Gerência de Redes (diário 2011-2)

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Endereço encurtado: http://bit.ly/ger20112

Planejamento

01/08

Discussão e montagem coletiva do plano de ensino deste semestre.

05/08

Visão histórica dos sistemas operacionais, linguagens de programação e redes de computadores.

Projeto da Disciplina

A proposta de implementação de rede e seus serviços, até o final do semestre, é esta:

<graphviz> graph Projeto {

 rankdir=LR
 Internet [shape=circle]
 Servidor_F [label=Servidor,shape=Mrecord]
 Firewall_M [label=Firewall,shape=Mrecord]
 Servidor_DMZ [label=Servidor,shape=Mrecord]
 Servidor_LAN [label=Servidor,shape=Mrecord]
 Switch_F [label=Switch,shape=record]
 Switch_LAN [label=Switch,shape=record]
 Cliente1_F [label="Cliente 1",shape=plaintext]
 Cliente2_F [label="Cliente 2",shape=plaintext]
 Cliente1_LAN [label="Cliente 1",shape=plaintext]
 Cliente2_LAN [label="Cliente 2",shape=plaintext]
 Cliente3_LAN [label="Cliente 3",shape=plaintext]
 Internet -- Servidor_F
 Internet -- Firewall_M
 subgraph clusterFilial
 {
   label=Filial
   Servidor_F -- Switch_F
   Switch_F -- Cliente1_F
   Switch_F -- Cliente2_F
 }
 subgraph clusterMatriz
 {
   label=Matriz
   subgraph clusterDMZ
   {
     label=DMZ
     Firewall_M -- Servidor_DMZ
   }
   subgraph clusterLAN
   {
     label=LAN
     Firewall_M -- Switch_LAN
     Switch_LAN -- Servidor_LAN
     Switch_LAN -- Cliente1_LAN
     Switch_LAN -- Cliente2_LAN
     Switch_LAN -- Cliente3_LAN
   }
 }

} </graphviz>

Método de trabalho

Este wiki será utilizado como diário de bordo das aulas ministradas, com referências a diversos documentos (livros e publicados na Internet, dando preferência a esse último).

Em relação à parte prática da disciplina, em que envolve a configuração dos sistemas operacionais e serviços agregados, será disponibilizado um repositório com os arquivos de configuração vistos em aula disponível para consulta:

git clone https://tele.sj.ifsc.edu.br/projetos/ger-etorresini/

Além disso, será também construída, ao longo da disciplina, uma tabela-resumo dos serviços de rede estudados.

Revisão e Integração da Disciplina no Curso

Sistema Operacional

08/08

Paralisação das atividades docentes.

12/08

Aula de sistemas operacionais baseados em UNIX, em particular GNU/Linux. Revisão dos conceitos originários do UNIX[1] e que podem ser utilizados na administração de sistemas até hoje, como por exemplo no Linux[2].

<graphviz>

graph SO {

Usuário
"Memória principal"
"Dispositivo(s) de armazenamento"
subgraph clusterSO
{
 label="S.O."
 Usuários [shape=plaintext]
 Processos [shape=plaintext]
 Dados [shape=plaintext]
 Kernel [shape=circle]
}
Usuário -- Usuários [label=Interação,fontcolor=red,color=red]
"Memória principal" -- Processos [label=Processamento,fontcolor=red,color=red]
"Dispositivo(s) de armazenamento" -- Dados [label="Sistema(s) de arquivos",fontcolor=red,color=red]
Usuários -- Processos [color=lightgray]
Processos -- Dados [color=lightgray]
Kernel -- Usuários [color=blue]
Kernel -- Processos [color=blue,fontcolor=blue,label="Chamadas de sistema"]
Kernel -- Dados [color=blue]

}

</graphviz>

15/08

Visão do início do sistema (initialization) em PC, do POST à seleção do nível de execução.

Software básico

19/08

Do código-fonte, passando pela compilação e código final, ao empacotamento. Como exemplo, foi utilizado o Asterisk para compreensão do processo de compilação de software (bibliotecas, dependências, ativação de funcionalidades e outros). No Ubuntu 10.04 - já de posse do código no diretório corrente - foram necessários os comandos para uma instalação básica:

aptitude update
aptitude install buid-essential
aptitude install libxml2-dev
aptitude install libsqlite3-dev
aptitude install libncurses-dev
./configure
make
make install
make samples
asterisk -c

Nota-se, nos comandos acima, os comandos aptitude para instalar via pacote as bibliotecas necessárias a compilação.

