Phát triển hệ thống giám sát mạng dựa trên cacti

Sự tiện lợi, nhanh chóng và hiệu quả trong việc giám sát các hoạt động trên mạng là một nhu cầu rất lớn đối với những người làm quản trị hệ thống mạng. Nhất là đối với những hệ thống mạng lớn thì nhu cầu này càng trở nên một công cụ không thể thiếu. Trong phạm vi đồ án môn học thực tập cơ sở chuyên ngành, nhóm chúng em nhận đề tài Phát triển hệ thống giám sát mạng dựa trên phần mềm mã nguồn mở Cacti, trong quá trình nghiên cứu ngoài một số thuận lợi như rất nhiều tài liệu trên mạng và sự chỉ bảo nhiệt tình của thầy giáo bộ môn, sự nhiệt tình của các thành viên trong nhóm … thì vẫn tồn tại một số khó khăn như phải triển khai thử trên hệ điều hành CentOS và nhiều nguồn tài liệu không chính thống, hạn chế về khả năng tự nghiên cứu của mỗi thành viên … Tuy vậy, trong quá trình thực hiện nhóm cũng đã tìm hiểu được tổng quan về giao thức SNMP và cách triển khai quản lý hệ thống mạng với Cacti trên hệ điều hành CentOS.

Học viện Kỹ thuật Mật Mã Khoa An tồn thơng tin ****** BÀI TẬP LỚN MÔN Thực Tập Cơ Sở Chuyên Ngành Đề tài: Phát triển hệ thống giám sát mạng dựa CACTI Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Lớp: LỜI CẢM ƠN Chúng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới thầy giáo quan tâm hướng dẫn tạo điều kiện giúp đỡ nhóm em suốt q trình thực hoàn thành đề tài Với hướng dẫn thầy, nhóm em có định hướng tốt việc triển khai thực yêu cầu trình làm đề tài thực tập Qua đây, em xin gửi lời cảm ơn đến tất thầy giảng dạy khoa An tồn thơng tin, Học Viện Kỹ Thuật Mật Mã trang bị cho chúng em kiến thức để chúng em hồn thành tốt báo cáo thực tập Việc thực khóa luận bước đầu làm quen với nghiên cứu khoa học, thời gian trình độ có hạn nên khóa luận chúng em khơng tránh khỏi thiếu sót, mong thầy giáo góp ý để khóa luận em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn ! MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH PHẦN MỞ ĐẦU Các toàn đặt ra: Đối tượng mục tiêu đề tài Nội dung nghiên cứu Bố cục luận văn CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG 1.1 Tổng quan 1.2 Các yếu tố nhiệm vụ giám sát mạng 10 1.3 Các bước thực hệ thống NSM 10 1.4 Mơ hình kiến trúc mạng OSI 13 1.5 Các giải pháp quản lý phân tích kiện an ninh hệ thống giám sát mạng 16 1.5.1 Sự cần thiết Hệ thống Giám sát an ninh mạng 17 1.5.2 Xây dựng Hệ thống giám sát an ninh mạng 17 1.6 Kết luận 19 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG CACTI 20 2.1 Hai phương thức giám sát Poll Alert 20 2.1.1 Phương thức Poll 20 2.1.2 Phương thức Alert 20 2.1.3 So sánh phương thức Poll Alert 21 2.2 Giới thiệu giao thức SNMP 22 2.2.1 Các phiên SNMP 23 2.2.2 Thành phần hệ thống sử dụng SNMP 23 2.2.3 Các phương thức SNMP 28 2.3 Giới thiệu CACTI 30 2.3.1 Giới thiệu RRDtool 30 2.3.2 Hệ thống giám sát mạng CACTI 31 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG DỰA TRÊNPHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ CACTI 34 3.1 Cài đặt Cacti (trên CentOS) 34 