Sử dụng phần mềm nagios để giám sát hệ thống mạng
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2 MB, 70 trang )
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
-------o0o-------
SỬ DỤNG PHẦN MỀM NAGIOS ĐỂ GIÁM SÁT
HỆ THỐNG MẠNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ Thông tin
HẢI PHÒNG - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
-------o0o-------
SỬ DỤNG PHẦN MỀM NAGIOS ĐỂ GIÁM SÁT
HỆ THỐNG MẠNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ Thông tin
Sinh viên thực hiện : Phạm Quang Anh
Mã sinh viên
: 1412102013
Giáo viên hướng dẫn : TS. Ngô Trường Giang.
HẢI PHÒNG - 2020
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-------o0o-------
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Sinh viên: Phạm Quang Anh
Mã sinh viên:
Lớp:
Ngành: Công nghệ Thông tin
CT1901M
1412102013
Tên đề tài:
“SỬ DỤNG PHẦN MỀM NAGIOS ĐỂ GIÁM SÁT
HỆ THỐNG MẠNG”
NHIỆM VỤ ĐỀ TÀI
1. Nội dung và các yêu cầu cần giải quyết trong nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp
a. Nội dung:
- Tổng quan về giám sát hệ thống mạng.
- Giao thức trong giám sát hệ thống mạng.
- Phần mềm giám sát mạng nagios.
b. Các yêu cầu cần giải quyết
- Tìm hiểu các vấn đề cơ bản về giám sát hệ thống mạng.
- Tìm hiểu các giao thức giám sát mạng
- Cài đặt, cấu hình phần mềm nagios để giám sát hệ thống mạng.
2. Các số liệu cần thiết để thiết kế, tính toán
3. Địa điểm thực tập
CN B HNG DN TI TT NGHIP
Ngi hng dn th nht:
H v tờn: Ngụ Trng Giang
Hc hm, hc v: Tin s.
C quan cụng tỏc: Khoa Cụng ngh Thụng tin
Ni dung hng dn:
- Tng quan v giỏm sỏt h thng mng.
- Giao thc trong giỏm sỏt h thng mng.
- Phn mm giỏm sỏt mng nagios.
Ngi hng dn th hai:
H v tờn: ......
Hc hm, hc v
C quan cụng tỏc:
Ni dung hng dn: ..................................................................
..
..
Đề tài tốt nghiệp đ-ợc giao ngày 14 tháng 10 năm 2019.
Yêu cầu phải hoàn thành tr-ớc ngày 10 tháng 01 năm 2020.
ó nhn nhim v: .T.T.N
Sinh viờn
ó nhn nhim v: .T.T.N
Cỏn b hng dn .T.T.N
Phm Quang Anh
Ngụ Trng Giang
Hi Phũng, ngy ............thỏng.........nm 2020
HIU TRNG
GS.TS.NGUT Trn Hu Ngh
CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
Độc lập – Tự do – Hạnh phúc
PHIẾU NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN TỐT NGHIỆP
Họ và tên: Ngô Trường Giang
Cơ quan công tác: Khoa Công nghệ Thông tin
Họ tên sinh viên: Phạm Quang Anh
Ngành: Công nghệ Thông tin
Nội dung hướng dẫn:
- Tổng quan về giám sát hệ thống mạng.
- Giao thức trong giám sát hệ thống mạng.
- Phần mềm giám sát mạng nagios.
1.
Tinh thần thái độ của sinh viên trong quá trình làm đề tài tốt nghiệp:
- Sinh viên tích cực, chủ động tìm đọc các tài liệu liên quan tới đề tài
-
2.
3.
Chấp hành nghiêm túc kế hoạch, tiến độ đề ra.
Đánh giá chất lượng của đồ án (so với nội dung yêu cầu đã đề ra trong
nhiệm vụ đề tài tốt nghiệp trên các mặt lý luận, thực tiễn, tính toán số liệu..):
- Về mặt lý thuyết: Đồ án đã trình bày tổng quan về giám sát hệ thống mạng, giao
thức giám sát mạng, các chức năng cơ bản của phần mềm nagios.
-
Về mặt thực nghiệm: Đồ án đã triển khai cài đặt, cấu hình phần mềm nagios,
-
triển khai thử nghiệm một số giải pháp giám sát hệ thống mạng trên nagios.
Về hình thức: Báo cáo trình bày sáng sủa, bố cục hợp lý.
Đồ án đáp ứng được yêu cầu đề ra.
Ý kiến của cán bộ hướng dẫn:
Đạt
x
Không đạt
Điểm:……………………………………...