Rede

22/08

26/08

Não haverá aula devido a greve dos servidores públicos federais.

Controle de versão

29/09

Utilizado o material publicado para a disciplina de TCC I, uma vez que vários alunos fazem as duas matérias neste semestre.

NetKit

03/10

Apresentação dos alunos sobre o NetKit, o qual será utilizado como ferramenta de apoio, junto ao controle de versão, para o projeto da disciplina.

Em relação ao NetKit, trabalharemos com uma versão oficial congelada para uso neste semestre de 2011-2, onde haverá três níveis de arquivo:

  • Configuração da rede: o arquivo lab.conf define os componentes da rede. Baixa taxa de modificação.
  • Modelo do sistema de arquivos: arquivo modelo a ser usado por toda máquina do cenário. Sem qualquer modificação ao longo do projeto.
  • Configuração dos computadores: cada máquina terá, além do modelo, arquivos adicionais de configuração dos serviços prestados (DHCP, DNS, HTTP e outros). Alta taxa de modificação.

Como serão duas redes distintas, unidas pela "nuvem Internet", haverá dois diretórios com os arquivos mutáveis: configuração da rede (arquivo lab.conf) e configuração das máquinas correspondentes.

  • Diretório raiz
    • Matriz
      • lab.conf
      • Firewall0
        • Arquivo 1
        • Arquivo 2
        • Arquivo 3
        • ...
      • DMZ_Servidor0
        • Arquivo 1
        • Arquivo 2
        • Arquivo 3
        • ...
      • LAN_Servidor0
        • Arquivo 1
        • Arquivo 2
        • Arquivo 3
        • ...
    • Filial
      • lab.conf
      • Servidor0
        • Arquivo 1
        • Arquivo 2
        • Arquivo 3
        • ...

Assim, poderemos controlar a versão de todos os arquivos mutáveis do projeto: configuração da rede e dos computadores. Para fazer isso, é preciso preparar o ambiente. A sequência dos passos está descrita no blog de Tele, a qual explicamos abaixo para o usuário etorresini:

cd $HOME
wget http://tele.sj.ifsc.edu.br/arquivos/publicos/.gitconfig
vi .gitconfig
wget http://tele.sj.ifsc.edu.br/arquivos/publicos/.netrc
vi .netrc
git clone https://tele.sj.ifsc.edu.br/projetos/ger-etorresini
cd ger-etorresini
mkdir Matriz
vi Matriz/lab.conf
git add Matriz/lab.conf
mkdir Filial
vi Filial/lab.conf
git add Filial/lab.conf
git commit -a -m "Arquivos de configuração do NetKit: redes Matriz e Filial."
git push origin master

Esse processo, acima descrito, deve ser executado apenas na primeira vez. Nas demais ocasiões, é interessante sincronizar a base remota com a local (pull), editar o(s) arquivo(s), registrar a versão localmente (commit) e sincronizar a base local com a remota (push). Segue o exemplo abaixo:

cd $HOME/ger-etorresini
git pull
vi <nome do arquivo>
vi <nome do outro arquivo>
...
git add <arquivo novo, se houver>
git add <outro arquivo novo, se houver>
git commit -a -m "<mensagem do commit>"
git push

O professor acompanhará as atividades pela interface Web comum a todos os projetos. Os alunos poderão utilizar ferramentas CLI ou gráficas para ler os repositórios local e remoto(s), bem como material de apoio disponível na Internet [3].

Dica do Prof. Sobral: em cada máquina virtual, há um diretório /hostlab, que é um mapeamento do diretório do laboratório (máquina virtualizadora).

Serviços

A tabela abaixo se refere a sistemas baseados em Debian, como Ubuntu e NetKit.

