РАЗРАБОТКА МОДУЛЕЙ АНАЛИЗА СОСТОЯНИЯ КОМПЬЮТЕРНЫХ СЕТЕЙ ДЛЯ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА МОНИТОРИНГА СЕТЕВОЙ АКТИВНОСТИ

Введение 6
1. Анализ состояния компьютерных (ТР) сетей 13
1.1. Современные методы анализа компьютерных сетей,.. 15
1.2. Особенности передачи информации в IP сетях .23
1.3. Вредоносная активность в IP сетях ...32
2. Программное обеспечение для анализа состояния сетей 39
2.1. Существующие программные реализации 57
2.2. Модель OSI 70
2.3 Устройства сетевой связи.. —72
2,3.1. Сетевой концентратор .. 72
2 3 2 Сетевой коммутатор 73
2.3.3. Сетевой маршрутизатор 74
3. Разработка модулей анализа дли обнаружения вредоносной активности
в IP сетях 76
3.1. Архитектура программного комплекса мониторинга сетевой
активности 77
3.2. Интерфейс программы анализа сетевого поз ока .78
3.3. Доступ к сетевым данным при помощи LibPcap 79
3.4. Основные функции, использованные п коле программы.
Использованные сторонние библиотеки и ПО 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 86
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 88
ПРИЛОЖЕНИЕ А

Купить

Понятие компьютер впервые появилось лить в 1897 голу в Оксфодеком словаре английского языка, под этим словом понималось механическое вычислительное устройство. Однако, хотелось упомянуть с чего все началось, о первом компьютере, так называемой «разностной» машине начали говорить еще в 1812 году, английский математик и экономист Чарльз Бэббидж в эти годы начал свою работу над созданием этой «чудо машины», которая по его представлениям могла бы нс просто выполнять арифметические действия, а проводить вычисления по программе задающей определенную функцию. Строение самой машины нс сравниться с современными супер мощными компьютерами, больше смахивала на механизм часов. За основу Бэббидж взял зубчатое колесо в качестве запоминания одного разряда чисел, всего же таких колес было порядка 18. И наконец, только лишь спустя 10 лег, 1822 году ученый построить небольшую, действующую модель и произвел расчет таблицы квадратов. С того времени развитие и становление компьютерной техники не стоит на месте, всего за 208 лет технологии прыгнули «выше головы» [ 1 J|2].
Становление компьютерных сетей как средства передачи информации неразрывно связано с развитием телекоммуникационной техники. Компьютеры 50-х - громоздкие и очень недешевые были не приспособлены для интерактивного общения с пользователем. Основная их функция - обработка данных в макетном режиме. Такие системы, созданные на базе очень мощного компьютера (мэйнфрейма), были не слишком дружелюбны к пользователю. Важнее была эффективность использования дорогущего процессора вычислительной машины.
Начало 6()-х принесло удешевление производства процессоров, что позволило использовать новые типы организации взаимодействия пользователей и мэйнфреймов. Появились многотерминальные интерактивные системы разделения времени. Терминал, давал возможность
пользователю непосредствен но общаться с компьютером. Постепенно терминалы начали покидать помещения вычислительных центров и занимать места а подразделениях предприятий. Такие многотерминальные системы уже сильно походили на локальные вычислительные сети (ЛВС). Конечные пользователи уже могли использовать общие файлы и периферию. Но ото еще не были полноценные локальные сети, так как обработка данных велась централизованно в мэйнфреймах. Особой потребности в создании ЛВС пока еще не было - не каждое предприятие могло позволить себе покупку более одного дорогостоящего «монстра» - мэйнфрейма. Зато уже возникла необходимость в соединении компьютеров и терминалов, расположенных на большом расстоянии друг от друга Посредством модемов многочисленные пользователи смогли получить доступ к удаленным мощным компьютерам, используя телефонные линии. Следующим шагом стала реализация возможности удаленных компьютеров автоматически обмениваться данными. Вначале возникли глобальные сети - Wide Area Network (WAN), связавшие вычислительные машины, расположенные в разных местах, городах и странах. Многие принципы и идеи, использованные тогда при создании глобальных сетей, актуальны и сегодня. Глобальные сети, в свою очередь, многое получили в наследство от телефонных сетей. Первые сети WAN обычно ис11о.1ыовали существующие линии связи. Так было дешевле. Поскольку скорость пересылки в этих сетях данных была очень низкой, то и (лоиальные сети на их основе использовались только для передачи электронной почты и отдельных файлов Начиная с конца 60-х, телефонные сети могли передавать голос в цифровом виде. Появились цифровые высокоскоростные каналы, позволяющие передавать одновременно сотни ралхэворор. Отправной точкой Интернета стала сеть ARPANET, которая возникла в результате попытки министерства оборона США объединить суперкомпьютеры научно-исследовательских и оборонных центров. Эта сеть состояла из компьютеров разных типов, которые использовали разнообразные операционные системы (ОС). Реализацией общих для машин сети коммуникационных протокол OFзанимались дополнительные модули. ОС этих компьютеров нанялись фактически первыми сетевыми и позволяли не только разделить пользоаа!елей, но и наладить распределенное хранение данных и их обработку.