3.2 Sử dụng Cacti để quản lý số thiết bị 41 3.2.1 Mơ hình mạng quản trị: 41 3.2.2 Các thiết bị đồ thị: 42 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO 45 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: Phương pháp đẩy 12 Hình 2: Điều xảy thời điểm đó? 13 Hình 3: Mơ hình kiến trúc mạng OSI 14 Hình 4: Thành phần chức Hệ thống GSANM 19 Hình 1: Minh họa chế Poll 20 Hình 2: Hệ thống sử dụng SNMP 24 Hình 3: Minh họa trình lấy sysName.0 26 Hình 4: Minh họa MIB tree 27 Hình 5: Các phương thức SNMP 28 Hình 6: Minh họa phương thức SNMPv1 28 Hình 7: Mơ hình hoạt động CACTI 31 Hình 8: Trao đổi thơng tin SNMP CACTI thiết bị 32 Hình 9: Dữ liệu CACTI thu thập qua SNMP 32 Hình 10: Cacti mơ tả lưu lượng đồ thị thời gian thực 33 Hình 1: Trang đăng nhập cacti 40 Hình 2: Giao diện cacti 41 Hình 3: Mơ hình mạng cần quản trị 41 Hình 4: Phần quản lý thiết bị Cacti 42 Hình 5: Các thơng tin thiết bị biểu diễn đồ thị 42 Hình 6: Các thơng tin máy CentOS 6.5được biểu diễn đồ thị 43 Hình 7: Các thơng tin thiết bị biểu diễn đồ thị 43 PHẦN MỞ ĐẦU Các toàn đặt ra: Mở đầu, em đề cập đến toán thuộc hàng phổ biến ứng dụng SNMP Bài toán thứ : Giám sát tài nguyên máy chủ + Giả sử bạn có hàng ngàn máy chủ chạy hệ điều hành (HĐH) khác Làm giám sát tài nguyên tất máy chủ hàng ngày, hàng để kịp thời phát máy chủ bị tải ? Giám sát tài nguyên máy chủ nghĩa theo dõi tỷ lệ chiếm dụng CPU, dung lượng lại ổ cứng, tỷ lệ sử dụng nhớ RAM, … + Bạn kết nối vào máy để xem số lượng máy nhiều HĐH khác có cách thức kiểm tra khác + Để giải vấn đề bạn dùng ứng dụng SNMP giám sát máy chủ, lấy thơng tin từ nhiều HĐH khác Ứng dụng trơng giống hình : Bài toán thứ hai : Giám sát lưu lượng port switch, router + Bạn có hàng ngàn thiết bị mạng (network devices) nhiều hãng khác nhau, thiết bị có nhiều port Làm để giám sát lưu lượng truyền qua tất port thiết bị suốt 24/24, kịp thời phát port tải ? + Bạn kết nối vào thiết bị để gõ lệnh lấy thơng tin thiết bị hãng khác có lệnh khác + Để giải vấn đề bạn dùng ứng dụng SNMP giám sát lưu lượng, lấy đƣợc thông tin lưu lượng truyền qua thiết bị nhiều hãng khác Ứng dụng trơng giống hình : Bài toán thứ ba : Hệ thống tự động cảnh báo cố tức thời + Bạn có hàng ngàn thiết bị mạng chúng gặp nhiều vấn đề trình hoạt động : port bị tín hiệu (port down), có cố kết nối (login) vào thiết bị nhập sai username password, thiết bị vừa bị khởi động lại (restart), … Làm để người quản trị biết kiện vừa xảy ? + Vấn đề khác với hai vấn đề Ở làm cập nhật liên tục số thơng tin (biết trước lấy gì), cịn làm biết xảy (chưa biết đến) + Để giải tốn bạn dùng ứng dụng thu thập kiện (event) cảnh báo (warning) SNMP, nhận cảnh báo từ tất thiết bị lên hình gửi email cho người quản trị Ứng dụng trơng giống hình dƣới đây: Đối tượng mục tiêu đề tài Đối tượng đề tài: Chương trình phần mềm mã nguồn mở CACTI Đề tài thực nhắm mục đích: Khảo sát lỗ hổng bảo mật thơng tin, nguy an tồn thơng tin nguy hệ thống mạng bị xâm nhập, công Đề xuất giải pháp để giám sát