Ngày 01 tháng 01 năm 2020
Cán bộ hướng dẫn
TS. Ngô Trường Giang
QC20-B18
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
MỤC LỤC
DANH MỤC HÌNH VẼ ............................................................................................3
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................4
MỞ ĐẦU ....................................................................................................................5
CHƯƠNG 1:
TỔNG QUAN GIÁM SÁT HỆ THỐNG MẠNG ....................6
1.1 Giám sát mạng ...................................................................................... 6
1.1.1 Các yếu tố cơ bản trong giám sát mạng ........................................ 7
1.1.2 Chức năng của giám sát mạng ...................................................... 7
1.1.3 Cần giám sát những gì và tại sao?................................................. 7
1.1.4 Tầm quan trọng của giám sát mạng ............................................ 10
1.2 Những lợi ích của việc xây dựng hệ thống giám sát mạng ................. 12
1.3 Các quy tắc khi thiết kế hệ thống giám sát mạng ............................... 12
1.3.1 Mô hình FCAPS .......................................................................... 12
1.3.2 Báo cáo và cảnh cáo .................................................................... 13
1.3.3 Tích hợp lưu trữ dữ liệu .............................................................. 13
1.4 Các giải pháp và công cụ giám sát mạng phổ biến ............................. 14
1.5 Giao thức giám sát mạng SNMP ........................................................ 15
1.5.2 Điều hành SNMP ........................................................................ 18
1.5.3 Quản lí liên lạc giữa management với các agent ........................ 22
1.5.4 Cơ chế vận chuyển thông tin giữa management và agent .......... 22
1.5.5 Bảo vệ truyền thông liên lạc giữa management và các agent ..... 23
1.5.6 Các phương thức của SNMP ....................................................... 24
1.5.7 Các cơ chế bảo mật cho SNMP .................................................. 29
1.5.8 Cấu trúc bản tin SNMP ............................................................... 31
CHƯƠNG 2:
PHẦN MỀM GIÁM SÁT HỆ THỐNG MẠNG NAGIOS....32
2.1 Giới thiệu về nagios ............................................................................ 32
2.2 Chức năng của Nagios ........................................................................ 34
2.3 Đặc điểm của Nagios .......................................................................... 35
2.4 Kiến trúc và tổ chức hoạt động ........................................................... 35
2.4.1 Kiến trúc của Nagios ................................................................... 35
2.4.2 Cách thức tổ chức hoạt động ....................................................... 36
Phạm Quang Anh_CT1901M
1
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
2.5 Cấu hình nagios ................................................................................... 39
2.5.1 Các tệp cấu hình chương trình .................................................... 39
2.5.2 Các tệp cấu hình đối tượng ......................................................... 40
2.6 Cách thức định nghĩa đối tượng trong các tệp cấu hình đối tượng..... 41
2.6.1 Định nghĩa host ........................................................................... 41
2.6.2 Định nghĩa dịch vụ ...................................................................... 42
2.6.3 Định nghĩa lệnh ........................................................................... 43
2.6.4 Các định nghĩa khác .................................................................... 43
2.7 Cài đặt phần mềm nagios .................................................................... 43
2.7.1 Yêu cầu hệ thống......................................................................... 43
2.7.2 Các gói yêu cầu trước khi cài đặt Nagios ................................... 43
2.7.3 Tạo thông tin tài khoản ............................................................... 44
2.7.4 Tải về Nagios và Plugin .............................................................. 44
2.7.5 Biên dịch và cài đặt Nagios......................................................... 44
2.7.6 Tùy chỉnh cấu hình ...................................................................... 45
2.7.7 Cấu hình giao diện web ............................................................... 46
2.7.8 Biên dịch và cài đặt các Nagios Plugin ....................................... 46
2.7.9 Khởi động Nagios ....................................................................... 46
CHƯƠNG 3:
ỨNG DỤNG THỰC NGHIỆM................................................49
3.1 Phát biểu bài toán ................................................................................ 49
3.2 Cài đặt triển khai ................................................................................. 49
3.2.1 Giới thiệu và giải thích mô hình ................................................. 49
3.2.2 Triển khai hệ thống thực nghiệm ................................................ 50
3.3 Thống kê tình trạng hoạt động của một số host/dịch vụ ..................... 51
3.3.1 Server mail .................................................................................. 51
3.3.2 Giám sát máy tính linux .............................................................. 53
3.3.3 Giám sát máy tính window server 2k8 ....................................... 57
3.3.4 Một số nhận định về Nagios ....................................................... 62
KẾT LUẬN ..............................................................................................................63
TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................64
Phạm Quang Anh_CT1901M
2
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1: Mô hình giao thức hoạt động SNMP .............................................. 21
Hình 1-2: Hoạt động của giao thức SNMP ..................................................... 22
Hình 1-3: Bảng các phương thức cơ bản của SNMP ...................................... 25
Hình 1-4: Minh họa các phương thức SNMPv1 ............................................. 28
Hình 1-5: Cấu trúc bản tin SNMP Version: v1= 0, v2c= 1, v2u= 2, v3= 3. ... 31
Hình 2-1: Các đối tượng cần giám sát trên Nagios ......................................... 33
Hình 2-2: Sơ đồ tổ chức của Nagios ............................................................... 36
Hình 2-3: Các cách thức hiện kiểm tra............................................................ 38
Hình 2-4: Thay đổi email trong nagiosadmin ................................................. 45
Hình 2-5: Kiểm tra lỗi ..................................................................................... 47
Hình 2-6: Khởi động nagios ............................................................................ 48
Hình 2-7: Kiểm tra host monitor ..................................................................... 48
Hình 2-8: Trạng thái giám sát service ............................................................. 48
Hình 3-1: Mô hình hệ thống giám sát Nagios ................................................. 49
Hình 3-2: Thông tin mail server ...................................................................... 52
Hình 3-3: Một số host được mail server kiểm soát ......................................... 52
Hình 3-4: Các dịch vụ được giám sát trên máy linux ..................................... 53
Hình 3-5: Số liệu hoạt động của máy linux .................................................... 53
Hình 3-6: Tình trạng hoạt động của PING ...................................................... 54
Hình 3-7: Biểu đồ dịch vụ PING .................................................................... 54
Hình 3-8: Tình trạng hoạt động của HTTP ..................................................... 55
Hình 3-9: Biểu đồ HTTP ................................................................................. 55
Hình 3-10: Nội dung email cảnh báo dịch vụ HTTP đang WARNING ......... 56
Hình 3-11: Tình trạng hoạt động SSH đang ổn định ...................................... 56
Hình 3-12: Dịch vụ SSH bị tắt ........................................................................ 56
Hình 3-13: Nội dung email cảnh báo dịch vụ SSH đang CRITICAL ............ 57
Hình 3-14: Log thông báo ............................................................................... 57
Hình 3-15: Các dịch vụ được giám sát trên window server 2k8 .................... 57
Hình 3-16: Diễn biến hoạt động của ổ cứng ................................................... 58
Hình 3-17: Biểu đồ sử dụng ổ cứng ................................................................ 58
Hình 3-18: Diễn biến hoạt động của RAM ..................................................... 59
Hình 3-19: Biểu đồ sử dụng RAM .................................................................. 59
Hình 3-20: RAM đang bị quá tải .................................................................... 60
Hình 3-21: Email cảnh báo RAM đang quá tải............................................... 60
Hình 3-22: Diễn biến hoạt động của CPU ...................................................... 60
Hình 3-23: Biểu đồ sử dụng CPU ................................................................... 61
Hình 3-24: Email về tình trạng CPU ............................................................... 61
Hình 3-25: Nội dung email ............................................................................. 62
Hình 3-26: Tình trạng hoạt động của Nagios từ 02/12/2019 đến 09/12/2019 62
Phạm Quang Anh_CT1901M
3
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
LỜI CẢM ƠN
Đề tài “Sử dụng phần mềm Nagios để giám sát hệ thống mạng” là nội
dung Em chọn để nghiên cứu và làm đồ án tốt nghiệp sau bốn năm học
chương trình đại học ngành công nghệ thông tin tại trường Đại Học Dân Lập
Hải Phòng.
