viện Cơng nghệ Bưu Viễn thông MỞ ĐẦU Ngày Internet ngày có vai trị quan trọng ảnh hưởng to lớn mặt đời sống kinh tế xã hội Trong hệ thống máy chủ tên miền DNS [3] xem trái tim mạng Internet, phải bảo vệ an tồn, đảm bảo hoạt động thơng suốt, liên tục hiệu Những năm gần đây, ngày nhiều vụ công vào hệ thống máy chủ tên miền, nhiều vụ gây hậu vô nghiêm trọng ảnh hưởng đến việc truy nhập Internet nhiều khu vực Một vụ cơng điển hình vào hệ thống DNS xảy Trung quốc vào ngày 20/5/2009, hệ làm cho truy cập Internet tỉnh miền Bắc, duyên hải Trung Quốc bị ảnh hưởng nặng nề sau xảy vụ công DNS nhắm vào công ty gây nên yêu cầu thông tin không trả lời làm “lụt” nhiều mạng viễn thông Trung Quốc [25] Ở Việt Nam, hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Trung tâm Internet Việt Nam (VNNIC) quản lý 10 năm qua hoạt động thơng suốt, an tồn hiệu góp phần không nhỏ vào phát triển Internet Việt Nam Tuy nhiên, hệ thống DNS tiềm ẩn nhiều nguy bị cơng phá hoại, lại chưa có hệ thống phát sớm tượng bất thường có khả ảnh hưởng đến vấn đề an toàn an ninh hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Do vậy, luận văn nghiên cứu phương pháp phát bất thường xem xét khả ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) cần thiết, có ý nghĩa thực tiễn khả thi cao Cụ thể, luận văn thực việc phân tích trực tiếp liệu truy vấn tên miền, qua giúp phát sớm đưa cảnh báo kịp thời theo thời gian thực vấn đề an toàn an ninh hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Luận văn gồm nội dung sau: - Mở đầu - Chương 1: Tổng quan hệ thống tên miền DNS - Chương 2: Nghiên cứu phương pháp phát bất thường - Chương 3: Thử nghiệm cho số máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) - Kết luận Luận văn thực việc nghiên cứu phương pháp phát bất thường ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Tuy nhiên, điều kiện thời gian hạn chế trình độ nên tác giả chưa nghiên cứu phương pháp toán thống kê (Entropy) ứng dụng cho việc phân tích, xử lý liệu truy vấn tên miền Tác giả mong sau có điều kiện tiếp tục nghiên cứu chuyên sâu chuyên đề này, việc ứng dụng toán thống kê giúp giải toán xử lý với khối lượng liệu lớn phức tạp mà phương pháp thơng thường khó làm 4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TÊN MIỀN DNS Tóm tắt chương Chương nghiên cứu tổng quan hệ thống tên miền, không gian tên miền hoạt động hệ thống máy chủ tên miền DNS, biểu bất thường hệ thống máy chủ tên miền DNS, nghiên cứu hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) VNNIC quản lý, phân tích vấn đề tồn hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) đề xuất hướng nghiên cứu luận văn 1.1 Hệ thống tên miền DNS biểu bất thường 1.1.1 Lịch sử phát triển hệ thống tên miền Vào năm 1970, mạng máy tính ARPANET [8] bao gồm vài trăm máy tính kết nối với Trên mạng máy tính này, file HOSTS.TXT dùng để lưu thông tin máy tính mạng File lưu giữ thơng tin ánh xạ tên máy địa tất máy nối vào mạng ARPANET Tuy nhiên, mạng ARPANET phát triển, chế làm việc không thích hợp khơng thể đáp ứng để cập nhật thơng tin thay đổi mạng Kích thước file HOSTS.TXT thay đổi tỷ lệ thuận với số máy tính có mạng Khi mạng máy tính ARPANET sử dụng giao thức TCP/IP số lượng máy tính mạng bùng nổ nhanh chóng Việc bảo trì file HOSTS.TXT mạng rộng lớn ngày khó khăn Trước file HOSTS.TXT chuyển đến máy tính mạng máy tính bị thay đổi địa hay bị thay đổi máy tính khác Các nhà quản lý mạng ARPANET tiến hành xây dựng cấu thay cho việc dùng file HOSTS.TXT để chuyển đổi tên máy địa máy Hệ thống phải cho phép quản lý liệu cách cục Việc quản lý không tập trung loại bỏ vấn đề tải lưu lượng máy tính xử lý liệu chuyển đổi tên máy địa Việc quản lý liệu cục làm cho việc cập nhật liệu thường xuyên thực dễ dàng Hệ thống phải sử dụng không gian tên theo cấu phân cấp để đặt tên cho máy tính mạng Việc đảm bảo tính tên miền mạng Hệ thống Ông Paul Mockapetris thuộc Viện Nghiên cứu Kỹ thuật Thông tin xây dựng Vào năm 1984, ông đưa hai tài liệu tiêu chuẩn (RFC) 882 883 miêu tả hoạt động hệ thống DNS Sau hai tài liệu tiêu chuẩn (RFC) 1034 1035, hai RFC xác định tiêu hoạt động hệ thống DNS 5 1.1.2 Hệ thống tên miền DNS Hệ thống tên miền sở liệu phân bố Cơ sở liệu cho phép quản lý cách cục phần khác toàn hệ thống tên miền, nhiên liệu phần truy cập tồn mạng thơng qua chế máy khách – máy chủ (client-server) Cơ chế đệm (caching) liệu khả trả lời yêu cầu tên miền máy chủ tên miền đảm bảo tính ổn định đồng hệ thống tên miền Hệ thống tên miền bao gồm