hệ thống mạng bao gồm: phát xâm nhập, theo dõi hoạt động thiết bị mạng Router, Switch, Server,… số dịch vụ mạng sử dụng Phát triển hệ thống báo động chương trình qua tin nhắn (SMS), Email, Web Nội dung nghiên cứu Đề tài tập trung nghiên cứu vấn đề liên quan đến phát xâm nhập trái phép giám sát lưu lượng mạng bao gồm: + Nghiên cứu khả công mạng + Nghiên cứu khả phát xâm nhập trái phép hệ thống mạng + Nghiên cứu khả phịng chống số phương thức cơng mạng + Nghiên cứu khả giám sát hoạt động thiết bị mạng dịch vụ mạng toàn hệ thống mạng Từ vấn đề nêu đề xuất mơ hình giám sát hoạt động thiết bị mạng, phát phòng chống xâm nhập tích hợp từ chương trình mã nguồn mở Tiến hành thực nghiệm việc cài đặt giải pháp giám sát hoạt động thiết bị mạng, dịch vụ mạng phát hiện, phòng chống xâm nhập trái phép dựa sở chương trình mã nguồn mở CACTI, có cảnh báo đến quản trị viên SMS, Email, Web Bố cục luận văn Phần bố cục luận văn trình bày thành chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống giám sát mạng Chương 2: Hệ thống giám sát mạng CACTI Chương 3: Thực nghiệm Chương 4: Kết Luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG 1.1 Tổng quan Hệ thống giám sát mạng (Network montoring) hệ thống giám sát cố, hiệu năng, tình trạng thiết bị máy tính hệ thống mạng Hệ thống bao gồm phần mềm ghi nhận thông tin giúp người quan trị hệ thống ghi nhận, theo dõi thơng tin thơng qua Phần mềm cịn có khả gửi thơng báo, cảnh báo cho người quản trị hệ thống biết có nguy cố cố diễn thông qua hệ thống SMS, Email,… dịch vụ gửi tin nhắn qua Internet Các thành phần hệ thống mạng Để hệ thống mạng hoạt động tốt bao gồm nhiều thành phần, hoạt động tàng môi trường khác nhau: • Các máy trạm • Các máy chủ • Các thiết bị hạ tầng mạng: Router, Switch, Hub,… • Các ứng dụng chạy máy chủ máy trạm Log hệ thống Là thành phần quan trọng hệ thống mạng Nó lưu lại cách xác hoạt động hệ thống, tình trạng hoạt động hệ thống, ứng dụng, thiết bị hoạt động hệ thống Các lọa log hệ thống: • Log Access: Là log ghi lại tồn thơng tin truy cập người dùng tới hệ thống, truy cập ứng dụng tới sở liệu… • Log Event: log ghi lại chi tiết kiện mà hệ thống thực Log ứng dụng, log hệ điều hành… • Log Device: log ghi lại tình trạng hoạt động thiết bị phần cứng phần mềm sử dụng: Router, switch, IDS, IPS… Log thành phần hữu hiệu cho việc giám sát khắc phục cố hệ thống mạng Tuy nhiên, với hệ thống lớn, chạy nhiều ứng dụng, lượng truy cập cao cơng việc phân tích Log thực điều vơ khó khăn Giám sát an ninh mạng (Network Security Mornitoring – NSM) Giám sát an ninh mạng việc thu thập thông tin thành phần hệ thống, phấn tích thơng tin, dấu hiệu nhằm đánh giá đưa cảnh báo cho người quản trị hệ thống Đối tượng việc giám sát an ninh mạng tất thành phần, thiết bị trọng hệ thống mạng, bao gồm: • Các máy trạm • Cơ sở liệu • Các ứng dụng • Các Server • Các thiết bị mạng 1.2 Các yếu tố nhiệm vụ giám sát mạng Nhằm mang lại hiệu cao cho việc giám sát mạng, cần nắm vững yếu tố cốt lõi đặc thù