8
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .............................................................................................................. 8
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ
СИСТЕМ МОНИТОРИНГА ................................................................................ 11
1.1 Классификация автоматизированных систем мониторинга ................... 11
1.2 Функции и назначение автоматизированных систем мониторинга ...... 16
1.3 Технические и программные средства систем мониторинга ................. 23
ГЛАВА 2. ВЫБОР ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ............................................. 32
2.1 Анализ структуры и функций ЛВС ЗАО «Ситикард»............................. 32
2.2 Анализ потребностей ЗАО «Ситикард» .................................................... 39
2.3 Выбор и сравнение методов повышения надежности сети ЗАО
«Ситикард» ........................................................................................................ 45
ГЛАВА 3. РЕАЛИЗАЦИЯ ТЕХНИЧЕСКИХ РЕШЕНИЙ ................................ 51
3.1 Настройка аппаратного обеспечения сети................................................ 51
3.2 Разработка скриптов системы мониторинга ............................................ 58
3.3 Разработка инструкции для администратора сети ................................... 63
ЗАКЛЮЧЕНИЕ ..................................................................................................... 71
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ ............................................. 75
9
ВВЕДЕНИЕ
Получение актуальной информации о процессах, происходящих в
компьютерной сети, является сложной задачей не только потому, что все
процессы происходят внутри технически сложных устройств, но и потому, что
скорости и объемы трафика превосходят человеческие способности
обрабатывать эту информацию.
Методы визуализации широко используются для представления
информации о процессах в сетях. Человеку легче понять статический график,
чем динамический поток информации с устройств.
Для задач визуализации процессов в сетях применяют
автоматизированные системы мониторинга. Эти системы позволяют выполнять
рутинные задачи сбора и анализа различной информации от сетевых устройств,
для визуализации в понятном человеку виде.
Наличие системы мониторинга значительно расширяет возможности
обслуживающего персонала по поиску и устранению неисправностей, а
руководящий персонал может получить статистику использования устройств
сети и принять решение о способах ее расширения или модернизации.
Актуальность темы исследования обусловлена возрастающим интересом
промышленных предприятий к системам мониторинга своих сетей, в связи с
постоянным появлением новых угроз безопасности и растущими нагрузкам на
производственные сети, вызванные масштабным переходом в цифровую сферу
всех бизнес-процессов. В этой связи необходимо постоянно отслеживать
состояние ети и принимать меры для сохранения ее в исправном состоянии. В
ходе исследования будут рассмотрены основные потребности и актуальные
методы их реализации.
Современные системы позволяют автоматизировать многие процессы,
задача инженера грамотно настроить существующие инструменты для
получения максимальной надежности при минимальных трудозатратах.
Выбор темы исследования обусловлен потребностью ЗАО «Ситикард» в
современной системе автоматизированного мониторинга производственной
10
сети. Перебой в работе сети может привести к остановке производства и
материальным потерям.
Объектом исследования являются автоматизированные системы
мониторинга.
Предметом исследования является автоматизированная система
мониторинга ЗАО «Ситикард».
Теоретическая значимость исследования заключается в применении
современных методов и технологий. Полученные решения продемонстрируют
возможности современных программных продуктов в части обеспечения
безопасности и надежности производственных сетей.
Практическая значимость работы обусловлена возможностью
применения полученных решений для создания систем мониторинга на
предприятиях со сходным видом деятельности.
Целью работы является разработка автоматизированной системы
мониторинга узлов сети и критически важных служб ЗАО Ситикард. Для
достижения цели работы необходимо решить ряд задач:
Провести анализ функций и назначения автоматизированных систем
мониторинга;
Изучить аппаратное обеспечение ЗАО «Ситикард»;
Выявить проблемы и потребности ЗАО «Ситикард»;
Провести подбор и сравнение методов построения системы
мониторинга;
Реализовать автоматизированную систему мониторинга.
Проблема исследования рассматривалась в трудах следующих авторов:
Таненбаум Эндрю и Уэзеролл Дэвид. Компьютерные сети;
Битнер В.И. и Михайлова Ц.Ц, Сети нового поколения;
Антонова Г.М.: Современные средства ЭВМ и телекоммуникаций.
Работа состоит из введения, трех глав и заключения. В первой главе
рассмотрены теоретические основы автоматизированных систем мониторинга,
11
а именно, проведена классификация автоматизированных систем мониторинга,
определены их функции и назначение, проведен анализ существующих
технических и программных средств систем мониторинга.
Во второй главе проведен выбор технических решений на основе анализа
структуры и функций ЛВС, а также, потребностей ЗАО «Ситикард». Проведен
выбор и сравнение методов повышения надежности сети ЗАО «Ситикард».