thành phần: - Chương trình name server (máy chủ tên miền): Chương trình máy chủ tên miền (name server) hoạt động chế client-server lưu giữ thông tin phần tồn liệu tên miền có nhiệm vụ trả lời máy client (resolver) thơng tin liên quan đến tên miền - Chương trình phân giải tên miền (Resolver): Thông thường chương trình có khả tạo câu hỏi liên quan tới tên miền gửi chúng tới máy chủ tên miền - Không gian tên miền: Cấu trúc khơng gian tên miền DNS, hình 1.1 Toàn sở liệu tên miền xây dựng theo cấu trúc hình ngược, với gốc (root) điểm khởi đầu Trong hệ thống DNS, tên gốc (root) nhãn rỗng (“ ”), viết dấu chấm đơn “.” Hình 1.1: Cấu trúc khơng gian tên miền 1.1.2.1 Không gian tên miền DNS Không gian tên miền xây dựng theo cấu trúc hình ngược Mỗi “node” thể phần toàn liệu, hay tên miền (domain) hệ thống tên miền Mỗi tên miền lại chia thành tên miền cấp thấp (sub-domain), subdomain “con” domain “mẹ” sinh chúng Mỗi phần liệu sở liệu phân bố hệ thống DNS gắn với tên Các tên đường cấu trúc dạng hình ngược, cấu trúc không gian tên miền (domain name space) Cấu trúc hình minh hoạ hình 1.1 Khơng gian tên miền có cấu trúc tương tự với cấu trúc hệ thống file UNIX [12] Cấu trúc có gốc gọi “root” Cấu trúc hình cho phép khơng gian tên miền phát triển theo hướng từ điểm giao (node) Hệ thống tên miền cho phép phát triển cấu trúc không gian tên miền tối đa 127 cấp 1.1.2.2 Tên miền (Domain name) Mỗi node cấu trúc hình gắn với nhãn định (label) Nhãn chứa tới 63 ký tự Gốc (root) khơng có nhãn Một tên miền đầy đủ node chuỗi nhãn đường từ node đến gốc (root) cây, nhãn phân cách với dấu chấm đơn ‘.’ Tên miền đọc theo chiều từ node đến gốc (root) Hệ thống DNS yêu cầu node node mẹ sinh phải có tên khác Hạn chế áp dụng với node thuộc node mẹ, với node hai node mẹ khác sinh ra, chúng trùng tên, đảm bảo tính tên miền không gian tên miền 1.1.2.3 Miền (Domain) Domain nhánh không gian tên miền Tên miền domain tên miền node gốc (root) nhánh khơng gian tên miền Điều có nghĩa tên domain tên node đầu tên miền Ví dụ điểm đầu domain vnn.vn node có tên vnn.vn 1.1.3 Các biểu bất thường 1.1.3.1 Định nghĩa Các biểu trực tiếp hệ thống máy chủ tên miền DNS gián tiếp thông qua hệ thống đo lường giám sát có kết nối làm việc với máy chủ DNS 1.1.3.2 Các biểu bất thường [5]  Lưu lượng mạng tăng cao bất thường  Mật độ truy vấn máy chủ tên miền DNS không theo quy luật thông thường 7  Truy vấn tên miền bị chậm… 1.2 Hiện trạng hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) 1.2.1 Mơ hình hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Việt Nam Hệ thống DNS quốc gia Trung tâm Internet Việt Nam quản lý có nhiệm vụ quản lý khơng gian tên miền cấp quốc gia Hệ thống DNS quốc gia có nhiệm vụ tiếp nhận trả lời truy vấn tên miền VN [2] Hiện hệ thống tên miền quốc gia gồm cụm máy chủ đặt nước (2 cụm thành phố Hồ Chí Minh; cụm Hà Nội cụm đặt Đà Nẵng), cụm máy chủ đặt nước (tại Mỹ, Nhật, Úc Hà Lan) CA O BANG LAO CAI BAC C AN LAI CHAU LA NG SON YEN BAI THAI N GUY EN SON LA HA LON G HA NOI HAI PHON G THAI BINH NINH BINH THAN H HOA NGHE A N V IN H DON G HA HUE D A NA NG KON TUM PLEIKU QUI NHON BUON MA THU OT NHA TRANG D A LAT TAY NINH C AO LANH CAN THO HO CHI MIN H PHAN RANG PHAN THIET VUNG TAU CA MAU Hình 1.2: Phân bổ máy chủ tên miền quốc gia Hệ thống máy chủ DNS ISP có nhiệm vụ tiếp nhận xử lý truy vấn tên miền (gồm tên miền tên miền khác) Với tên miền VN, hệ thống máy chủ tên miền ISP truy vấn lên hệ thống máy chủ root server hệ thống máy chủ tên miền quốc gia để tìm kiếm thơng tin trả lời truy vấn Đối với tên miền thông thường (tên miền cấp cao, tên miền quốc gia khác), hệ thống máy chủ tên miền truy vấn lên hệ thống máy chủ root máy chủ tên miền khác đặt nước ngồi để tìm kiếm kết 8 Hình 1.3: Phân cấp hệ thống máy chủ tên miền Việt Nam 1.2.2 Mơ hình quản lý không gian tên miền DNS quốc gia (.VN) Không gian tên miền quản lý theo chế phân cấp chuyển giao Các tên miền cấp cấp thuộc hệ thống tên miền VN lưu giữ hệ thống tên miền quốc gia Các tên miền cấp cấp lưu giữ hệ thống máy chủ chuyển giao, phần lớn máy chủ chuyển giao máy chủ ISP nước Như hầu hết tên miền quốc gia Việt nam máy chủ tên miền nước quản lý 1.2.3 Hoạt động truy vấn tên miền Hoạt động truy vấn tên miền Việt Nam gồm loại: Truy vấn tên miền cấp quốc gia truy vấn tên miền khác (tên miền cấp cao tên miền quốc gia khác) 1.2.3.1 Truy vấn tên miền DNS quốc gia (.VN) 1.2.3.2 Truy vấn tên miền cấp cao 1.3 Vấn đề tồn hướng nghiên cứu đề tài 1.3.1 Vấn đề tồn Hiện