ОБЗОР ПРОГРАММ АНАЛИЗА И МОНИТОРИНГА СЕТЕВОГО ТРАФИКА

А.И. КОСТРОМИЦКИЙ, канд. техн. наук, В.С. ВОЛОТКА

Введение

Мониторинг трафика жизненно важен для эффективного управления сетью. Он является источником информации о функционировании корпоративных приложений, которая учитывается при распределении средств, планировании вычислительных мощностей, определении и локализации отказов, решении вопросов безопасности.

В недалеком прошлом мониторинг трафика был относительно простой задачей. Как правило, компьютеры объединялись в сеть на основе шинной топологии, т. е. имели разделяемую среду передачи. Это позволяло подсоединить к сети единственное устройство, с помощью которого можно было следить за всем трафиком. Однако требования к повышению пропускной способности сети и развитие технологий коммутации пакетов, вызвавшее падение цен на коммутаторы и маршрутизаторы, обусловили быстрый переход от разделяемой среды передачи к высокосегментированным топологиям. Общий трафик уже нельзя увидеть из одной точки. Для получения полной картины требуется выполнять мониторинг каждого порта. Использование соединений типа «точка-точка» делает неудобным подключение приборов, да и понадобилось бы слишком большое их число для прослушивания всех портов, что превращается в чересчур дорогостоящую задачу. Вдобавок сами коммутаторы и маршрутизаторы имеют сложную архитектуру, и скорость обработки и передачи пакетов становится важным фактором, определяющим производительность сети.

Одной из актуальных научных задач в настоящее время является анализ (и дальнейшее прогнозирование) самоподобной структуры трафика в современных мультисервисных сетях. Для решения этой задачи необходим сбор и последующий анализ разнообразной статистики (скорость, объемы переданных данных и т.д.) в действующих сетях. Сбор такой статистики в том или ином виде возможен различными программными средствами. Однако существует набор дополнительных параметров и настроек, которые оказываются весьма важными при практическом использовании различных средств.

В этой статье авторы попытались провести сравнительный анализ различных средств анализа и мониторинга сетевого трафика, весьма полезный для выбора наиболее подходящего под нужды пользователя программного продукта.

В настоящее время можно насчитать не один десяток программных продуктов, предназначенных для анализа и мониторинга сетевого трафика, каждый из которых обладает своими достоинствами и недостатками.

Различные исследователи используют самые различные программы для мониторинга сетевого трафика. Например, в [1], [2] исследователи использовали программу - анализатор (сниффер) сетевого трафика Ethreal (Wireshark).

Обзору подверглись бесплатные версии программ, которые доступны на [3], [4], [5].

1. Обзор программ мониторинга сетевого трафика

Были рассмотрены около десяти программ-анализаторов трафика (снифферы) и более десятка программ для мониторинга сетевого трафика, из которых мы отобрали по четыре самых интересных, на наш взгляд, и предлагаем вам обзор их основных возможностей.

1) BMExtreme (рис.1).

Это новое название хорошо известной многим программы Bandwidth Monitor. Ранее программа распространялась бесплатно, теперь же она имеет три версии, и бесплатной является только базовая. В этой версии не предусмотрено никаких возможностей, кроме, собственно, мониторинга трафика, поэтому вряд ли можно считать ее конкурентом других программ. По умолчанию BMExtreme следит как за Интернет-трафиком, так и за трафиком в локальной сети, однако мониторинг в LAN при желании можно отключить.

Рис. 1

2) BWMeter (рис.2).

Эта программа имеет не одно, а два окна слежения за трафиком: в одном отображается активность в Интернете, а в другом - в локальной сети.

Рис. 2

Программа имеет гибкие настройки для мониторинга трафика. С ее помощью можно определить, нужно ли следить за приемом и передачей данных в Интернет только с этого компьютера или со всех компьютеров, подключенных к локальной сети, установить диапазон IP-адресов, порты и протоколы, для которых будет или не будет производиться мониторинг. Кроме этого, можно отключить слежение за трафиком в определенные часы или дни. Системные администраторы наверняка оценят возможность распределения трафика между компьютерами в локальной сети. Так, для каждого ПК можно задать максимальную скорость приема и передачи данных, а также одним щелчком мыши запретить сетевую активность.

При весьма миниатюрном размере программа обладает огромным множеством возможностей, часть из которых можно представить так:

- Мониторинг любых сетевых интерфейсов и любого сетевого трафика.

- Мощная система фильтров, позволяющая оценить объем любой части трафика - вплоть до конкретного сайта в указанном направлении или трафика с каждой машины в локальной сети в указанное время суток.

- Неограниченное количество настраиваемых графиков активности сетевых соединений на основе выбранных фильтров.

- Управление (ограничение, приостановка) потоком трафика на любом из фильтров.

- Удобная система статистики (от часа до года) с функцией экспорта.

- Возможность просмотра статистики удаленных компьютеров с BWMeter.

- Гибкая система оповещений и уведомлений по достижении определенного события.