Tipo Serviço RFC Porta Executável Configuração
Facilitadores Cron /usr/sbin/cron /etc/crontab
Syslog 5424 514/UDP /usr/sbin/rsyslogd /etc/rsyslog.conf
NTP 5905 123/UDP /usr/sbin/ntpd /etc/ntp.conf
DHCP 2131 67/UDP /usr/sbin/dhcpd /etc/dhcp3/dhcpd.conf
Diretórios DNS 1035 53/UDP /usr/sbin/named /etc/bind/named.conf
Compartilhamento HTTP 2616 80/TCP, 443/TCP /usr/sbin/apache2 /etc/apache2/apache2.conf

Facilitadores

07/10

Vistos os serviços locais de sistema operacional cron e syslog, que tratam do agendamento de tarefas e registro de eventos respectivamente.

Cron

Esse termo, comumente usado nos sistemas Windows, serve para abranger todos os serviços que programam a execução de aplicações em horários predefinidos, permitindo inclusive executá-los periodicamente. Nos sistemas baseados em UNIX (homenagem a Dennis Ritchie), essa tarefa fica a cargo do serviço cron.

Esse serviço não possui dependências, embora seja fortemente recomendado o uso de hora certa para o sistema.

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]

} </graphviz>


O cron possui arquivos de configuração para:

  • Sistema: /etc/crontab, que pode incluir outros arquivos.
  • Usuário: armazenado em /var/spool/cron/crontabs/<usuário>, porém com edição facilitada pelo aplicativo crontab.

Syslog

São os serviços responsáveis por registrar eventos importantes do sistema, como por exemplo detecção de novo hardware USB ou autenticação de usuário.

O serviço syslog, da família UNIX, organiza os registros, ou logs, segundo a sua origem (facility) e gravidade (priority). Assim, todo log será identificado com a hora da ação, facility e priority. De acordo com o arquivo de configuração do serviço, tal log será guardado em um ou mais arquivos - geralmente em /var/log. Contudo, não é possível guardar indefinidamente os logs por questão de espaço em disco, assim os sistemas já agendam reciclagem periódica dos logs mais antigos e rotação dos nomes dos arquivos: a aplicação logrotate.

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]
 Syslog [shape=Mrecord]
 Syslog -> Cron

} </graphviz>

O serviço pode operar tanto localmente, o caso mais comum, como em rede. Assim, é possível convergir todos os logs de uma rede, por exemplo, em um único servidor. Isso é possível porque informações como nome/IP da máquina e timestamp fazem parte de cada registro.

E lembre-se: ler log é uma arte...

10/10

NTP

Ambos os serviços mencionados na aula anterior dependem fortemente do sistema operando com a hora certa. O histórico protocolo NTP permite a sincronização da hora dos sistemas em rede. No brasil, está disponível um pool de servidores: pool.ntp.br - parte de um esforço global.

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]
 Syslog [shape=Mrecord]
 NTP [shape=Mrecord]
 Syslog -> Cron
 Cron -> NTP
 Syslog -> NTP

} </graphviz>

A instalação e configuração do serviço é bastante simples (baseado no guia do NTP.br):

apt-get install ntp

E adicionar os servidores brasileiro, mantendo apenas essa linha (e removendo as demais):

server pool.ntp.br

e reiniciar o serviço:

/etc/init.d/ntp restart

Obs.: por questões de S.O., o serviço não alterará o relógio quando a diferença for maior que 128ms. Assim, nesses casos é preciso um ajuste diferenciado:

/etc/init.d/ntp stop
ntpd -q -g 
/etc/init.d/ntp start

DHCP

O serviço DHCP é um grande facilitador para atribuir endereço de rede às máquinas de mesma rede local. Descendente do BOOTP, cuja função era iniciar sistemas operacionais completos remotamente, o DHCP é mais utilizado para automatizar a configuração de rede, em especial:

  • Endereço de rede
  • Máscara de sub-rede
  • Endereço de broadcasting
  • Rota(s)-padrão
  • Servidor(es) DNS
  • Servidor(es) de hora certa na rede local

Com o IPv6, esse serviço pode ser usado como opcional para configuração.