На заре 70-х и производстве компьютерных компонентов произошла настоящая революция - появились большие интегральные схемы (БИС), На базе этих относительно недорогих, но функциональных компонентов были разработаны мини-компьютеры. Они начали использоваться для решения задач на уровне отдельных подразделений предприятия. Однако псе вычислительные машины пока работа1!и самостоятельно.
Время диктует свои законы л возможностей отдельного компьютера уже стало не хватать. Назрела необходимость организации передачи данных между вычислительными машинами различных подразделений в автоматическом режиме. Так возникли локальные вычислительные сети (ЛВС). По сути ЛВС - это коммуникационная система, объединяющая несколько расположенных на небольшой территории компьютеров, являющихся собственностью, как правило, одной компании. Различные устройства сопряжения с резными способами представления данных, различные типы кабелей могли соединять между собой только конкретные модели компьютеров. Отсутствие единого стандарта доставляло много проблем при организации ЛВС.
Середина 80-х ознаменовалась появлением персональных компьютеров недорогие, но достаточно мощные устройства стали использоваться и в качестве клиентских машин, и как сетевые серверы, постепенно вытесняя с привычных позиций мини-компьютеры и мэйнфреймы. Остро встал вопрос о стандартизации сетевых технологий. Решение не заставило себя ждать Были утверждены сетевые технологии Ethernet, Token Ring, Token Bus, Arcnet и FDD I, Сетевая технология - набор аппаратных средств (кабели, разъемы, сетевые адаптеры), программ и механизмов пересылки данных, достаточный для создания вычислительной сети. После стандартизации остевых технологий процесс создания локальной сети свелся к приобретению стандартного оборудования, подключению его к компьютеру и установке сетевых ОС на все машины сети.
К концу 90-х определился явный фанерит среди локальных сетевых технологий. Им семейство Eihcmct, включающее собственно технологию Ethernet (скорость 10 Мбиъ'с), Fast Ethernet (100 Мбит/с) и Gigabit Ethernet (I000 Мбит/с), Близкие принципы работы этих технологий упрощают их интеграцию, н широкий диапазон скоростей позволяет выбрать технологию, максимально соответствующую требованиям конечных пользователей. 13]
В современном обществе компьютерные сети проникли но нее сферы деятельности человека и миллионы пользователей уже просто не могут жить без Интернета, смартфонов, компьютеров, умных часов и многого другого. Он используется как различными компаниями в корпора1иппых целях, так и обычными пользователями в повседневной жизни. Но с развитием технологий и телекоммуникаций появились и новые угрозы: вирусы, вредоносные программы, программы сбора данных и тому подобного.
В силу своей универсальности допускается непрофильное его использование на рабочем месте, а иногда даже в противозаконном направлении. А ведь пользователь может и не подозревать о том, что его компьютер используется злоумышленниками. Их целью может являться: рассылка спама, атака на чужие сервера, кража данных и т.д |4J,
На рынке существует достаточно большое количество программною обеспечения, которое позволяет предотвратить проникновение злоумышленника на ту или иную компьютерную станцию.