Để hoàn thành quá trình nghiên cứu và hoàn thiện đồ án tốt nghiệp này,
lời đầu tiên Em xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn tới toàn thể quý Thầy
Cô, bạn bè của Trường Đại Học Dân Lập Hải Phòng.
Bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc nhất thầy cô trong khoa công nghệ thông tin
đã dìu dắt, chia sẻ những kiến thức quý báu trong suốt quá trình học tập tại
trường. Đặc biệt là thầy TS. Ngô Trường Giang cùng với tri thức và tâm
huyết của Thầy đã tạo điều kiện em hoàn thành đồ án tốt nghiệp tại trường.
Cuối cùng, Em xin cảm ơn những người thân, bạn bè đã luôn bên Em,
động viên, sẻ chia, giúp đỡ, cổ vũ tinh thần… Đó là nguồn động lực giúp Em
hoàn thành chương trình học và đồ án tốt nghiệp này.
Hải Phòng, ngày 26 tháng 12 năm 2019
Sinh viên
Phạm Quang Anh
Phạm Quang Anh_CT1901M
4
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
MỞ ĐẦU
Nền công nghệ thông tin nước ta đã và đang phát triển trên mọi lĩnh
vực của cuộc sống. Với việc phát triển nhanh mạng lưới thiết bị công nghệ
thông tin đã gây ra những khó khăn nhất định trong việc quản lý hệ thống
mạng. Do đó vấn đề quản trị mạng hiện nay là không thể thiếu được. Tùy
thuộc vào các giải pháp công nghệ và các ứng dụng triển khai mà các nhà
khai thác lựa chọn và xây dựng các hệ thống quản lý mạng thích hợp để nâng
cao hiệu quả vận hành và khai thác mạng.
Quản trị mạng theo giao thức SNMP là phương pháp được sử dụng
rộng rãi nhất. Đây là giao thức quản lý mạng đơn giản, cung cấp khả năng
giám sát và điều khiển các thiết bị mạng. Với ưn điểm cài đặt khá đơn giản,
khả năng mềm dẻo trong việc mở rộng, SNMP trở thành một giải pháp hiệu
quả cho việc quản lý thiết bị nhiều nhà cung cấp.
Bên cạnh đó rất nhiều phần mềm hỗ trợ nhau quản lý và giám sát mạng
ra đời. Nagios là hệ thống giám sát mạng có chi phí đầu tư thấp. Tuy nhiên nó
có khả năng rất mạng mẽ trong việc giám sát hoạt động của các thiết bị trên
mạng. Bởi vậy Nagios rất đươc tin tưởng và sử dụng rộng rãi trên toàn cầu.
Đây là bộ công cụ hỗ trợ đắc lực cho nhà quản trị nhằm phân tích, giám sát
cũng như các công cụ quản lý việc thực thi trên hệ thống mạng. Vì vậy, trong
đề tài này em sẽ đi sâu tìm hiểu về “Hệ thống giám sát mạng Nagios”.
Phạm Quang Anh_CT1901M
5
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
CHƯƠNG 1:
Đồ án tốt nghiệp
TỔNG QUAN GIÁM SÁT HỆ THỐNG MẠNG
1.1 Giám sát mạng
Giám sát hệ thống mạng là giám sát, thu nhập thông tin đưa ra các
thành phần của hệ thống, phân tích các thông tin, dấu hiệu nhằm đánh giá và
đưa ra các cảnh báo cho người quản trị hệ thống. Đối tượng của hệ thống
giám sát gồm: các máy trạm, cơ sở dữ liệu, các ứng dụng, các server, các thiết
bị mạng …
Khi phụ trách hệ thống mạng máy tính, để giảm thiểu tối đa các sự cố
làm gián đoạn hoạt động của hệ thống mạng, người quản trị hệ thống mạng
cần phải nắm được tình hình “sức khỏe” các thiết bị, dịch vụ được triển khai
để có những quyết định xử lý kịp thời và hợp lý nhất. Ngoài ra, việc hiểu rõ
tình trạng hoạt động của các thiết bị, các kết nối mạng… cũng giúp cho người
quản trị tối ưu được hiệu năng hoạt động của hệ thống mạng để đảm bảo được
các yêu cầu sử dụng của người dùng. Việc giám sát hoạt động của các thiết bị
mạng, ứng dụng và dịch vụ trong môi trường mạng, với hàng chục hay hàng
trăm thiết bị, mà người quản trị thực hiện thủ công sẽ không mang lại hiệu
quả. Vì thế, cần phải có một phần mềm thực hiện việc giám sát một cách tự
động và cung cấp các thông tin cần thiết để người quản trị nắm được hoạt
động của hệ thống mạng, đó là hệ thống giám sát mạng.