В третьей главе проведена реализация выбранных технических решений,
а именно, настройка аппаратного обеспечения сети, разработка скриптов для
системы мониторинга и разработка инструкции для администратора сети.
Выпускная квалификационная работа содержит 77 страниц, 22 рисунка и
7 таблиц.
Основными методами исследования являются теоретический анализ
литературы, описание и моделирование.
12
ГЛАВА 1. АНАЛИЗ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ ОСНОВ
АВТОМАТИЗИРОВАННЫХ СИСТЕМ МОНИТОРИНГА
1.1 Классификация автоматизированных систем мониторинга
Спрос на постоянно доступные приложения и услуги продолжает расти,
что делает мониторинг доступности сети фундаментальным требованием для
современных центров обработки данных. Системы сетевого мониторинга
обеспечивают первую линию защиты, позволяя быстро определить, что
приложения не работают или, производительность начинает ухудшаться. [24]
К основным типам систем мониторинга можно отнести: [24]
анализаторы пакетов;
мониторинг служб и приложений;
анализаторы вторжений;
внесетевой мониторинг.
Анализаторы пакетов сети рассматривают передаваемые данные,
перемещающиеся в сети, а также, входящие и выходящие из нее. Этот
инструмент может казаться простым, но его результат его использования
является существенным. Это универсальный инструмент чтобы быть
уверенным, что сетевой трафик направляется правильно и сотрудники не
используют сеть для посещения нежелательных веб-сайтов. Анализаторы
пакетов также помогают выявлять потенциальные сетевые вторжения, путем
обнаружения шаблонов пакетов, нехарактерные для данной сети. [11]
При сбое критически важной службы компания может столкнуться с
большим временем простоя, в то время как проблема только будет
определяться. Инструменты мониторинга приложений и сервисов отслеживают
основные системы, необходимые для поддержания сети, работы и бизнес-
процессов. Если что-то пойдет не так, этот инструмент уведомляет сетевых
администраторов и других уполномоченных сотрудников, поэтому проблема
устраняется задолго до того, как она выведет из строя значимую часть сети.
[24]
13
Программное обеспечение обнаружения вторжений использует несколько
инструментов для проактивного сканирования сети и поиска потенциальных
вторжений. Например, если сеть разрешает только учетные записи сотрудников
с компьютеров на месте и конкретных IP-адресов, попытка входа в систему со
смартфона на не одобренном IP-адресе будет регистрироваться в программном
обеспечении обнаружения вторжений. Другим преимуществом этого
приложения является определение потенциальных уязвимостей. Если
приложение находит успешное вторжение, организация может устранить
уязвимость, ведущую к неконтролируемому доступу к сети. [11]
Сегодняшняя инфраструктура бизнес-сети часто включает облачные
сервисы и персональные устройства сотрудников. Организации не могут
обеспечить блокировку сетей, когда им необходимо поддерживать открытые
каналы вне сети. Такая инфраструктура представляет сложную задачу
обеспечения безопасности для сетевых инженеров. Средства мониторинга
внешней сети, предназначенные для отслеживания трафика в облаке, а также
доступа сотрудников, помогают уменьшить вероятность потери данных,
связанных с открытой структурой сети. Инструменты внешнего сетевого
мониторинга помогают во всем: от обслуживания потери критически важных
служб до обнаружения незаметного проникновения в сеть. [5]
Основными источниками информации для систем мониторинга являются:
[5]
роутеры;
коммутаторы;
сервера и рабочие станции;
мобильные и стационарные ip- телефоны.
Некоторые системы сетевого мониторинга имеют автоматическое
обнаружение источников данных, которое позволяет непрерывно добавлять,
удалять или изменять конфигурации устройств. Каждое устройство имеет
стандартный набор свойств: [5]
14
ip-адрес;
сервис;
тип (коммутатор, сервер, роутер и т.п.);
физическое местоположение.
Рассмотрим основные задачи систем мониторинга сети предприятия:
подтверждение соответствия сети нормативным требованиям и
политике компании;
поиск мест потенциальной экономии, избыточных ресурсов;
поиск причин падения производительности, например, сброшенные
сеансы отправки почты;
определение производительность сотрудников;
поиск перегруженного оборудования, прежде чем оно сможет выйдет
из строя;
поиск слабых каналов связи между сетями, устройствами;
измерение задержки передачи данных в сети на разных участках;
поиск аномального трафика, который может указывать на угрозу
безопасности.