- Максимальные возможности по настройке, в т.ч. внешнего вида.

- Возможность запуска как сервиса.

3) Bandwidth Monitor Pro (рис.3).

Её разработчики очень много внимания уделили настройке окна мониторинга трафика. Во-первых, можно определить, какую именно информацию программа будет постоянно показывать на экране. Это может быть количество полученных и переданных данных (как отдельно, так и в сумме) за сегодня и за любой указанный промежуток времени, среднюю, текущую и максимальную скорость соединения. Если у вас установлено несколько сетевых адаптеров, вы можете следить за статистикой для каждого из них отдельно. При этом, нужная информация для каждой сетевой карты также может отображаться в окне мониторинга.

Рис. 3

Отдельно стоит сказать о системе оповещений, которая реализована тут очень удачно. Можно задавать поведение программы при выполнении заданных условий, которыми могут быть передача определенного количества данных за указанный период времени, достижение максимальной скорости загрузки, изменение скорости соединения и пр. Если на компьютере работает несколько пользователей, и необходимо следить за общим трафиком, программу можно запускать как службу. В этом случае Bandwidth Monitor Pro будет собирать статистику всех пользователей, которые заходят в систему под своими логинами.

4) DUTraffic (рис.4).

От всех программ обзора DUTraffic отличает бесплатный статус.

Рис. 4

Как и коммерческие аналоги, DUTraffic может выполнять разнообразные действия при выполнении тех или иных условий. Так, например, он может проигрывать аудиофайл, показывать сообщение или же разрывать соединение с Интернетом, когда средняя или текущая скорость загрузки меньше заданного значения, когда продолжительность Интернет-сессии превышает указанное число часов, когда передано определенное количество данных. Кроме этого, различные действия могут выполняться циклически, например, каждый раз, когда программа фиксирует передачу заданного объема информации. Статистика в DUTraffic ведется отдельно для каждого пользователя и для каждого соединения с Интернетом. Программа показывает как общую статистику за выбранный промежуток времени, так и информацию о скорости, количестве переданных и принятых данных и финансовых затратах за каждую сессию.

5) Cистема мониторинга Cacti (рис.5).

Cacti это open-source веб-приложение (соответственно отсутствует установочный файл). Cacti собирает статистические данные за определённые временные интервалы и позволяет отобразить их в графическом виде. Система позволяет строить графики при помощи RRDtool. Преимущественно используются стандартные шаблоны для отображения статистики по загрузке процессора, выделению оперативной памяти, количеству запущенных процессов, использованию входящего/исходящего трафика.

Интерфейс отображения статистики, собранной с сетевых устройств, представлен в виде дерева, структура которого задается самим пользователем. Как правило, графики группируют по определенным критериям, причем один и тот же график может присутствовать в разных ветвях дерева (например, трафик через сетевой интерфейс сервера - в той, которая посвящена общей картине интернет-трафика компании, и в ветви с параметрами данного устройства). Есть вариант просмотра заранее составленного набора графиков, и есть режим предпросмотра. Каждый из графиков можно рассмотреть отдельно, при этом он будет представлен за последние день, неделю, месяц и год. Есть возможность самостоятельного выбора временного промежутка, за который будет сгенерирован график, причем сделать это можно, как указав календарные параметры, так и просто выделив мышкой определенный участок на нем.

Рис. 5

Далее представлена сравнительная таблица основных характеристик представленных программ для мониторинга сетевого трафика (табл.1).

Таблица 1

Параметры/Программы	BMExtreme	BWMeter	Bandwidth Monitor Pro	DUTraffic	Cacti
Размер установочного файла	473 КБ	1,91 МБ	1,05 МБ	1,4 МБ	–
Язык интерфейса	русский	русский	английский	русский	английский
График скорости	+	–	+	+	–
График трафика	–	+	+	–	+
Экспорт/импорт (формат файла экспорта)	–/–	+/+ (*.csv)	–/–	–/–	+/+ (*.xls)
Запуск мониторинга по требованию	–	+	–	–	+
Min-й временной шаг между отчётам данных	5 мин.	1 сек.	1 мин.	1 сек.	1 сек.
Возможность изменения min-го шага между отчётами данных	+	+	+	–	+

2. Обзор программ-анализаторов (снифферов) сетевого трафика

Анализатор трафика, или сниффер - сетевой анализатор трафика, программа или программно-аппаратное устройство, предназначенное для перехвата и последующего анализа, либо только анализа сетевого трафика, предназначенного для других узлов.

Анализ прошедшего через сниффер трафика позволяет:

- обнаружить паразитный, вирусный и закольцованный трафик, наличие которого увеличивает загрузку сетевого оборудования и каналов связи (снифферы здесь малоэффективны; как правило, для этих целей используют сбор разнообразной статистики серверами и активным сетевым оборудованием и её последующий анализ).

- перехватить любой незашифрованный (а порой и зашифрованный) пользовательский трафик с целью получения паролей и другой информации.