Hệ thống giám sát mạng (Network Monitoring System) là một phần
mềm thực hiện việc giám sát hoạt động của hệ thống và các dịch vụ, ứng dụng
bên trong hệ thống mạng đó. Nó thực hiện việc thu nhập thông tin của các
thiết bị mạng, các kết nối, các ứng dụng và dịch vụ bên trong hệ thống mạng
để phân tích và đưa ra các thông tin hỗ trợ người quản trị mạng có cái nhìn
tổng quan, chi tiết về môi trường mạng. Dựa trên những thông tin thu nhập
được, hệ thống giám sát mạng có thể tổng hợp thành các báo cáo, gửi các
cảnh báo cho người quản trị để có hướng xử lý phừ hợp nhằm giảm thiểu sự
cố và nâng cao hiệu suất mạng. Với những thông tin nhận được từ hệ thống
Phạm Quang Anh_CT1901M
6
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
giám sát mạng, người quản trị có thể xử lý các sự cố và đưa ra các hướng
nâng cấp thiết bị, dịch vụ để đảm bảo hệ thống mạng hoạt động thông suốt.
1.1.1 Các yếu tố cơ bản trong giám sát mạng
Để việc giám sát mạng đạt hiệu quả cao nhất, cần xác định các yếu tố
cốt lõi của giám sát mạng như:
Các đơn vị, hệ thống, thiết bị, dịch vụ cần giám sát.
Các trang thiết bị, giải pháp, phần mềm thương mại phục vụ giám sát.
Xác định các phần mềm nội bộ và phần mềm mã nguồn mở phục vụ
giám sát.
Ngoài ra, yếu tố con người, đặc biệt là quy trình phục vụ giám sát là vô
cùng quan trọng.
1.1.2 Chức năng của giám sát mạng
Cảnh báo qua Web, Email và SMS khi phát hiện tấn công vào hệ thống
mạng.
Báo động bằng âm thanh và SMS khi một host (Server, Router,
Switch…) hoặc một dịch vụ mạng ngưng hoạt động.
Giám sát lưu lượng mạng qua các cổng giao tiếp trên Router, Switch,
Server… hiển thị qua các đồ thị trực quan, thời gian thực. Giám sát lưu lượng
giữa các thiết bị kết nối với nhau một cách trực quan.
1.1.3 Cần giám sát những gì và tại sao?
Đối với hệ thống mạng, điều quan trọng nhất là nắm được các thông tin
chính xác nhất vào mọi thời điểm. Tầm quan trọng chính là nắm bắt thông tin
trạng thái của thiết bị vào thời điểm hiện tại, cũng như biết được thông tin về
các dịch vụ, ứng dụng của hệ thống.
Thông tin sau đây chứa một vài nội dung trạng thái hệ thống mà ta phải
biết và lý do tại sao:
Phạm Quang Anh_CT1901M
7
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Cần giám sát gì
Đồ án tốt nghiệp
Tại sao
Tính sẵn sàng của
thiệt bị (Router,
Đây là những thành phần chủ chốt giữ cho mạng hoạt động.
Switch, Server…).
Các dịch vụ trong
hệ thống (DNS,
FTP, HTTP…).
Tài nguyên hệ
thống.
Những dịch vụ này đóng vai trò quan trọng trong một cơ
quan, tổ chức, nếu các dịch vụ này không được đảm bảo
hoạt động bình thường và liên tục, nó sẽ ảnh hưởng nghiêm
trọng đến cơ quan tổ chức đó.
Các ứng dụng đều đòi hỏi tài nguyên hệ thống, việc giám
sát tài nguyên sẽ đảm bảo cho chúng ta có những can thiệp
kịp thời, tránh ảnh hưởng đến hệ thống.
Lưu lượng trong
Nhằm đưa ra những giải pháp, ngăn ngừa hiện tượng quá tải
mạng.
trong mạng.
Các chức năng về
bảo mật.
Nhằm đảm bảo an ninh trong hệ thống.
Lượng dữ liệu vào
Cần xác định chính xác thông tin lượng dữ liệu để tránh quá
và ra của Router.
tải hệ thống.
Các sự kiện được
viết ra log như
Có thể thu được thông tin chính xác các hiện tượng trong hệ
WinEvent or
thống.
Syslog.
Nhiệt độ, thông tin
về máy chủ, máy in.
Ta có thể biết được thông tin về máy in bị hư hỏng hay cần
thay mực trước khi được người dùng báo cũng như đảm bảo
máy chủ không bị quá nóng.
Phạm Quang Anh_CT1901M
8
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
Khi một hệ thống mạng được triển khai và đưa vào vận hành, vấn đề
giám sát hoạt động của toàn bộ hệ thống có vai trò quan trọng. Các bất thường
liên quan đến thiết bị, dịch vụ, tấn công mạng, hay tài nguyên hệ thống… cần
được phát hiện nhanh chóng để có giải pháp sửa chữa, thay thế, phản ứng kịp
thời giúp hệ thống mạng hoạt động ổn định, thông suốt.
Trong các hệ thống mạng lớn và phức tạp như hiện nay, các thiết bị, kết
nối, dịch vụ, ứng dụng đều được thiết kế mang tính dự phòng cao để sẵn sàng
giải quyết khi sự cố xảy ra. Việc phát hiện kịp thời các thiết bị, các kết nối hư
hỏng để tiến hành sửa chữa, thay thế lại càng cấp thiết. Vì khi sự hư hỏng xảy
ra một phần, thàn phần dự phòng vẫn hoạt động. Nếu thành phần hư hỏng
không được phát hiện, xử lý kịp thời sẽ có nguy cơ cao cho hoạt động của hệ
thống. Nếu không có công cụ hỗ trợ, người quản trị sẽ bị động trước các tình
huống bất thường xảy ra.
10 lý do hàng đầu cho việc cần thiết phải sử dụng hệ thống giám sát
mạng:
Biết được những gì đang xảy ra trên hệ thống: giải pháp giám sát hệ
thống cho phép được thông báo tình trạng hoạt động cũng như tài nguyên của
hệ thống. Nếu không có những chức năng này ta phải đợi đến khi người dùng
thông báo.