VNNIC khai thác, đánh giá tổng số truy vấn tên miền đến máy chủ DNS, phân chia theo tên miền tên miền VN Những số có cách thống kê số lượng truy vấn tên miền qua nhật ký truy vấn máy chủ DNS Chưa thực việc phân tích thống kê sâu hơn, chẳng hạn: Tỷ lệ số truy vấn theo loại tên miền, theo tên miền (trong số tên miền VNNIC cấp, loại dịch vụ (A, MX, NS, CNAME) truy vấn nhiều nhất…hoàn toàn chưa làm 1.3.2 Hướng nghiên cứu đề tài Hệ thống DNS VNNIC hệ thống DNS quốc gia, toàn truy vấn tập trung vào hệ thống ta hồn tồn thu thập nhiều thông tin qua nhật ký DNS: Chẳng hạn: Mức độ sử dụng tài nguyên Internet, tên miền truy cập nhiều, thói quen người dùng Internet vào thời điểm, vị trí địa lý… Qua phát sớm công vào hệ thống mạng DNS Kết luận chương Trong Chương 1, tác giả trình bày vắn tắt kiến thức hệ thống tên miền, tượng bất thường hệ thống DNS, tác giả hoàn thành nghiên cứu hoạt động hệ thống máy chủ tên miền Internet quốc gia (.VN), vấn đề tồn hệ thống máy chủ DNS (.VN) đề xuất hướng nghiên cứu luận văn trình bày chương 10 CHƯƠNG 2: NGHIÊN CỨU CÁC PHƯƠNG PHÁP PHÁT HIỆN BẤT THƯỜNG Tóm tắt chương Chương nghiên cứu phương pháp phát bất thường hệ thống máy chủ tên miền DNS: (1) Phương pháp phân tích liệu truy vấn DNS, (2) Phương pháp giám sát lưu lượng mạng; nghiên cứu chi tiết giải pháp thu thập, lưu trữ, phân tích liệu, phân tích, so sánh ưu nhược điểm phương pháp để làm sở lựa chọn phương pháp ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) 2.1 Nghiên cứu phương pháp phát bất thường 2.1.1 Phương pháp phân tích liệu truy vấn DNS 2.1.1.1 Giải pháp thu thập log DNS 2.1.1.1.1 Thu thập log máy chủ DNS Cách thu thập số liệu truy vấn DNS bật chế độ ghi lại nhật ký truy vấn DNS phần mềm máy chủ DNS, ta cần thêm lệnh sau vào file cấu hình named.conf phần mềm DNS server, trường hợp phần mềm BIND [7] 2.1.1.1.2 Thu thập log DNS tập trung Như phân tích chương 1, hệ thống DNS quốc gia có nhiều máy chủ Để thu thập log từ nhiều máy chủ, tác giả xây dựng hệ thống thu thập log tập trung sử dụng syslog [26] Thông tin truy vấn tên miền người sử dụng gửi tới máy chủ DNS VNNIC ghi lại, gửi qua syslog đến máy chủ sysog server, máy chủ lưu lại toàn log nhận Hình 2.1: Thu thập log DNS tập trung 11 Hiện nay, hệ thống log giới sử dụng số công cụ thu thập tập trung liệu log như: - syslog-ng: Sản phẩm miễn phí Balabit IT Security, đánh giá tốt sử dụng rộng rãi hệ thống UNIX http://www.balabit.com/products/syslog_ng - syslogd: Phần mềm tích hợp sẵn hệ thống UNIX, có chế lọc sản phẩm - wiki syslog daemon: Sản phẩm miễn phí wikisyslog dành cho hệ thống Windows: http://www.kiwisyslog.com/info_syslog.htm - snare agent: Sản phẩm hãng Intersectalliance cho nhiều platform khác UNIX, Linux, Windows (bản dành cho Client miễn phí) http://www.intersectalliance.com/projects/SnareWindows/index.html Tác giả chọn giải pháp sử dụng phần mềm syslog-ng, phần mềm đánh giá số phần mềm syslog, cung cấp giải pháp lưu trữ log tập trung, an tồn Việc truyền thơng tin từ máy chủ đến log server tập trung truyền dạng clear text bảo mật giao thức SSL Mơ hình truyền thơng máy chủ DNS máy chủ log tập trung sử dụng Syslog-ng Hình 2.2: Mơ hình thu thập log qua syslog 2.1.1.2 Các giải pháp lưu trữ, lưu Dữ liệu log DNS thu thập lớn, cần giải pháp lưu trữ tiên tiến, lưu trữ liệu lớn có khả mở rộng cao Trong phần tác giả vào phân tích giải pháp lưu trữ để lựa chọn giải pháp lưu trữ phù hợp cho tốn Hệ thống lưu trữ đóng vai trò quan trọng tổng thể hệ thống hạ tầng thơng tin nơi lưu liệu tồn hệ thống, có ý nghĩa sống cịn doanh nghiệp Các máy chủ ứng dụng, máy chủ dịch vụ bị hỏng hồn tồn ta giữ hệ thống lưu trữ hệ thống hồn tồn khơi phục lại ngược lại ta hệ thống lưu trữ liệu khơng cứu vãn Lưu trữ thực theo nhiều cách: Sử dụng ổ đĩa gắn trực tiếp vào 12 server cần lưu trữ, dùng thiết bị lưu trữ xây dựng mạng dùng riêng cho lưu trữ liệu Phương pháp lưu trữ dùng ổ đĩa gắn trực tiếp xuất sử dụng từ lâu tính dễ sử dụng chúng Cùng với phát triển công nghệ, đặc biệt yêu cầu người dùng liệu lưu trữ (dung lượng, tốc độ, khả khôi phục liệu, ảnh hưởng lưu trữ đến hiệu toàn hệ thống), nhiều phương pháp lưu trữ phát triển Mỗi phương pháp có ưu nhược điểm riêng dùng cho mục đích định Một số phương pháp lưu trữ kể đến sau: 2.1.1.2.1 Giải pháp lưu trữ trực tiếp (Direct Attached Storage - DAS) 2.1.1.2.2 Giải pháp lưu trữ mạng (Network Attached Storage - NAS) 2.1.1.2.3 Mạng lưu trữ (Storage Area Network - SAN) 2.1.1.2.4 Giải pháp lưu liệu Sao lưu