Системы мониторинга сети могут быть программными или аппаратными,
простыми или сложными. Среди самых простых - инструменты, которые
посылают сигналы на устройства, чтобы узнать, сколько времени потребуется
для ответа. Более сложные поставляются с общими тестами и сценариями
мониторинга, и, могут создавать богатые отчеты с графикой, агрегируя
информацию от устройств сети для демонстрации состояния всей сети, рисунок
1. [9]
15
Рисунок 1 - Классификация систем мониторинга
Системы мониторинга сети могут быть с открытым исходным кодом или
нет, новаторскими или классическими, узкоспециализированными на
оборудовании конкретного производителя или нет. Продукты сетевого
мониторинга могут быть абсолютно бесплатными, как в случае с приложений с
открытым исходным кодом или они могут быть чрезвычайно дорогими.
Стоимость программных решений варьируются от 0 до 100 000 долларов США.
[9]
Современные решения сетевого мониторинга предназначены для
упрощения управления сетью и в большинстве случаев сеть может
контролироваться из одного централизованного места. Это значительное
улучшение по сравнению с устаревшими системами, которые были
распределены по объектам сети, что делало мониторинг не простой задачей.
Мониторинг включает в себя производительность сервера,
производительность коммутатора и маршрутизатора, использование полосы
пропускания и производительность приложений. Мониторинг сети также
используется для мониторинга всего трафика, проходящего через сеть. Когда
это происходит, процесс мониторинга фокусируется на ресурсах, которые ваши
сотрудники используют больше всего и включает в себя множество устройств,
включая смартфоны, серверы, маршрутизаторы, коммутаторы и настольные
устройства. [9]
16
Решения для сетевого мониторинга также помогают оптимизировать
управление сетью с помощью автоматизированных инструментов, которые
делают рутинные задачи. Сегментация и категоризация с использованием
автоматизированных инструментов помогает определить, какие компоненты не
используются или имеют лишний запас производительности. Это поможет
определить потенциальные проблемы управления ресурсами, которые
необходимо решить. [9]
Рассмотрим методы сбора данных с исследуемой сети: [11]
1. Проверка доступности узла командой ping. Это инструмент сетевого
администратора, который используется для проверки доступности хоста в IP-
сети. Данные из результатов команды ping могут определять, активен хост в
сети или нет. Кроме того, он может измерять время передачи и потерю пакетов
при общении с хостом.
2. Простой протокол сетевого управления SNMP - это протокол
управления сетью, который используется для обмена информацией между
хостами в сети, которая включает в себя программное обеспечение для
мониторинга. Это наиболее широко используемый протокол для управления и
мониторинга сети и включает в себя следующие компоненты:
управляемое устройство - узел в сети, поддерживающий SNMP и
доступ к определенной информации;
агент - программное обеспечение, которое является частью
контролируемого устройства, агент имеет доступ к MIB - базе данных
информации устройства и позволяет системам мониторинга читать и
записывать данные;
система сетевого управления - приложение в системе, которая
контролирует и управляет устройствами через агента, используя команды
SNMP. Данные SNMP собираются или отправляются на устройство путем
опроса или использования ловушек. Ловушки позволяют агенту отправлять
информацию в систему мониторинга о событиях на устройстве. MIB содержит
17
информацию о структуре данных на устройстве для управления. MIB содержат
идентификаторы OID (идентификаторы объектов), которые являются
фактическим идентификатором для переменной, которая должна быть считана
с устройства или установлена на устройстве. [15]
3. Syslog - это система регистрации сообщений, которая позволяет
устройству отправлять уведомления о событиях в IP-сетях. Информация из этих
сообщений может использоваться для управления системой, а также для аудита
безопасности. Syslogs поддерживаются на различных устройствах от принтеров
до маршрутизаторов и брандмауэров. [15]
4. Использование скриптов. В сетях, где существующая система
мониторинга не поддерживает определенные функции или требуется
расширить функциональность существующего инструмента, сетевые
администраторы могут использовать скрипты. Скрипты используют общие
команды, такие как ping, netstat, lynx, snmpwalk, которые поддерживаются
большинством сетевых элементов для выполнения действий, таких как сбор
информации из устройств, внесение изменений в конфигурации устройства или
выполнение запланированной задачи. Сценарии Bash и Perl - это обычные
инструменты, используемые сетевыми администраторами.
Таким образом, все системы мониторинга можно классифицировать по:
методам контроля сети;
источникам информации для анализа;
способу реализации, программные или аппаратные;
методам сбора данных.
Теперь можно переходить к анализу функций и назначения систем
мониторинга.
1.2 Функции и назначение автоматизированных систем мониторинга
Инструменты мониторинга доступности сети помогают оценивать
работоспособность и доступность сетевых устройств. Системы сетевого
мониторинга могут отслеживать использование полосы пропускания, время
бесперебойной работы, доступность и время отклика сетевых устройств, а