Lên kế hoạch cho việc nâng cấp, sủa chữa: nếu một thiết bị ngưng hoạt
động một cách thường xuyên hay băng thông mạng gần chạm tới ngưỡng thì
lúc này cần phải có sự thay đổi trong hệ thống. Hệ thống giám sát mạng cho
phép ta biết được những thông tin này để có thể có những đổi khi cần thiết.
Chuẩn đoán các vấn đề một cách nhanh chóng: giả sử máy chủ của ta
không kết nối tới được. Nếu không có hệ thống giám sát ta không thể biết
được nguyên nhân từ đâu, máy chủ hay Router hay cũng có thể là Switch.
Nếu biết được chính xác vấn đề ta có thể giải quyết một cách nhanh chóng.
Phạm Quang Anh_CT1901M
9
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
Xem xét những gì đang hoạt động: các báo cáo bằng đồ họa có thể giải
thích tình trạng hoạt động của hệ thống. Đó là những công cụ rất tiện lợi phục
vụ cho quá trình giám sát.
Biết được khi nào cần áp dụng các giải pháp sao lưu phục hồi: với đủ
các cảnh báo cần thiết ta nên sao lưu dữ liệu của hệ thống phòng trường hợp
hệ thống có thể bị hư hại bất kì lúc nào. Nếu không có hệ thống giám sát ta
không thể biết có vấn đề xảy ra khi đã quá trễ.
Đảm bảo hệ thống bảo mật hoạt động tốt: các tổ chức tốn rất nhiều tiền
cho hệ thống bảo mật. Nếu không có hệ thống giám sát ta không thể biết hệ
thống bảo mật của ta có hoạt động như mong đợi hay không.
Theo dõi hoạt động của các tài nguyên dịch vụ trên hệ thống: hệ thống
giám sát có thể cung cấp thông tin tình trạng các dịch vụ trên hệ thống, đảm
báo người dùng có thể kết nối đến nguồn dữ liệu.
Được thông báo về tình trạng của hệ thống ở khắp mọi nơi: rất nhiều
các ứng dụng giám sát cung cấp khả năng giám sát và thông báo từ xa chỉ cần
có kết nối Internet.
Đảm bảo hệ thống hoạt động liên tục: nếu tổ chức của ta phụ thuộc
nhiều vào hệ thống mạng, thì tốt nhất là người quản trị cần phải biết và xử lý
các vấn đề trước khi sự cố nghiêm trọng xảy ra.
Tiết kiệm tiền: với tất cả các lý do ở trên, ta có thể giảm thiểu tối đa với
thời gian hệ thống ngưng hoạt động, làm ảnh hưởng tới lợi nhuận của tổ chức
và tiết kiệm tiền cho việc điều tra khi có sự cố xảy ra.
1.1.4 Tầm quan trọng của giám sát mạng
Hệ thống giám sát mạng đóng vai trò quan trọng, không thể thiếu trong
hạ tầng công nghệ thông tin của các cơ quan, đơn vị, tổ chức. Hệ thống này
cho phép thu nhập, chuẩn hóa, lưu trữ và phân tích tương quan toàn bộ các sự
kiện an toàn mạng được sinh ra trong hệ thống công nghệ thông tin của tổ
Phạm Quang Anh_CT1901M
10
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
chức. Ngoài ra, hệ thống giám sát an toàn mạng phát hiện kịp thời các tấn
công mạng, các điểm yếu, lỗ hổng bảo mật của các thiết bị, ứng dụng và dịch
vụ trong hệ thống, phát hiện kịp thời sự bùng nổ virus trong hệ thống mạng,
các máy tính bị nhiễm mã độc.
Hệ thống giám sát mạng sẽ giúp định hướng trong môi trường mạng
phức tạp, đưa ra các báo cáo và các nhận định để đảm bảo công tác giám sát
mạng an toàn hiệu quả. Thông qua hệ thống giám sát mạng giúp cho người
quản trị hệ thống:
Tính bảo mật: Đảm bảo các thông tin không bị lộ ra ngoài. Là một
trong những phần quan trọng giữa các giám sát mạng, tính năng này sẽ theo
dõi những biến động trong hệ thống mạng và cảnh báo cho quản trị viên biết
khi có sự cô xảy ra kịp thời. Thông qua màn hình giám sát, người quản trị có
thể xác định được vấn đề khả nghi và tìm cách giải quyết phù hợp nhất cho
vấn đề đó.
Khả năng xử lý sự cố: Khả năng này một trong các lợi thế của giám sát
mạng. Tiết kiệm thời gian chuẩn đoán sai lệch trong mạng, giám sát viên có
thể biết chính xác thiết bị nào đang có vấn đề và xử lý nó một cách nhanh
nhất trước khi dùng mạng phát hiện.
Tiết kiệm thời gian và tiền bạc: Nếu không có phần mềm giám sát thì
sẽ mất nhiều thời gian để tìm kiếm và sửa lỗi hệ thống mà lẽ ra chỉ mất vài
giây để sửa lỗi đó. Điều này không chỉ tốn thêm chi phí mà còn làm giảm
năng suất lao động. Ngược lại, nhờ có phần mềm giám sát, vấn đề sẽ nhanh
chóng tìm ra và xử lý hiệu quả, có thể tập trung nhiền hơn vào công việc
khác, lợi nhuận công ty cũng gia tăng.
Lập kế hoạch thay đổi: Với giám sát mạng, giám sát viên có thể theo
dõi được thiết bị nào sắp hỏng và cần phải thay mới. Giám sát mạng cho
người giám sát khả năng lên kế hoạch sẵn và dễ dàng tạo ra thay đổi cần thiết
cho hệ thống mạng.
Phạm Quang Anh_CT1901M
11
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
1.2 Những lợi ích của việc xây dựng hệ thống giám sát mạng
Phát hiện sự cố, kết nối thất bại của hệ thống, dịch vụ hay thiết bị mạng
24/7 và gửi các thông tin tới người quản trị.
Thay thế thiết bị quá tải trước khi nó ảnh hưởng đến hệ thống.