A implementação utilizada para a disciplina será a da ISC, cuja configuração é bastante facilitada. No exemplo a seguir (arquivo /etc/dhcp3/dhcpd.conf), o serviço DHCP em Servidor0 fornecerá IPs para até 100 clientes da rede local LAN no nosso cenário de estudo:

# Autoridade para responder às requisições em 'broadcast'
authoritative;
#
# Sem DDNS (http://tools.ietf.org/html/rfc2136)
ddns-update-style none;
#
# Rede local
subnet 10.0.0.0 netmask 255.0.0.0 {
  #
  # Endereços para a rede local
  range 10.0.0.100 10.0.0.199;
  option subnet-mask 255.0.0.0;
  option broadcast-address 10.255.255.255;
  #
  # Firewall0
  option routers 10.255.255.254;
  #
  # Servidor0 presta tanto o serviço DHCP como DNS
  option domain-name-servers 10.0.0.1;
  #
  # Tempos de 'aluguel'
  default-lease-time 3600; 
  max-lease-time 14400; 
}

A nova rede de dependências de serviços fica assim:

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]
 Syslog [shape=Mrecord]
 NTP [shape=Mrecord]
 DHCP [shape=Mrecord]
 Syslog -> Cron
 Cron -> NTP
 Syslog -> NTP
 DHCP -> NTP
 DHCP -> Syslog

} </graphviz>

Diretórios e Bancos de Dados

14/10

DNS

O serviço DNS é provavelmente o mais crítico de Internet, uma vez que provê suporte a praticamente todos os outros. De estrutura hierárquica, inicia pelos servidores raiz e se ramifica em domínios e subdomínios cuja autoridade foi delegada - originalmente em pequena escala se comparada à atual estrutura. No Brasil, essa tarefa fica a cargo do Registro.br.

Em conjunto com o DNS, o serviço WHOIS permite identificar as pessoas e organizações associadas a cada domínio.

Alguns conceitos básicos do sistema:

A rede de dependências dos serviços mostra-se mais complexa. A ligação entre DHCP e DNS é clara, e está explícita no arquivo de configuração daquele serviço.

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]
 Syslog [shape=Mrecord]
 NTP [shape=Mrecord]
 DHCP [shape=Mrecord]
 DNS [shape=Mrecord]
 Syslog -> Cron
 Cron -> NTP
 Syslog -> NTP
 DHCP -> NTP
 DHCP -> Syslog
 DNS -> DHCP
 DNS -> NTP
 DNS -> Syslog

} </graphviz>

17/10

Manutenção do repositório para execução remota do ambiente.

A partir desse serviço, os arquivos de configuração serão publicados apenas no repositório.

21/10

Primeira entrega do semestre: servidor DNS com domínio próprio funcional.

24/10

Configuração do DNS reverso do domínio e integração entre DHCP e DNS.

Compartilhamento

28/10

HTTP

Uma das vantagens da implementação Apache é a sua documentação.

<graphviz> digraph Serviços {

 Cron [shape=Mrecord]
 Syslog [shape=Mrecord]
 NTP [shape=Mrecord]
 DHCP [shape=Mrecord]
 DNS [shape=Mrecord]
 HTTP [shape=Mrecord]
 Syslog -> Cron
 Cron -> NTP
 Syslog -> NTP
 DHCP -> NTP
 DHCP -> Syslog
 DNS -> DHCP
 DNS -> NTP
 DNS -> Syslog
 HTTP -> DNS
 HTTP -> NTP

} </graphviz>

28/10

Atividade-relâmpago: disponibilizar uma página Web no servidor DMZ para acesso externo e interno (LAN).

31/10

04/11

Aplicação Web: Blog

Aula destinada aos alunos para a realização da seguinte tarefa: publicar um blog no servidor externo do cenário. Recomendou-se o uso do Wordpress como CMS.

Preparação do Ambiente

O sistema de arquivos escolhido para a disciplina não possui em sua instalação o PHP, um dos requisitos do Wordpress. Assim, foi necessário rodar uma máquina virtual em modo escrita para instalar, de forma permanente, a aplicação nas máquinas da Matriz:

vstart VM --append="eth0=tuntap,tapXX" -W -M 256

onde:

  • VM: o nome da máquina virtual a ser executada. Recomenda-se utilizar uma já existente, em lab.conf.
  • tapXX: a interface virtual disponível pela máquina virtualizadora. Cada aluno já possui, pré-configurado, uma interface para a rede Matriz e outra para a Filial.
  • -W 256: como a instalação por pacotes nos sistemas Debian, incluindo NetKit, consome mais memória que os 32MB habituais do ambiente (opção VM_MEMORY do arquivo netkit/netkit.conf), optou-se por rodar essa VM em particular com mais recursos.