liệu phần thiếu hệ thống máy tính, hệ thống lưu trữ Tác giả sử dụng giải pháp lưu tập trung để giảm tải cho hệ thống máy chủ, sử dụng thư viện tape có robot điều khiển để lưu tự động với tốc độ cao để lưu số lượng lớn liệu nhật ký DNS Application servers Hình 2.4: Giải pháp lưu SAN 2.1.2 Phương pháp giám sát lưu lượng mạng 2.1.2.1 Giải pháp giám sát lưu lượng mạng Khác với phương pháp phân tích liệu truy vấn DNS thực việc phân tích trực tiếp truy vấn tên miền người sử dụng máy chủ DNS để tìm vấn đề bất thường có nguy xảy hệ thống, phương pháp giám sát lưu lượng mạng khơng trực tiếp phân tích máy chủ DNS mà thực việc phân tích gián tiếp qua việc theo dõi biến động lưu lượng mạng Cacti [19 ] Phương pháp giám sát lưu lượng mạng dễ thực không cần can thiệp trực tiếp vào máy chủ DNS Tuy nhiên kết thường có độ xác khơng cao ngồi lưu lượng DNS, hệ thống bao gồm nhiều loại lưu lượng không mong muốn khác 2.1.2.2 Giải pháp lưu trữ, lưu 13 Giải pháp giám sát lưu lượng mạng sử dụng giải pháp lưu trữ đơn giản máy giám sát phân tích lưu lượng Tuy nhiên tùy vào kích cỡ liệu ta xây dựng hệ thống lưu tương tự giải pháp phân tích liệu truy vấn DNS 2.2 Phân tích, lựa chọn phương pháp phát bất thường thử nghiệm cho hệ thống tên miền DNS quốc gia (.VN) Bảng 2.3: Bảng so sánh phương pháp phát bất thường cho mạng DNS Giải pháp phân tích Giải pháp giám sát lưu liệu truy vấn DNS lượng mạng Đáp ứng Có khả phát bất Đáp ứng thường cho hệ thống DNS 100% < 100% Tính xác Không giới hạn Giới hạn theo phân vùng Phạm vi theo dõi mạng Dễ dàng Khó khăn phải giám Khả phát triển mở rộng sát máy chủ DNS phân tán nhiều nơi Trung bình Nhanh Thời gian triển khai Trung bình Thấp Đầu tư (chi phí) Qua số tiêu bảng trên, nhu cầu mức độ quan trọng ứng dụng DNS quốc gia VN Tác giả lựa chọn giải pháp phân tích liệu truy vấn DNS để thử nghiệm cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Chi tiết mơ hình hệ thống, triển khai thử nghiệm, phân tích kết ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) nghiên cứu cụ thể chương Kết luận chương Trong Chương 2, tác giả trình bày làm rõ phương pháp phát bất thường áp dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN), lập bảng phân tích, so sánh ưu nhược điểm phương pháp, qua đề xuất phương pháp phát bất thường ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) để thử nghiệm chương 14 CHƯƠNG 3: THỬ NGHIỆM CHO MỘT SỐ MÁY CHỦ TÊN MIỀN DNS QUỐC GIA (.VN) Tóm tắt chương Chương thực việc xây dựng mơ hình thử nghiệm, phân tích, thiết kế hệ thống, phần mềm, phân tích liệu tiến hành thử nghiệm việc thu thập, phân tích liệu truy vấn DNS (.VN), qua đánh giá kết khả ứng dụng phương pháp phát bất thường lựa chọn cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) 3.1 Xây dựng mơ hình thử nghiệm 3.1.1 Các thành phần hệ thống - Hệ thống sở liệu: Là sở liệu tập trung lưu trữ tất liệu thu thập đầu vào, liệu tiền xử lý, liệu xử lý, liệu quản lý… - Hệ thống thu thập số liệu: Là hệ thống đầu vào, gồm hệ thống thu thập online mạng, hệ thống chương trình nhập liệu đầu vào, giao tiếp với người nhập liệu… - Hệ thống phân tích số liệu: Là cơng cụ phân tích tính tốn số liệu - Hệ thống lưu trữ, lưu liệu: Là hệ thống lưu trữ, lưu liệu xử lý nhằm bảo vệ liệu tham khảo sau - Hệ thống quản trị, chiết xuất số liệu: Quản trị quyền truy nhập, quản trị hệ sở liệu, lập báo cáo tùy biến.… 3.1.2 Sơ đồ hệ thống Hình 3.1: Hệ thống lưu trữ phân tích log DNS Hệ thống thiết kế sử dụng đa kết nối từ máy chủ đến thiết bị chuyển mạch, hai chuyển mạch SAN (SAN switch) chạy song song nhằm nâng cao tính dự phịng 15 sẵn sàng hệ thống Dung lượng lưu trữ mở rộng cách đơn giản mà hồn tồn khơng làm thay đổi kiến trúc liệu (xem hình dưới) Hình 3.2: Kết nối SAN thơng qua 02 SAN switch Hệ thống lưu trữ thu thập số liệu đồng nhiều điểm đảm bảo độ an toàn cao hệ thống góp phần giảm tải dịch vụ nhiều điểm khác hình 3.14 Có thể tiến hành đồng liệu từ trung tâm Hà Nội hệ thống thành phố Hồ Chí Minh qua kết nối Internet Hình 3.3: SAN có dự phịng Sử dụng công nghệ: Mirror, Snapshot, Replicate tạo lưu liệu để phục vụ mục đích: Backup, report, dataware house, data mining, R&D… mà không làm ảnh hưởng đến liệu 16 Hình 3.4: Nhân liệu phục vụ phân tích, báo cáo 3.1.3 Phần mềm hệ thống Nền tảng máy chủ, hệ điều hành sử dụng máy chủ UNIX Các máy chủ Unix phù hợp cho ứng dụng lớn, để triển khai ứng dụng Unix người ta thường sử dụng Java [4] Java VNNIC áp dụng từ năm 2001 hoạt động tốt Do tác giả lựa chọn Java làm