Однако методы обнаружении вредоносной активности становятся вес менее и менее эффективными, это связанно с тем, что они обрабатывают огромные объемы данных, передающиеся по графику, а вместе с тем, еще и процент зашифрованного график в сетевом потоке постоянно повышается.
Но вес программные комплексы используют уже заложенные методы анализа без возможного добавления пользователем функций. В связи вышеизложенного была поставлена задача разработать универсальный модуль анализа состояния компьютерных сетей для программного комплекса мониторинга сетевой активности, реализующие любые алгоритмы анализа без доработки всей системы в целом.
Согласно статистики «Лаборатории Касперского», за последние голы более 95% небольших компаний России хотя бы один раз подвергались информационным угрозам, опередив по этой статистки США и Европы, где □тот показатель нс превышает 91%. Больше всего российский предприятия подвергаемся спаму (порядка 72%), вредоносные программы (70%), вирусов, сетевых червей и шпионского программного обеспечения Мониторинг леей сети в целом становится более сложнее и повседневные средства обнаружения становятся менее эффективными. В большей части компаний нет подходящего программного обеспечения для своевременного обнаружения вредоносного контента в зашифрованном трафике Таким компаниям не хватает средств безопасности и ресурсов для решения, которое могло бы быть во всей сетевой инфраструктуре без замедления рабочих процессов. Большая часть методов анализа сетевого трафика предполагает использование некоего инструментария для получения характеристик сетевого потока для анализа и сбора данных. В наше время популярными инструментами для получения сетевых характеристик являются программы- снифферы, такие, как Whi reshark., TCPdurnp, Sniffit, Snort и другие варианты реализации получения характеристик сетевых потоков. Одним из основных недостатков таких программ является, то что в них нельзя подключать, встраивать модули, содержащие в себе различные методы анализа сетевых характеристик.
Именно поэтому было принято решение разработать собственное программное обеспечение, которое позволит получать необходимые сетевые характеристики. Важной особенностью нашего программного обеспечения будет га, что такай инструментарий будет удобно использовать вместе с пользовательским методом анализа сетевого потока, что позволит в разы ускорить процесс сетевого исследования и обнаружения разного рода сетевых угроз. Таким образом предметом исследования работы является вредоносная активность.
Целью данной работы является разработка архитектуры и реализация модуля анализа параметров сетевых потоков данных для определения состояния компьютерных сетей. Измерение ресурсозатрат полученною модуля и тестирование в условиях локальной сети. Для этого необходимо разработать алгоритм метода анализа сетевых характеристик. Реализовать этот алгоритм в виде программного модуля. Провести практическую проверка работы модуля на тестовых потоках данных с известными характеристиками.
На защиту выносятся следующие научные положения:
• Использование модульной архитектуры позволяет обрабатывать поток данных в режиме реального времени одним методом в условиях эталонной реализации со скоростью до 15 мегабит в секунду при конфигурации аппаратною обеспечения: центральный процессор Intel® Coreгмi 5-3 21 ОМ CPU @ 2,5Gllz х 4, оперативной памяти 6Гб, сетевой адаптер PCI Express Gigabit Ethernet Controller 1 Гбит/сек 33 МГц.
Научная значимость разработка модуля анализа состояния компьютерных сетей:
• Возможностью использования программного обеспечения в различных научных исследованиях путем написания собственных модулей анализа
• Быстрым получением необходимых для исследований данных
• Повышение эффективности существующих методов анализа сетевого потока
• Результат работы можно применять при построении
компьютерных сетей Практическая значимость модули анализа состояния компьютерных сетей:
• Повышение эффективности программных реализаций
• Удобным интерфейсом программного обеспечения
Актуальность данной работы заключается н исследовании возможности определения изменений состояния компьютерной сети путем анализа характеристик сетевых потоков.
Л так же результаты данной работы могут быть использованы для отладки методов тестирования сетей, апробации полых алгоритмов и методом анализа метаданных сетевых потоков и обнаружения вредоносной активности, зловредного сетевого программного обеспечения.

Купить