Após isto, a máquina virtual de testes será inciada, a qual por padrão utiliza como fonte de pacotes a Itália, para a alteração para o Brasil. Faça o seguinte:

cd /etc/apt
vi sources.list

Comente a linha com it, e desmarque o br, salve o arquivo.

Em seguida, configure a rede (com o auxílio do DHCP), baixe a chave de segurança PGP do repositório brasileiro, atualize a lista dos pacotes e instale os requisitos do Wordpress:

dhclient eth0
gpg --keyserver pgp.mit.edu --recv-keys AED4B06F473041FA
gpg --export -a |apt-key add -
apt-get update
apt-get install php5 php5-mysql

Por fim, remove todos os comandos do histórico, uma vez que essa VM está em modo escrita permanente:

cat /dev/null > /root/.bash_history
history -c

Por fim, o servidor SQL. Como haveria problemas em operar o servidor dentro do ambiente NetKit, por causa da impermanência dos dados, optou-se por utilizar um servidor remoto: a máquina virtualizadora raul:

  • Servidor: raul, ou 172.18.19.0, ou raul.sj.ifsc.edu.br.
  • Base de dados: ger_<usuário>_wordpress
  • Usuário: <usuário, trocando . por _>
  • Senha: a interface TAP disponibilizada para a rede Matriz - específica por aluno.
Instalação da Aplicação Web

A instalação se baseou fortemente no guia oficial do CMS:

  1. Criação do diretório /var/www no servidor da DMZ, DMZ_Servidor0.
  2. http://br.wordpress.org/ Download da última versão em português do Brasil do CMS.
  3. Configuração do CMS via interface Web: http://<servidor>/blog.
cd Matriz/DMZ_Servidor0
mkdir -p var/www
cd var/www
wget http://br.wordpress.org/wordpress-3.2.1-pt_BR.tar.gz
tar xzf wordpress-3.2.1-pt_BR.tar.gz 
rm wordpress-3.2.1-pt_BR.tar.gz 
mv wordpress blog
find blog -type d -exec chmod 777 {} \;
find blog -type f -exec chmod 666 {} \;

Nota: como os alunos não podem modificar a propriedade dos arquivos, utilizaremos as permissões acima mencionadas; contudo, em ambientes de produção essa prática é totalmente desencorajada.

07/11

11/11

Visão geral de certificação digital. Na prática, a criação de um certificado auto-assinado para o servidor HTTPS (visível a partir do mundo externo do NetKit):

openssl req -new -x509 -days 1460 -nodes -out /etc/ssl/certs/apache2.pem -keyout /etc/ssl/certs/apache2.pem

18/11

O objetivo da aula foi colocar no ar o serviço HTTPS. A solução proposta em sala, vale salientar, foi para os SO GNU/Linux Debian e derivados, como Ubuntu. Para isso, foi necessário ativar o módulo SSL para que haja uma porta a "escutar" na porta 443. Com essa ativação os arquivos que estão no diretório modelo (/etc/apache2/mods-available) são direcionados para um de produção (/etc/apache2/mod-enabled). Vale lembrar que é necessário ter previamente um certificado digital - visto na aula anterior. Uma das definições desse arquivo trata das URLs, ou mais especificamente da porção servidor, vindo a ter virtual hosts específicos, os quais servem para configurar vários nomes: no cabeçalho da camada de aplicação pode ser passado o nome de máquina, dessa forma se pode ter muitos servidores web e essas páginas podem ter muitos nomes no DNS.