công việc Cụ thể bao gồm: - Nắm vững công cụ , thiết bị, phần mềm phục vụ cho công việc giám sát, bao gồm phần mềm nội phần mềm mở - Nắm vững phận, đơn vị, hệ thống, dịch vụ thiết bị phục vụ cho việc giám sát - Sử dụng cách công cụ, giải pháp hỗ trợ việc xử lý, phân tích kết đánh giá Một số cơng cụ Snort, Wireshark, Nessus, Nmap,… - Đảm bảo nhân viên có kiến thức tốt lĩnh vực Hệ thống giám sát mạng đóng vai trị quan trọng, khơng thể thiếu sở hạ tầng công nghệ thông tin (CNTT) quan, đơn vị, tổ chức Hệ thống cho phép thu thập, chuẩn hóa, lưu trữ phân tích tương quan tồn kiện an toàn mạng sinh hệ thống CNTT tổ chức Ngoài ra, hệ thống giám sát an tồn mạng phát kịp cơng mạng, điểm yếu, lỗ hổng bảo mật thiết bị, ứng dụng dịch vụ hệ thống Phát kịp thời bùng nổ virus hệ thống mạng, máy tính bị nhiễm mã độc, máy tính bị nghi ngờ thành viên mạng máy tính ma (botnet) 1.3 Các bước thực hệ thống NSM Thu thập liệu (Collection) Việc thu thập liệu việc lấy thơng tin liên quan đến tình trạng hoạt động thiết bị hệ thống mạng Tuy nhiên, hệ thống mạng lớn dịch vụ hay thiết bị không đặt máy, địa điểm mà nằm máy chủ, hệ thống riêng biệt Các thành phần hệ thống hoạt động tảng hoàn toàn khác 10 + Dữ liệu chưa biết : Khi liệu không tồn thiết bị hỏng nguyên nhân khác, RRDTool lưu trữ file *.rrd với giá trị liệu *UNKNOWN* + Vẽ đồ thị : Cho phép người quản trị tạo báo cáo dạng đồ thị dựa liệu lưu trữ sở liệu 2.3.2 Hệ thống giám sát mạng CACTI CACTI gì? Cacti cơng cụ mã nguồn mở, giám sát mạng tạo biểu đồ viết php/mysql Nó sử dụng RRDTook engine để lưu trữ liệu,tạo đồ thị, thu thập liệu định kì thơng qua NET-SNMP (Một phần mềm sử dụng thực thi giao thức SNMP) CACTI hoạt động nào? Hoạt động CACTI thể sau: Hình 7: Mơ hình hoạt động của CACTI Thu thập liệu (Data Retrieval): Cacti thu thập liệu thông qua poller Poller ứng dụng hoạt động theo khoảng thời gian xác định Trong Unix/Linux Poller thiết lập từ chương trình lập lịch crontab Cacti thể lưu lượng qua đồ thị trực quan, thời gian thực Điều giúp cho người quản trị theo dõi tình trạng hoạt động thiết bị dịch vụ hệ thống phát bất thường xảy Những bất thường dấu hiệu công xâm nhập tải số thiết bị mạng hệ thống Cacti sử dụng giao thức SNMP để thu thập thông tin từ thiết bị, lưu trữ thơng tin vẽ hình đồ thị 31 Hình 8: Trao đổi thơng tin SNMP CACTI thiết bị Lưu trữ liệu (Data Storage): để tạo đồ thị trạng thái hoạt động thiết bị cần giám sát, Cacti phải cần thu thập lưu trữ liệu Nếu hệ thống mạng lớn u cầu phải có phương pháp quản lý liệu cho việc theo dõi trạng thái hoạt động thiết bị Hình 9: Dữ liệu CACTI thu thập qua SNMP Trình bày liệu (Data Presentation): Sử dụng cơng cụ RRDTool đề trình bày liệu dạng đồ thị với sở liệu thu thập từ SNMP lưu trữ database Cacti có khả giám sát lưu lượng vào/ra cổng thiết bị cần theo dõi; giám sát mức độ hoạt động CPU nhớ; cho phép đưa sơ đồ mạng trực quan vào hệ thống tương tác với mơ hình Ngồi ra, Cacti phát báo động có cố, cố cho hệ thống như: có thiết bị