Tìm ra bất thường trong mạng có thể dẫn đến mối đe dọa an ninh.
Giải quyết hiệu quả về việc bị lấy cắp thông tin.
1.3 Các quy tắc khi thiết kế hệ thống giám sát mạng
1.3.1 Mô hình FCAPS
Một trong những quy tắc khi thiết kệ hệ thống giám sát là tuân theo mô
hình FCAPS (Fault Configuration Accounting Performance Security). “Theo
tiêu chuẩn của ISO (International Standard Organization), mô hình được phân
loại thành 5 chức năng chính, đó là chức năng quản lý lỗi (Fault
management), quản lý cấu hình (Configuratinon management), quản lý kế
toán
(Accounting
management),
quản
lý
hiệu
năng
(Performance
management) và quản lý bảo mật (Security management)” [1].
Quản lý lỗi: Hạng mục này có thể thực hiện quá trình ghi nhận, cô lập
và xử lý lỗi xảy ra trên mạng. Việc xác định những vấn đề tiềm ẩn trong mạng
cũng do hạng mục này đảm nhiệm.
Quản lý cấu hình: Giúp thu thập và lưu trữ các cấu hình của vô số thiết
bị, bao gồm việc lần ra những thay đổi cấu hình trên thiết bị, góp phần quan
trọng trong việc chủ động quản trị và giám sát mạng.
Quản lý kế toán: Thường áp dụng cho các nhà cung cấp dịch vụ mạng.
Trong hệ thống mạng, công việc này được thay bằng việc quản lý người dùng
mạng, nói cách khác, quản trị viên sẽ cấp cho người dùng mật khẩu, quyền để
vào mạng.
Phạm Quang Anh_CT1901M
12
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
Quản lý hiệu năng: Quản lý toàn bộ hiệu năng của mạng, tốc độ truyền
thông, lượng truyền, những gói tin bị mất, thời gian phản hồi, v.v. và thường
sử dụng bằng giao thức SNMP.
Quản lý bảo mật: Là một hoạt động rất quan trọng trong quản trị mạng.
Quản lý bảo mật trong FCAPS bao gồm quá trình kiểm soát truy cập tài
nguyên trên mạng, kèm theo các dữ liệu, cấu hình và bảo vệ thông tin người
dùng.
1.3.2 Báo cáo và cảnh cáo
Công việc của giám sát mạng là thu nhập dữ liệu từ các thành phần
mạng và xử lý trình bày chúng dưới dạng mà quản trị viên có thể hiểu – tiến
trình này được gọi là báo cáo. Báo cáo giúp quản trị viên biết được hiệu suất
của các nút mạng, trạng thái mạng hiện tại. Với các dữ liệu từ bản báo cáo,
quản trị viên có thể đưa ra quyết định về việc quản lý dung lượng, bảo trì
mạng, xử lý sự cố hay bảo mật mạng.
Tuy nhiên, việc làm này không giúp quản trị viên bảo trì mạng ở hiệu
suất cao. Vì thế, việc tạo các cảnh báo dựa trên ngưỡng cùng các điểm kích
hoạt sẽ là nhân tố bổ sung giúp các nhà quản trị xác định các vấn đề có thể
xảy ra trước khi nó gãy sụp đổ hoàn toàn hệ thống.
1.3.3 Tích hợp lưu trữ dữ liệu
Hệ thống giám sát thu nhập và dùng dữ liệu từ các thành phần mạng
cho các chức năng liên quan. Trong khi đó, mạng vẫn tiếp tục giám sát để
đảm bảo vấn đề sẽ được phát hiện trước khi mạng bị sập. Việc tiếp tục công
việc như vậy sẽ tích lũy một lượng dữ liệu và nó có thể làm chậm hiệu suất,
tác động đến không gian lưu trữ dữ liệu hay làm chậm việc xử lý sự cố, giám
sát hệ thống sử dụng dữ liệu tích hợp là để tránh những việc như việc xảy ra.
Tích hợp dữ liệu là một quá trình thu thập dữ liệu theo thời gian đã được tổng
hợp và gói gọn để dữ liệu trở thành dạng chi tiết. Mức độ chi tiết của bản báo
cáo được tạo ra bởi dữ liệu tích hợp sẽ phụ thuộc vào mô hình mà hệ thống
Phạm Quang Anh_CT1901M
13
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
được tích hợp. Dữ liệu sẽ được lấy trung bình theo thời gian và đưa vào bảng
dữ liệu chi tiết, điều này giúp hệ thống giám sát tạo ra các bản báo cáo về các
nút có thể kéo dài khoảng thời gian trong mạng mà không gây ra các vấn đề
về hiệu suất hay không gian lưu trữ.
1.4 Các giải pháp và công cụ giám sát mạng phổ biến
Hệ thống giám sát mạng có thể được xây dựng theo một trong ba giải
pháp sau:
Giải pháp quản lý sự kiện an ninh: tập trung xử lý, phân tích các nhật ký
đã được thu nhập để đưa ra cảnh báo cho người sử dụng.
Giải pháp quản lý thông tin an ninh: tập trung thu nhập, lưu trữ và biểu
diễn nhật ký.
Giải pháp quản lý và phân tích sự kiện an ninh: là sự kết hợp của hai
giáp trên nhằm khắc phục những hạn chế vốn có.
Mô hình của giải pháp quản lý và phân tích sự kiện an ninh gồm các
thành phần chính [1]:
a) Thu thập nhật ký an toàn mạng bao gồm các giao diện thu thập nhật
ký trực tiếp từ các thiết bị, ứng dụng và dịch vụ. Thành phần này có tính
năng:
Thu thập toàn bộ dữ liệu toàn bộ nhật ký từ các nguồn thiết bị, ứng
dụng.
Kiểm soát băng thông và không gian lưu trữ thông qua khả năng lưu trữ
và chọn lọc dữ liệu nhật ký.