A sequência de passos fica portanto assim:

  • Criação de certificado digital, visto na aula anterior.
  • No caso do servidor Web Apache, hoje em sua segunda versão, a ativação do módulo SSL para processar requisições sobre SSL na porta 443/TCP. O recomendado seria utilizar links simbólicos, porém como estamos trabalhando com o ambiente NetKit, será utilizada a cópia dos arquivos (para posterior controle de versão) para evitar uma possível ligação "quebrada".
cd /etc/apache2/
cp -p mod-enabled/ssl* mods-available/
  • Em seguida, a configuração do servidor com SSL. O arquivo /etc/apache2/sites-available/default-ssl será copiado (caso semelhante ao anterior) e modificado apenas o certificado - para se adequar ao primeiro passo:
cd /etc/apache2/
cp -p sites-available sites-enabled/
sed -i s/\tSSLCertificateFile.*/\tSSLCertificateFile /etc/ssl/certs/apache2.pem/g sites-enabled/default-ssl
sed -i s/\tSSLCertificateKeyFile.*/\tSSLCertificateKeyFile /etc/ssl/certs/apache2.pem/g sites-enabled/default-ssl
  • Por último, reiniciar o serviço:
/etc/init.d/apache2 restart

Nota: sobre SSL, boa parte dos navegadores não implementa HTTP Pipelining. Nas versões mais antigas do Internet Explorer (7 e inferiores), inclusive, deve-se forçar o uso do HTTP/1.0.

21/11

Aplicação Web: repositório de arquivos

A aplicação Web Wordpress provê a publicação de arquivos de mídia (PHP. É possível, além da própria ferramenta, utilizar outros mecanismos de transferências de arquivos em ambos os sentidos (cliente e servidor) sem as limitações das linguagens e suas aplicações - seja por razões de segurança ou implementação.

Uma dessas possibilidades é o WebDAV, que expande a gama de métodos HTTP para permitir a publicação de arquivos e manipulação de suas propriedades.

Para complementar a aplicação Wordpress, que provê um blog Tivemos nesse dia um resumo sobre a aula anterior de HTTPS, além de alguns procedimentos de como fazer com que o Apache tenha um sistema de autenticação, para isso foi criado um arquivo no diretório /etc/apache2/.htpasswd com comando htpasswd do Apache. Nesse arquivo foi definido que se tenha um usuário válido.

<graphviz>

digraph Site {

 rankdir=LR
 Cliente [shape=plaintext]
 Blog [shape=Mrecord]
 Repositório [shape=Mrecord]
 Cliente -> Blog [label=HTTP,color=blue,fontcolor=blue]
 Cliente -> Repositório [label=HTTPS,color=red,fontcolor=red]
 Blog -> Repositório [label=URL]

}

</graphviz>

25/11

Atual estado do laboratório NetKit:

Laboratório Firewall DMZ: Servidor LAN: Servidor LAN: estação

Gerência

#!/bin/sh

# Variáveis
TOTAL=$(cat /proc/meminfo |grep ^MemTotal | cut -d : -f 2 | cut -d k -f 1)
LIVRE=$(cat /proc/meminfo |grep ^MemFree | cut -d : -f 2 | cut -d k -f 1)

# Porcentagem
DIVISOR=$(expr ${LIVRE} \* 100)
RESULTADO=$(expr ${DIVISOR} / ${TOTAL})

# Acima de 90% ocupado, ou 10% livre, para o serviço Apache.
if [ "${RESULTADO}" -le "10" ]
then
    # Para o Apache e informa via log a pouca memória disponível.
    /etc/init.d/apache2 stop > /dev/null 2> /dev/null
    logger -p user.info "Serviço Apache parado, memória no limite: apenas ${RESULTADO}% livre."
else
    # Conta quantos processos com o nome "apache" existem
    PROCESSOS=$(pidof apache2 | wc -w)
    #
    # Se o resultado for zero (Apache parado), inicia o serviço.
    if [ "${PROCESSOS}" = "0" ]
    then
        /etc/init.d/apache2 start > /dev/null 2> /dev/null
        logger -p user.info "(Re)Iniciando Apache - ${RESULTADO}% de memória principal disponível..."
    else
        logger -p user.info "Tranquilo, ainda há ${RESULTADO}% de memória principal disponível..."
    fi
fi

# Fim do programa: saída com sucesso.
exit 0

Referências

  1. RITCHIE, D. M. e THOMPSON, K. The UNIX Time-Sharing System. The Bell System Technical Journal. no. 57 parte 2. 1978.
  2. NEMETH, E. et al. UNIX and Linux System Administration Handbook. 4 ed. 2010. ISBN 0131480057.
  3. CHACO, S. Pro Git. Apress. 2009.



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