giám sát ngưng hoạt động, lưu lượng vượt ngưỡng thiết lập trước… 32 Hình 10: Cacti mô tả lưu lượng đồ thị thời gian thực Mặc định Cacti có tính năng, cấu hình mặc định Cacti hổ trợ mục Console Graph Trong đó, phần Console cho phép điều chỉnh thông số chọn thiết bị cần giám sát lưu lượng hiển thị đồ thị lưu lượng phần Graph Một đặc điểm quan trọng Cacti cho phép tích hợp nhiều thành phần khác, nhiều phần mềm khác vào 33 CHƯƠNG 3: TRIỂN KHAI HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG DỰA TRÊNPHẦN MỀM MÃ NGUỒN MỞ CACTI 3.1 Cài đặt Cacti (trên CentOS) Ta cần cài đặt số gói sau trước cài đặt Cacti : + RRDTool + NET-SNMP + MySQL + Apache/IIS or any other web server Có thể tham khảo trang web sau để cài đặt: https://www.unixmen.com/installcacti-network-monitoring-tool-on-centos-6-4-rhel-6-4-scientific-linux-6-4/ Cài đặt gói cần thiết [root@server ~]# wget http://dl.fedoraproject.org/pub/epel/6/i386/epel-release-6-8.noarch.rpm [root@server ~]# rpm -ivh epel-release-6-8.noarch.rpm Cài đặt Apache [root@server ~]# yum install httpd httpd-devel -y Cài đặt MySQL [root@server ~]# yum install mysql mysql-server -y Cài đặt PHP [root@server ~]# yum install php-mysql php-pear php-common php-gd phpdevel php php-mbstring php-cli php-mysql -y Cài đặt PHP-SNMP [root@server ~]# yum install php-snmp -y Cài đặt NET-SNMP [root@server ~]# yum install net-snmp-utils net-snmp-libs php-pear-NetSMTP –y Cài đặt RRDTool 34 [root@server ~]# yum install rrdtool -y Sau chạy tất phần mềm thiết lập chúng khởi động hệ thống: [root@server ~]# /etc/init.d/httpd start [root@server ~]# /etc/init.d/mysqld start [root@server ~]# /etc/init.d/snmpd start [root@server ~]# chkconfig httpd on [root@server ~]# chkconfig mysqld on [root@server ~]# chkconfig snmpd on Cài đặt Cacti [root@server ~]# yum install cacti -y Cấu hình MySQL Đăng nhập vào MySQL với tài khoản root tạo database cho cacti Ở sử dụng tên database “cacti”, username “cacti” password “thanh123” [root@server ~]# mysql -u root -p mysql>create database cacti; Query OK, row affected (0.01 sec) mysql>GRANT ALL ON cacti.* TO cacti@localhost IDENTIFIED BY 'thanh123'; Query OK, rows affected (0.00 sec) mysql>flush privileges; Query OK, rows affected (0.01 sec) mysql> exit Bye Tìm vị trí file “cacti.sql”bằng lệnh: [root@server ~]# rpm -ql cacti | grep cacti.sql /usr/share/doc/cacti-1.1.19/cacti.sql Bây lấy đường dẫn nhập vào database Cacti lệnh: [root@server ~]# mysql -u cacti -p cacti &1 Công việc Cron năm phút chạy file poller.php lần thu thập liệu máy chủ biết Cacti Mở tập tin “/etc/php.ini”, tìm đến dòng ;date.timezone thay đổi thành: date.timezone = “Asia/Ho_Chi_Minh” Chạy trình cài đặt Cacti Mở trình duyệt nhập URL: https://ip-address/cacti tích vào trống chọn next: Sau bấm next, bị lỗi MySQL Timezone thực lệnh sau: cd /usr/share/mysql mysql -u root mysql < mysql_test_data_timezone.sql mysql -u root mysql GRANT SELECT ON mysql time_zone_name TO 'cacti'@'localhost' IDENTIFIED BY 