tảng để phát triển ứng dụng hệ thống Hệ thống bao gồm nhiều thành phần, phân chia thành nhiều lớp, tác giả thiết kế hệ thống theo mơ hình 03 lớp: - Lớp CSDL (database server) - Lớp ứng dụng (Application) - Lớp giao tiếp người dùng (Web) 3.1.3.1 Phần mềm sở liệu Công nghệ lưu trữ tập đoàn sở liệu hàng đầu Oracle [10] đánh giá công nghệ sở liệu quan hệ tốt tính an tồn bảo mật Các phiên quản trị sở liệu Oracle cập nhật liên tục ngày hoàn thiện 3.1.3.2 Phần mềm máy chủ ứng dụng phân tích số liệu Tác giả đề xuất sử dụng phần mềm Sun Java System Application Server Platform Edition (PE) 9.0, phần mềm thương mại miễn phí (chỉ bán chi phí hỗ trợ cần) đuợc phát triển hãng SUN (hiện hợp vào hãng Oracle) hồn tồn tương thích với chuẩn J2EE từ phiên 5.0 phiên trước SUN [15] Sun cung cấp phần mềm hồn tồn miễn phí cho người dùng thử nghiệm, phát triển triển khai ứng dụng để kinh doanh, nhiên cần thiết SUN cung cấp gói dịch vụ thương mại hỗ trợ việc khai thác phát triển phần mềm 17 3.1.3.3 Phần mềm giao tiếp người dùng (web) Tác giả đề xuất sử dụng phần mềm Sun Java System Web server 6.1 (trước Sun One Web Server) phần mềm Web server thương mại miễn phí (chỉ bán chi phí hỗ trợ cần), bảo mật, sẵn sàng, dễ sử dụng, thiết kế cho doanh nghiệp có ứng dụng web vừa lớn Có thể chạy nhiều hệ điều hành khác nhau, cung cấp khả quản trị tập trung, triển khai nhiều ứng dụng như: Web services, JavaServer Pages (JSP), Java Servlet, Microsoft Active Server Pages (ASP), PHP, CGI Phần mềm phát triển hãng Sun Micro System hãng phát triển Java hoàn toàn tương thích với J2EE 3.1.4 Phân tích liệu 3.1.4.1 Tổng quan khai thác liệu Khai thác liệu trình tìm kiếm mẫu mới, thơng tin tiềm ẩn mang tính dự đốn khối liệu lớn Những công cụ khai phá liệu dự đốn xu hướng tương lai, tri thức mà khai thác liệu mang lại giúp cho công ty kinh doanh định kịp thời trả lời câu hỏi lĩnh vực kinh doanh mà trước tốn nhiều thời gian để xử lý Sự phân tích cách tự động mang tính dự báo khai thác liệu có ưu hẳn so với phân tích thơng thường dựa kiện khứ hệ hỗ trợ định (decision support systems – DSSs) trước Các bước q trình khám phá tri thức sau: Hình 3.15: Quy trình khai thác liệu  Trích chọn liệu (data selection)  Tiền xử lý liệu (data preprocessing)  Biến đổi liệu (data transformation)  Khai thác liệu (data mining) 18  Đánh giá biểu diễn tri thức (knowledge representation & evaluation) Các dạng thức liệu khai thác liệu Khai thác liệu có khả chấp nhận số kiểu liệu khác điển sau:  Cơ sở liệu quan hệ (relational databases  Cơ sở liệu đa chiều (multidimention structures, data warehouses, data mart )  Cơ sở liệu giao tác (transactonal databases)  Cơ sở liệu quan hệ – hướng đối tượng (object relational databases)  Dữ liệu không gian thời gian (spatial, temporal, and time-series data)  Cơ sở liệu đa phương tiện (Multimedia database) Hướng tiếp cận kỹ thuật khai thác liệu Một số hướng tiếp cận khai thác liệu phân chia theo chức hay lớp toán khác sau:  Phân lớp dự đoán (classification & prediction)  Luật kết hợp (association rules)  Khai thác mẫu (sequential/temporal patterns)  Phân cụm (clustering/segmentation) 3.1.4.2 Phương pháp phân tích liệu Như phân tích trên, q trình khai phá liệu trình phức tạp, đòi hỏi phải đầu tư nhiều thời gian, nhân lực, vật lực giải Trong phạm vi luận văn này, điều kiện cho phép tác giả chưa thể tiến hành khai phá liệu (data mining) theo hướng tiếp cận toán học đại mà dừng hướng phân tích phân tích thống kê theo tiêu chí xác định trước có điều chỉnh [1] Quy trình phân tích liệu tác giả hồn tồn thống với quy trình trên, gồm bước sau:  Trích chọn liệu (data selection: Chọn liệu để phân tích  Tiền xử lý liệu (data preprocessing): Làm liệu log  Biến đổi liệu (data transformation): Chuyển đổi liệu log thành tập đối tượng phục vụ cho việc phân tích bước sau dễ dàng  Khai thác liệu (data mining): Phân tích thống kê đối tượng liệu biến đối theo tiêu chí định trước có điều chỉnh  Đánh giá biểu diễn kết quả: Sử dụng công cụ, phương pháp báo cáo để kiết xuất kết 3.2 Thử nghiệm phân tích kết thử nghiệm 3.2.1 Phân tích số liệu 3.2.1.1 Số liệu log DNS 19 Như phân tích phần trên, số liệu truy vấn DNS thể qua liệu log DNS thu thập Thông qua liệu log này, ta biết địa bắt đầu truy vấn, địa đích truy vấn, thời gian truy vấn Ngồi ra, ta xác định thông tin khác ghi DNS truy vấn hay máy chủ DNS nhận truy vấn Bảng 3.2: Số liệu log DNS sử dụng phân tích STT Giải thích Các trường số liệu Thời gian Thời điểm xảy truy vấn Địa IP nguồn Địa phát sinh truy vấn Địa đích Địa truy vấn đến Bản ghi truy vấn Loại ghi truy vấn Tên máy chủ DNS Máy chủ DNS nhận truy vấn Bằng cách tổ hợp thông tin trên, tác giả thống kê số liệu liên quan đến hiệu máy chủ DNS hệ thống, xác định lượng truy vấn nước, nước đến tên miền VN bao nhiêu.