Phân tách từng sự kiện và chuẩn hóa các sự kiện vào một lược đồ
chung.
Tích hợp các sự kiện để giảm thiểu số lượng các sự kiện gửi về thành
phần phân tích lưu trữ.
Phạm Quang Anh_CT1901M
14
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
Chuyển toàn bộ các sự kiện đã thu thập về thanh phần phân tích và lưu
trữ.
b) Thành phần phân tích và lưu trữ bao gồm các thiết bị lưu trữ dung
lượng lớn, cung cấp khả năng tổng hợp và phân tích tự động. Tính năng:
Kết nối với các thành phần thu thập nhật ký để tập hợp nhật ký tập
trung và tiến hành phân tích, so sánh tương quan.
Module phân tích sẽ được hỗ trợ bởi các luật (định nghĩa trước) cũng
như khả năng tùy biến, nhằm đưa ra kết quả phân tích chính xác nhất.
Các nhật ký an toàn mạng được tiến hành phân tích, so sánh tương quan
theo thời gian thực nhằm đưa ra cảnh báo tức thời cho người quản trị.
Hỗ trợ kết nối đến các hệ thống lưu trữ dữ liệu.
c) Thành phần quản trị mạng tập trung:
Cung cấp giao diện quản trị tập trung cho toàn bộ hệ thống giám sát an
toàn mạng.
Hỗ trợ sẵn sàng hàng nghìn mẫu báo cáo, các giao diện theo dõi, điều
kiện lọc.
Hỗ trợ các công cụ cho việc xử lý các sự kiện an toàn mạng xảy ra
trong hệ thống.
d) Các thành phần khác:
Gồm các thành phần cảnh báo, hệ thống DashBoard theo dỗi thông tin,
các báo cáo đáp ứng tiêu chuẩn quản lý hoặc thành phần lưu trữ dữ liệu lâu
dài.
1.5 Giao thức giám sát mạng SNMP
Giao thức là một tập hợp các thủ tục mà các bên tham gia cần tuân theo
để có thể giao tiếp được với nhau. Trong lĩnh vực thông tin, một giao thức
quy định cấu trúc, định dạng (format) của dòng dữ liệu trao đổi với nhau và
Phạm Quang Anh_CT1901M
15
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
quy định trình tự, thủ tục để trao đổi dòng dữ liệu đó. Nếu một bên tham gia
gửi dữ liệu không đúng định dạng hoặc không theo trình tự thì các bên khác
sẽ không hiểu hoặc từ chối trao đổi thông tin. SNMP (Simple Network
Management Protocol) là một giao thức, do đó nó có những quy định riêng
mà các thành phần trong mạng phải tuân theo.
Một thiết bị hiểu được và hoạt động tuân theo giao thức SNMP được
gọi là “có hỗ trợ SNMP” (SNMP supported) hoặc “tương thích SNMP”
(SNMP compartible).
Ví dụ một số khả năng của phần mềm SNMP:
Theo dõi tốc độ đường truyền của một Router, biết được tổng số byte
đã truyền/nhận.
Lấy thông tin máy chủ đang có bao nhiêu ổ cứng, mỗi ổ cứng còn trống
bao nhiêu. Tự động nhận cảnh báo khi Switch có một port bị down. Điều
khiển tắt (shutdown) các port trên Switch.
SNMP dùng để quản lý mạng, nghĩa là nó được thiết kế để chạy trên
nền TCP/IP và quản lý các thiết bị có nối mạng TCP/IP. Các thiết bị mạng
không nhất thiết phải là máy tính mà có thể là Switch, Router, firewall, adsl
gateway, và cả một số phần mềm cho phép quản trị bằng SNMP.
Ví dụ: Giả sử bạn có một cái máy giặt có thể nối mạng IP và nó hỗ trợ
SNMP thì bạn có thể quản lý nó từ xa bằng SNMP.
SNMP là giao thức đơn giản, do nó được thiết kế đơn giản trong cấu
trúc bản tin và thủ tục hoạt động, và còn đơn giản trong bảo mật (ngoại trừ
SNMP version 3). Sử dụng phần mềm SNMP, người quản trị mạng có thể
quản lý, giám sát tập trung từ xa toàn mạng của mình [5].
Phạm Quang Anh_CT1901M
16
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
1.5.1.1 Ưu điểm trong thiết kế của SNMP
SNMP được thiết kế để đơn giản hóa quá trình quản lý các thành phần
trong mạng. Nhờ đó các phần mềm SNMP có thể được phát triển nhanh và
tốn ít chi phí.
SNMP được thiết kế để có thể mở rộng các chức năng quản lý, giám
sát. Không có giới hạn rằng SNMP có thể quản lý được cái gì. Khi có một
thiết bị mới với các thuộc tính, tính năng mới thì người ta có thể thiết kế
“custom” SNMP để phục vụ cho riêng mình.
SNMP được thiết kế để có thể hoạt động độc lập với các kiến trúc và cơ
chế của các thiết bị hỗ trợ SNMP.Các thiết bị khác nhau có hoạt động khác
nhau nhưng đáp ứng SNMP là giống nhau. Ví dụ bạn có thể dùng 1 phần
mềm để theo dõi dung lượng ổ cứng còn trống của các máy chủ chạy HĐH
Windows và Linux; trong khi nếu không dùng SNMP mà làm trực tiếp trên
các HĐH này thì bạn phải thực hiện theo các cách khác nhau.
1.5.1.2 Nhược điểm của SNMP.
Làm tăng lưu lượng đáng kể.
Không cho phép phân bổ tác động trực tiếp cho các đại lý.
Không có sự điều khiển tổng hợp của nhiều nơi quản lý.
1.5.1.3 Các phiên bản của SNMP
SNMP có 4 phiên bản: SNMPv1, SNMPv2c, SNMPv2u và SNMPv3.