'thanh123'; Nếu không lỗi MySQL Timezone tiếp tục bấm Next 37 38 39 Chọn tất templates Cacti bấm Finish để kết thúc cài đặt Nhập username password mặc định “admin” để đăng nhập, sau chuyển đến trang thay đổi mật Hình 1: Trang đăng nhập của cacti 40 Đây giao diện phần mềm Cacti sau đăng nhập thành cơng Hình 2: Giao diện của cacti 3.2 Sử dụng Cacti để quản lý số thiết bị 3.2.1 Mơ hình mạng quản trị: Hình 3: Mơ hình mạng cần quản trị 41 3.2.2 Các thiết bị đồ thị: Hình 4: Phần quản lý thiết bị Cacti Hình 5: Các thông tin của thiết bị biểu diễn đồ thị 42 Hình 6: Các thông tin của máy CentOS 6.5được biểu diễn đồ thị Hình 7: Các thơng tin của thiết bị biểu diễn đồ thị 43 CHƯƠNG 4: KẾT LUẬN Sự tiện lợi, nhanh chóng hiệu việc giám sát hoạt động mạng nhu cầu lớn người làm quản trị hệ thống mạng Nhất hệ thống mạng lớn nhu cầu trở nên công cụ thiếu Trong phạm vi đồ án môn học thực tập sở chuyên ngành, nhóm chúng em nhận đề tài Phát triển hệ thống giám sát mạng dựa phần mềm mã nguồn mở Cacti, q trình nghiên cứu ngồi số thuận lợi nhiều tài liệu mạng bảo nhiệt tình thầy giáo mơn, nhiệt tình thành viên nhóm … tồn số khó khăn phải triển khai thử hệ điều hành CentOS nhiều nguồn tài liệu khơng thống, hạn chế khả tự nghiên cứu thành viên … Tuy vậy, q trình thực nhóm tìm hiểu tổng quan giao thức SNMP cách triển khai quản lý hệ thống mạng với Cacti hệ điều hành CentOS Tuy nhiên, thời gian hạn chế trình độ hiểu biết thân chưa nhiều nên chưa thể nghiên cứu triển khai quản lý hệ thống mạng hoàn thiện, đồ án mang tính chất học hỏi, trao đổi bắt đầu làm quen với thực tế Nhưng qua đồ án này, thành viên nhóm học hỏi nhiều kinh nghiệm q trình làm việc theo nhóm nghiên cứu đề tài quan trọng, đồng thời bổ sung kiến thức cho thân 44 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]“Mơ hình OSI”, https://vi.wikipedia.org/wiki/M%C3%B4_h%C3%ACnh_OSI [2] “Mơ hình OSI”,https://voer.edu.vn/m/kien-truc-phan-tang-va-mo-hinhosi/cb9c3ac2 [3] “Các giải pháp quản lý phân tích kiện an ninh hệ thống giám sát mạng”, http://www.vietsunshine.com.vn/2017/07/31/giai-phap-quan-lyva-phan-tich-su-kien-an-toan-thong-tin/ [4] “Tổng quan hệ thống giám sát mạng”, http://securitydaily.net/tongquan-ve-he-thong-giam-sat-an-ninh-mang/ [5] “Cài đặt Cacti”,https://www.unixmen.com/install-cacti-networkmonitoring-tool-on-centos-6-4-rhel-6-4-scientific-linux-6-4/ 45 ... quan hệ thống giám sát mạng Chương 2: Hệ thống giám sát mạng CACTI Chương 3: Thực nghiệm Chương 4: Kết Luận CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG GIÁM SÁT MẠNG 1.1 Tổng quan Hệ thống giám sát mạng. .. ninh hệ thống giám sát mạng 16 1.5.1 Sự cần thiết Hệ thống Giám sát an ninh mạng 17 1.5.2 Xây dựng Hệ thống giám sát an ninh mạng 17 1.6 Kết luận 19 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG... tồn mạng sinh hệ thống CNTT tổ chức Ngoài ra, hệ thống giám sát an toàn mạng phát kịp công mạng, điểm yếu, lỗ hổng bảo mật thiết bị, ứng dụng dịch vụ hệ thống Phát kịp thời bùng nổ virus hệ thống