… 3.2.1.2 Các tiêu chí phân tích số liệu Dưới tác giả phân tích đưa tiêu chí phân tích liệu Dựa tiêu chí này, kết hợp với yếu tố khác thời gian, sở liệu tên miền VN, sở liệu tài nguyên địa IP, sở liệu số hiệu mạng (AS) VNNIC quản lý tác giả có nhiều số thống kê nhiều góc độ khác - Cơ sở liệu tên miền cho tác giả biết chủ thể sở hữu tên miền, subdomain mà tên miền triển khai - Cơ sở liệu IP cho tác giả biết chủ sở hữu địa IP - Cơ sở liệu số hiệu mạng (AS) cho tác giả biết IP thuộc AS (nhà cung cấp dịch vụ nào) 3.2.1.3 Các thơng tin phân tích liệu DNS a Phân bổ lượng truy vấn từ máy chủ Trong liệu nhận từ truy vấn DNS, ta xác định liệu truy vấn thực máy chủ DNS Như ta xác định thời gian cụ thể tình hình chịu tải truy vấn máy chủ DNS b Truy vấn đến tên miền DNS quốc gia (.VN) tên miền quốc tế Thông qua nhật ký truy vấn DNS, tác giả xác định số liệu liên quan đến lượng truy nhập từ IP nước (hoặc nước ngoài) đến tên miền (.VN) tên miền quốc tế Các số liệu thống kê sau - Tổng số truy vấn đến tên miền theo đơn vị thời gian - Tổng số truy vấn đến tên miền cấp (.VN) đơn vị thời gian - Số truy vấn tên miền (.VN) (.VN) máy chủ c Phân loại truy vấn theo đơn vị thời gian 20 - Phân loại ghi (A, CNAME, MX, NS, PTR…) truy vấn để so sánh dịch vụ nhà cung cấp, tình trạng sử dụng dịch vụ - Phân loại tên miền truy vấn: Tên miền có truy vấn nhiều - Xếp hạng IP truy vấn d Thời điểm truy vấn tên miền người sử dụng Bằng cách thống kê lượng truy vấn tên miền theo thời điểm ngày (dựa số liệu truy vấn DNS) tác giả xác định thời điểm ngày, người dùng truy cập Internet nhiều e Thống kê thông tin liên quan đến tên miền xác định trước Giả sử tác giả có danh sách tên miền xác định trước muốn thống kê tồn thơng tin tên miền dựa nguồn liệu truy vấn DNS Các thông tin thống kê cho tên miền sau: - Dịch vụ mà tên miền cung cấp - Lượng liệu trao đổi vào/ra theo thời gian - Đánh giá phân loại 3.2.2 Thể liệu phân tích Thể liệu phân tích quan trọng, qua tìm hiểu tác giả thấy có hai phương pháp thể liệu phân tích thể dạng bảng, đồ thị Trong báo cáo sử dụng hai loại sử dụng kết hợp hai 3.2.2.1 Thể dạng bảng Trình bày liệu phân tích dạng bảng phương pháp đơn giản để thể liệu thống kê Khi trình bày liệu thống kê dạng bảng cần yêu cầu sau: - Quy mô bảng thống kê khơng nên q lớn (q nhiều tiêu…), có nhiều tiêu thức cần phân bổ, có nhiều tiêu giải thích nên tách xây dựng số bảng thống kê) - Các tiêu đề, tiêu mục bảng thống kê phải ghi xác, đầy đủ, ngắn gọn dễ hiểu - Các tiêu giải thích bảng thống kê cần xếp theo thứ tự hợp lý, phù hợp với mục đích nghiên cứu Các tiêu có liên hệ với nên xếp gần - Các ô bảng thống kê dùng để ghi số thống kê Nếu số liệu để ghi vào dùng ký hiệu quy ước 3.2.2.2 Thể dạng đồ thị Đồ thị thống kê hình vẽ đường nét hình học dùng để miêu tả có tính chất quy ước tài liệu thống kê Đồ thị thống kê có đặc điểm sau: - Đồ thị thống kê sử dụng số kết hợp với hình vẽ, đường nét màu sắc để trình bày phân tích đặc trưng số lượng tượng Vì người xem 21 không nhiều thời gian đọc số mà nhận thức vấn đề chủ yếu cách dễ dang, nhanh chóng - Đồ thị thống kê trình bày cách khái quát đặc điểm chủ yêu chất xu hướng phát triển tượng Do đặc điểm trên, đồ thị thống kê có tính phổ cập, ứng dụng rộng rãi, có sức hấp dẫn sinh động, khả truyền tải thông tin đồ thị thống kê cao 3.2.3 Quy trình xử lý liệu thu thập Việc xử lý liệu thực theo quy trình sau: - Thu thập lưu trữ vào file - Tiền xử lý file liệu thu thập được: Quá trình cần thiết để loại bỏ thơng tin dư thừa, thơng tin có lỗi, xếp thơng tin theo tuần tự.