- локализовать неисправность сети или ошибку конфигурации сетевых агентов (для этой цели снифферы часто применяются системными администраторами).

Поскольку в «классическом» сниффере анализ трафика происходит вручную, с применением лишь простейших средств автоматизации (анализ протоколов, восстановление TCP-потока), то он подходит для анализа лишь небольших его объёмов.

1) Wireshark (ранее - Ethereal).

Программа-анализатор трафика для компьютерных сетей Ethernet и некоторых других. Имеет графический пользовательский интерфейс. Wireshark - это приложение, которое «знает» структуру самых различных сетевых протоколов, и поэтому позволяет разобрать сетевой пакет, отображая значение каждого поля протокола любого уровня. Поскольку для захвата пакетов используется pcap, существует возможность захвата данных только из тех сетей, которые поддерживаются этой библиотекой. Тем не менее, Wireshark умеет работать с множеством форматов входных данных, соответственно, можно открывать файлы данных, захваченных другими программами, что расширяет возможности захвата.

2) Iris Network Traffic Analyzer.

Помимо стандартных функций сбора, фильтрации и поиска пакетов, а также построения отчетов, программа предлагает уникальные возможности для реконструирования данных. Iris The Network Traffic Analyzer помогает детально воспроизвести сеансы работы пользователей с различными web-ресурсами и даже позволяет имитировать отправку паролей для доступа к защищенным web-серверам с помощью cookies. Уникальная технология реконструирования данных, реализованная в модуле дешифрования (decode module), преобразует сотни собранных двоичных сетевых пакетов в привычные глазу электронные письма, web-страницы, сообщения ICQ и др. eEye Iris позволяет просматривать незашифрованные сообщения web-почты и программ мгновенного обмена сообщениями, расширяя возможности имеющихся средств мониторинга и аудита.

Анализатор пакетов eEye Iris позволяет зафиксировать различные детали атаки, такие как дата и время, IP-адреса и DNS-имена компьютеров хакера и жертвы, а также использованные порты.

3) Ethernet Internet traffic Statistic.

Ethernet Internet traffic Statistic показывает количество полученных и принятых данных (в байтах - всего и за последнюю сессию), а также скорость подключения. Для наглядности собираемые данные отображаются в режиме реального времени на графике. Работает без инсталляции, интерфейс - русский и английский.

Утилита для контроля за степенью сетевой активности - показывает количество полученных и принятых данных, ведя статистику за сессию, день, неделю и месяц.

4) CommTraffic.

Это сетевая утилита для сбора, обработки и отображения статистики интернет-трафика через модемное (dial-up) или выделенное соединение. При мониторинге сегмента локальной сети, CommTraffic показывает интернет-трафик для каждого компьютера в сегменте.

CommTraffic включает в себя легко настраиваемый, понятный пользователю интерфейс, показывающий статистику работы сети в виде графиков и цифр.

Далее представлена сравнительная таблица характеристик рассмотренных программ-анализаторов сетевого трафика (табл.2).

Таблица 2

Параметры/Программы	Wireshark	Iris The Network Traffic Analyzer	Ethernet Internet traffic Statistic	CommTraffic
Размер установочного файла	17,4 МБ	5,04 МБ	651 КБ	7,2 МБ
Язык интерфейса	английский	русский	английский/русский	русский
График скорости	+	+	–	–
График трафика	–	–	+	+
Экспорт/Импорт (формат файла экспорта)	+/– (.txt, .px, .csv, .psml, .pdml, .c)	–/–	–/–	–/–
Запуск мониторинга по требованию	–	–	–	–
Min-й временной шаг между отчётами данных	0,001 сек.	1 сек.	1 сек.	1 сек.
Возможность изменения min-го шага между отчётами данных	+	+	–	–

Заключение

В целом можно сказать, что большинству домашних пользователей будет достаточно возможностей, которые предоставляет Bandwidth Monitor Pro. Если же говорить о самой функциональной программе для мониторинга сетевого трафика, это, безусловно, BWMeter.

Из числа рассмотренных программ-анализаторов сетевого трафика хотелось бы выделить Wireshark, которая имеет большее количество функциональных возможностей.

Система мониторинга Cacti максимально отвечает повышенным требованиям, которые предъявляются в случае проведения исследования сетевого трафика в научных целях. В дальнейшем авторы статьи планируют именно эту систему использовать для сбора и предварительного анализа трафика в корпоративной мультисервисной сети кафедры "Сети связи" Харьковского национального университета радиоэлектроники.

Список литературы

[1]. Платов В.В., Петров В.В. Исследование самоподобной структуры телетрафика беспроводной сети // Радиотехнические тетради. М.: ОКБ МЭИ. 2004. №3. С. 58-62.

[2]. Петров В.В. Структура телетрафика и алгоритм обеспечения качества обслуживания при влиянии эффекта самоподобия. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук, 05.12.13, Москва, 2004, 199 с.

[3]. www.softportal.com

[4]. www.oszone.net

[5]. www.ko.com.ua