Các phiên bản này khác nhau một chút ở định dạng bản tin và phương thức
hoạt động. Hiện tại SNMPv1 là phổ biến nhất do có nhiều thiết bị tương thích
nhất và có nhiều phần mềm hỗ trợ nhất. Trong khi đó chỉ có một số thiết bị và
phần mềm hỗ trợ SNMPv3.
Năm 1993, SNMP Version 2 (SNMPv2) được IETF đưa ra với mục
đích giải quyết vấn đề tồn tại trong SNMPv1 là cơ chế đảm bảo bảo mật.
SNMPv2 có nhiều thay đổi so với SNMPv1 như hổ trợ các mạng trung tâm
cấp cao, mạng phân tán, cơ chế bảo mật, làm việc với khối dữ liệu lớn... Tuy
Phạm Quang Anh_CT1901M
17
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
nhiên SNMPv2 không được chấp nhận hoàn toàn bởi vì SNMPv2 chưa thoả
mãn vấn đề bảo mật và quản trị bởi vậy năm 1996 những phần bảo mật trong
SNMPv2 bị bỏ qua và SNMPv2 được gọi là “SNMPv2 trên cơ sở truyền
thông” hay SNMPv2c.
Năm 1998, IETF bắt đầu đưa ra SNMPv3 được định nghĩa trong RFCs
2571-2575. Về bản chất, SNMPv3 mở rộng để đạt được cả hai mục đích là
bảo mật và quản trị. SNMPv3 hổ trợ kiến trúc theo kiểu module để có thể dễ
dàng mở rộng. Như thế nếu các giao thức bảo mật được mở rộng chúng có thể
được hổ trợ bởi SNMPv3 bằng cách định nghĩa như là các module riêng.
1.5.2 Điều hành SNMP
1.5.2.1 Các thành phần trong SNMP
Hệ thống quản lý mang dựa trên SNMP gồm ba thành phần: bộ phận
quản lí(manager), đại lý(agent) và cơ sở dữ liệu gọi là cơ sở thông tin quản
lý(MIB). Mặc dù SNMP là một giao thức quản lý việc chuyển giao thông tin
giữa ba thực thể trên, song nó cũng định nghĩa mối quan hệ client-server. Ở
đây, những chương trình client là bộ phận quản lý, trong khi client thực hiện ở
các thiết bị từ xa có thể được coi là server. Khi đó, cơ sở dữ liệu do agent
SNMP quản lý là đại diện cho MIP của SNMP.
1.5.2.2 Bộ phận quản lý (manager)
Bộ phận quản lý là một chương trình vận hành trên một hoặc nhiều
máy tính trạm. Tùy thuộc vào cấu hình, mỗi bộ phận quản lí có thể được dùng
để quản lý một mạng con, hoặc nhiều bộ phận quản lý có thể được dùng để
quản lý cùng một mạng con hay một mạng chung. Tương tác thực sự giữa
một người sử dụng cuối (end-user) và bộ phận quản lý được duy trì qua việc
sử dụng một hoặc nhiều chương trình ứng dụng mà cùng với bộ phận quản lý,
biến mặt bằng phần cứng thành Trạm quản lý mạng (NMS). Ngày nay, trong
thời kỳ các chương trình giao diện người sử dụng đồ họa (GUI), hầu hết
những chương trình ứng dụng cung cấp môi trường cửa sổ chỉ và click chuột,
Phạm Quang Anh_CT1901M
18
Giám sát hệ thống mạng với Nagios
Đồ án tốt nghiệp
thực hiện vận hành với bộ phận quản lý để tạo ra những bản đồ họa và biểu đồ
cung cấp những tổng kết hoạt động của mạng dưới dạng thấy được.
Qua bộ phận quản lý, những yêu cầu được chuyển tới một hoặc nhiều
thiết bị chịu sự quản lý. Ban đầu SNMP được phát triển để sử dụng trên mạng
TCP/IP và những mạng này tiếp tục làm mạng vận chuyển cho phần lớn các
sản phẩm quản lý mạng dựa trên SNMP. Tuy nhiên SNMP cũng có thể được
chuyển qua NetWare IPX và những cơ cấu vận chuyển khác.
1.5.2.3 Agent
Thiết bị chịu sự quản lý (Managed device): Là một nút mạng hỗ trợ
giao thức SNMP và thuộc về mạng bị quản lý. Thiết bị có nhiệm vụ thu thập
thông tin quản lý và lưu trữ để phục vụ cho hệ thống quản lý mạng. Những
thiết bị chịu sự quản lý, đôi khi được gọi là những phần tử mạng, có thể là
những bộ định tuyến và máy chủ truy cập-Access Server, Switch và bridge,
hub, máy tính hay là những máy in trong mạng.
Mỗi thiết bị chịu sự quản lý bao gồm phần mềm hoặc phần sụn
(firmware) dưới dạng mã phiên dịch những yêu cầu SNMP và đáp ứng của
những yêu cầu đó. Phần mềm hoặc phần sụn này được coi là một agent. Mặc
dù mỗi thiết bị bắt buộc bao gồm một agent chịu quản lý trực tiếp, những thiết
bị tương thích không theo SNMP cũng có thể quản lý được nếu như chúng hỗ
trợ một giao thức quản lý độc quyền. Ðể thực hiện được điều này, phải giành
được một agent ủy nhiệm (proxy agent). Proxy agent này có thể được xét như
một bộ chuyển đổi giao thức vì nó phiên dịch những yêu cầu SNMP thành
giao thức quản lý độc quyền của thiết bị không hoạt động theo giao thức
SNMP.
Mặc dù SNMP chủ yếu là giao thức đáp ứng thăm dò (poll-respond)
với những yêu cầu do bộ phận quản lý tạo ra dẩn đến những đáp ứng trong
agent, agent cũng có khả năng đề xướng ra một “đáp ứng tự nguyện”. Ðáp
ứng tự nguyện này là điều kiện cảnh báo từ việc giám sát agent với hoạt động
Phạm Quang Anh_CT1901M
19