… Sau tiền xử lý khối lượng liệu không cần thiết giảm đi, tăng tốc độ phân tích q trình sau - Phân tích thơng tin sau tiền xử lý, phân tích theo tiêu chí Lưu trữ kết phân tích vào sở liệu - Xử lý thơng tin dạng tinh: Phân tích thơng tin có q trình trước để có kết dạng tường minh - Kiết xuất kết phân tích theo mẫu báo cáo 3.2.4 Mơ hình sở liệu cho hệ thống 3.2.4.1 Mơ hình CSDL phân tích log DNS 3.2.4.2 Mơ hình CSDL dành cho xếp hạng 3.2.5 Các công nghệ áp dụng hệ thống Trên tảng (platform) lựa chọn phần 2, để xây dựng chương trình cách hiệu tối ưu có số cơng nghệ áp dụng sau đây: 3.2.5.1 Công nghệ Pooling kết nối CSDL 3.2.5.2 Công nghệ đệm liệu OSCache 3.2.5.3 Công nghệ lập lịch công việc Quartz 3.2.5.4 Công nghệ kết xuất báo cáo JfreeChart 3.2.5.5 Công nghệ Struts 3.2.6 Phân tích, thiết kế hệ thống 3.2.6.1 Sơ đồ chức (use case diagram) Hệ thống thu thập phân tích web chủ yếu thu thập, tổng hợp thông tin từ liệu log DNS vào sở liệu Cuối cùng, có nhu cầu thống kê, số liệu tổng hợp lại lấy sử dụng cho công tác thống kê báo cáo Với tính chất hệ thống tương tác với người sử dụng, tập trung chủ yếu tương tác với liệu log (mà liệu có số lượng lớn thu thập theo đơn vị thời gian mili giây) nên số lượng user tương tác hệ thống phân làm hai loại: 22 - Người quản trị: Xem xét cấu hình tham số đảm bảo cho hệ thống hoạt động thông suốt Quản lý công việc thực hệ thống Các công việc bao gồm việc thu thập, tiến hành phân tích ghi lại liệu tổng hợp - Người dùng: Là người tham gia khai thác hệ thống thông qua báo cáo thống kê từ liệu mà hệ thống thu thập, phân tích 3.2.6.2 Sơ đồ tương tác (activity diagram) Từ trường hợp sử dụng, tương tác với hệ thống xem xét mức cao phần trên, phần ta chi tiết vào thành phần hệ thống, phối hợp thành phần công nghệ áp dụng 3.2.6.2.1 Cập nhật đối tượng hệ thống Do đặc thù hệ thống đối tượng mà tương tác liệu log DNS nên để thu thập phân tích liệu, ta phải xác định đối tượng xuất liệu tính chất chúng (ngồi tính chất thời gian) Sau xác định đối tượng hệ thống (các đối tượng trình bày phần trên) cần phải có q trình nạp bổ sung thông tin đối tượng vào hệ thống Mục đích việc nạp bổ sung thông tin đối tượng để hệ thống nhận biết, phân loại đối tượng theo thời gian liệu thu thập 3.2.6.2.2 Đăng nhập hệ thống thiết lập tham số khác 3.2.6.2.3 Quản lý luồng công việc hệ thống Việc phân tích khối lượng lớn liệu log DNS chiếm dụng nhiều tài nguyên thời gian hệ thống Yêu cầu đặt phải phân tích liệu khoảng thời gian cho phép khối lượng tài nguyên hệ thống mà chiếm dụng không lớn Trong hệ thống này, sau thử nghiệm, tác giả định sử dụng công nghệ Quartz kết hợp với công nghệ OSCache để giải tốn Cơng nghệ Quartz cho phép hệ thống phân chia cơng việc phân tích thành nhiều cơng việc tương ứng với mục đích đồng thời cho phép hệ thống quản lý việc thực công việc theo thời gian (kích hoạt cơng việc, quản lý số lượng tiến trình, tạm ngưng hay hủy bỏ cơng việc…) Công nghệ OSCache áp dụng nhằm chia sẻ tài nguyên hệ thống cho tiến trình thực cơng việc Các tiến trình chia sẻ liệu chung OSCache OSCache quản lý việc đồng tiến trình, hạn chế việc tiến trình rơi vào trạng thái deadlock hay thắt cổ chai sử dụng tài nguyên chung 3.2.7 Triển khai hệ thống Việc triển khai gồm bước sau:  Cài đặt hệ thống web, application server, database server  Cài đặt máy chủ thu thập số liệu DNS  Triển khai phần mềm quản lý hệ thống, phân tích, báo cáo số liệu  Chuẩn bị liệu  Chạy thử  Đánh giá 23 3.2.7.1 Mạng, máy chủ, phần mềm 3.2.7.2 Dữ liệu - Các máy chủ DNS quốc gia 3.2.8 Đánh giá kết thử nghiệm 3.2.8.1 Hệ thống thu thập liệu Sau triển khai hệ thống tiến hành công việc thu thập liệu, tác giả lập đánh giá hệ thống thu thập liệu: - Đã chuẩn hóa số liệu thu thập, phục vụ cho chương trình phân tích - Các số liệu thu thập lưu trữ theo thời gian, thuận lợi cho công tác lưu trữ phân tích - Đã triển khai công cụ tiền xử lý liệu, loại bỏ liệu thừa không cần thiết trước đưa vào hệ thống phân tích Bảng 3.3: Số liệu thời gian tiền xử lý file liệu TT Thời gian Loại Tổng số file liệu liệu 25/098/2011 26/09/2011 27/09/2011 DNS DNS DNS 65 56 38 Tổng thời gian tiền xử lý (phút) 15 12 Tổng thời gian phân tách file (phút) 0 Bảng kết cho thấy, file liệu log DNS thực tế không tốn nhiều thời gian để thực tiền xử lý 3.2.8.2 Hệ thống phân tích số liệu So với hệ thống thu thập liệu, hệ thống phân tích liệu tự động hóa hồn tồn Việc tự động hóa từ khâu chọn lựa file liệu đầu vào khâu lưu trữ liệu phân tích làm cho cơng việc phân tích liệu thuận lợi, nhanh chóng - Đã tiến hành phân tích số liệu log DNS - Các công nghệ áp dụng tích hợp tốt Bảng 3.4: Số liệu thời gian phân tích file liệu TT Thời gian 25/09/2011 26/09/2011 27/09/2011 Loại liệu Tổng số file liệu DNS DNS DNS 65 56 38 Tổng thời gian phân tích (phút) 261 180 135 Thời gian phân tích trung bình (phút/file) 3,2 3,5 Thời gian sinh liệu (phút/file) 10 10 10 Bảng cho thấy, file liệu log DNS phân tích thời gian hợp lý tiến hành phân tích online 24 3.2.8.3 Hệ thống kết xuất báo cáo thống kê Hiện hệ thống kết xuất báo cáo thống kê xây dựng công nghệ Java, cho phép kết xuất liệu thu thập, phân tích sở liệu thành dạng bảng biểu, đồ thị trực quan Dựa kết mà hệ thống báo cáo, thống kê đưa ra, người sử dụng có thơng tin hoạt động truy vấn hệ thống máy chủ DNS quốc gia VN Qua cho biết tình trạng máy chủ DNS có hoạt động bình thường hay có tượng bất thường, có xảy máy chủ nào, thời gian, tần suất… 3.3 Xem xét khả ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Qua kết triển khai trên, tác giả nhận thấy số vấn đề sau: - Hệ thống thu thập liệu chưa tự động hoàn toàn, số khâu q trình tiền xử lý phải làm thủ cơng (phải truyền file FTP từ máy chủ lưu trữ lên máy chủ phân tích), nhiều thời gian Việc hồn tồn khắc phục có đầu tư hệ thống mạng lưu trữ SAN máy chủ có lực xử lý cao - Hệ thống phân tích liệu cịn chậm lực máy chủ phân tích yếu - Hệ thống báo cáo thống kê chưa có độ tùy biến cao Do để ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia cần phải: - Bổ sung hạ tầng kỹ thuật phục vụ cho công tác lưu trữ số liệu log DNS: Gồm hệ thống SAN, dung lượng tối thiểu 2TB, máy chủ cấu hình mạnh (tối thiểu 02 CPU Sparc 1.8 GHz, 8-16 GB RAM), sử dụng cluster chạy song song chia tải để tiến hành phân tích số liệu nhanh chóng - Cải tiến giải thuật bổ sung tính cho hệ thống phân tích liệu log - Hệ thống lại báo cáo thống kê, kiết xuất báo cáo thuận tiện - Phát triển hệ thống giám sát trực tuyến, cảnh báo tức thời có biến động đột biến, cảnh báo có cơng - Sử dụng số liệu thống kê đề tài vào công tác quản lý mạng, dịch vụ quản lý nhà nước Internet Kết luận chương Trong Chương 3, tác giả xây dựng mô hình, lựa chọn phương pháp thiết kế, thu thập, phân tích liệu, triển khai ứng dụng cho số máy chủ DNS đánh giá khả ứng dụng phương pháp phát bất thường lựa chọn cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn nghiên cứu phương pháp phát bất thường cho hoạt động hệ thống máy chủ tên miền miền, phân tích lựa chọn phương án phù hợp để thử nghiệm cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Kết luận văn xây dựng mơ hình thử nghiệm, tiến hành thử nghiệm đánh giá kết ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Hệ thống thiết kế phát triển sử dụng công nghệ việc phát triển ứng dụng đồng thời tương thích với tảng cơng nghệ trước VNNIC, thiết kế theo module nên việc mở rộng sau thuận tiện Kết luận văn giải yêu cầu đặt nghiên cứu phương pháp phát bất thường có khả ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) Tác giả xây dựng mô hình, phương pháp tiến hành thử nghiệm đánh giá kết quả, kết thu cho thấy hệ thống hồn tồn có khả phát bất thường, phát sớm cố, vấn đề, tượng bất thường có khả xảy hệ thống máy chủ DNS quốc gia (.VN) Các kết nghiên cứu đề tài hoàn toàn ứng dụng cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia (.VN) VNNIC quản lý khai thác việc phát hiện, cảnh báo vấn đề bất thường góp phần đảm bảo an tồn an ninh cho mạng Internet Việt Nam Trong trình làm đề tài, trình bày báo cáo tác giả cố gắng đưa đầy đủ thông tin, thuyết minh khoa học Tuy nhiên thời gian trình độ có hạn, luận văn khơng thể tránh khỏi sai sót Tác giả mong muốn nhận góp ý để xây dựng hệ thống tốt Trong thời gian tới, tác giả đề nghị quan đầu tư bổ xung hệ thống máy chủ, phần mềm để triển khai thực tế kết luận văn giúp cho việc phát sớm cố mạng DNS quốc gia (.VN) VNNIC quản lý khai thác Và có điều kiện nghiên cứu tiếp, tác giả nghiên cứu chuyên sâu mặt học thuật, liệu truy vấn DNS ngày lớn nên áp dụng phương pháp phân tích, thống kê thơng thường khó đáp ứng được, khả thi nghiên cứu ứng dụng lý thuyết toán xác suất thống kê Entropy [12, 13] vào việc phân tích liệu Tác giả xin chân thành cảm ơn Thầy PGS.TS Hồng Minh, thầy khoa Quốc tế Đào tạo sau Đại học, Trung tâm Internet Việt Nam bạn học viên lớp CH09ĐT4, khóa học 2009-2011 tận tình giúp đỡ hỗ trợ tác giả hoàn thành luận văn Xin trân trọng cảm ơn!./  ... miền DNS, biểu bất thường hệ thống máy chủ tên miền DNS, nghiên cứu hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia ( .VN) VNNIC quản lý, phân tích vấn đề tồn hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia ( .VN) ... khai ứng dụng cho số máy chủ DNS đánh giá khả ứng dụng phương pháp phát bất thường lựa chọn cho hệ thống máy chủ tên miền DNS quốc gia ( .VN) 25 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn nghiên cứu phương pháp. .. bổ máy chủ tên miền quốc gia Hệ thống máy chủ DNS ISP có nhiệm vụ tiếp nhận xử lý truy vấn tên miền (gồm tên miền tên miền khác) Với tên miền VN, hệ thống máy chủ tên miền ISP truy vấn lên hệ thống