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Packetbeatの基礎から、IoTデバイス異常検知への応用まで

Satoyuki Tsukano
Satoyuki Tsukano
Satoyuki TsukanoQuantum Computer Programmer, Software Engineer at The University of Tokyo

第20回Elasticsearch勉強会 Packetbeatの基礎から、IoTデバイス異常検知への応用まで

Packetbeatの基礎から、IoTデバイス異常検知への応用まで

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Packetbeatの基礎から、
IoTデバイス異常検知への応用まで
2017-07-31
Acroquest Technology
束野 仁政(つかの さとゆき)
第20回Elasticsearch勉強会
自己紹介
• 束野仁政(Acroquest Technology株式会社)
• 活動
1. ネットワーク監視システム
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2
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Elasticsearch勉強会の
発表資料まとめページ
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• Elasticsearch社のパートナー
http://www.acroquest.co.jp/elastic/
• Elasticテクニカルワークショップ
https://info.elastic.co/japan-technical-workshop.html
• 会社を元気にする51の「仕組み」
日本実業出版社
 社員が長く気持ちよく働ける会社のユニークな「仕組み」
• Java本格入門
~モダンスタイルによる基礎から
オブジェクト指向・実用ライブラリまで
技術評論社
 現場で使える実践的な内容が詰まっています
Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved.
3
目次
1. Packetbeatとは?
2. Packetbeatの主な機能
① Network device
② Transaction protocols
③ Processors
④ Outputs
⑤ Logging
3. ユースケース・実践例
① パケットが流れて1秒で検索したい
② 送信元IPアドレスによる独自パラメータ付与
③ IoTデバイスの異常検知
Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved.
4
1. Packetとは?
Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved.
5
Packetbeatとは?
参考:Packetbeat公式ページ(https://www.elastic.co/products/beats/packetbeat)
1. Packetbeatとは?
Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved.
6
Packetbeat is
Lightweight Shipper for
Network Data
Beats Platformのひとつ
ネットワークパケット解析し、Elasticsearch等に送信
Go言語で記述されており、軽量に動作する
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Packetbeatの基礎から、IoTデバイス異常検知への応用まで

  • 2. 自己紹介 • 束野仁政(Acroquest Technology株式会社) • 活動 1. ネットワーク監視システム 2. 分散処理・ビッグデータ関連システム (Hadoop, Storm, Spark, Flink, etc.) 3. Elasticsearch関連システム • @snuffkin Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 2 http://qiita.com/snuffkin/items/19b33797b8b5f828b1b6 Elasticsearch勉強会の 発表資料まとめページ
  • 3. Acroquest Technology • Elasticsearch社のパートナー http://www.acroquest.co.jp/elastic/ • Elasticテクニカルワークショップ https://info.elastic.co/japan-technical-workshop.html • 会社を元気にする51の「仕組み」 日本実業出版社  社員が長く気持ちよく働ける会社のユニークな「仕組み」 • Java本格入門 ~モダンスタイルによる基礎から オブジェクト指向・実用ライブラリまで 技術評論社  現場で使える実践的な内容が詰まっています Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 3
  • 4. 目次 1. Packetbeatとは? 2. Packetbeatの主な機能 ① Network device ② Transaction protocols ③ Processors ④ Outputs ⑤ Logging 3. ユースケース・実践例 ① パケットが流れて1秒で検索したい ② 送信元IPアドレスによる独自パラメータ付与 ③ IoTデバイスの異常検知 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 4
  • 5. 1. Packetとは? Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 5 Packetbeatとは? 参考:Packetbeat公式ページ(https://www.elastic.co/products/beats/packetbeat)
  • 6. 1. Packetbeatとは? Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 6 Packetbeat is Lightweight Shipper for Network Data Beats Platformのひとつ ネットワークパケット解析し、Elasticsearch等に送信 Go言語で記述されており、軽量に動作する
  • 7. 1. Packetbeatとは? Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 7 Packetbeatを使ったシステム構成の例 送信元機器 モニタ 送信先機器 ①解析した情報の送信 ②蓄積、可視化 httpなど httpなど
  • 8. 1. Packetbeatとは? Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 8 Packetbeatの機能構成イメージ Network device OutputsProcessors Transaction protocols Logging Elasticsearch Packetbeat ④ ① ② ③ 堅牢にするなら Kafka等を挟む ネットワークインタフェースから情報を取得するため、 ループバックアドレスの通信状況は取得できない
  • 9. 1. Packetbeatとは? Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 9 取得できる主な内容 1. 送信元IPアドレス/ポート 2. 送信先IPアドレス/ポート 3. 送信/受信バイト数 4. プロトコル名 5. 応答時間(HTTPなど) 取得可能な項目: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/mast er/exported-fields.html
  • 10. 2. Packetbeatの主な機能 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 10 Packetbeatの主な機能 設定ファイルをベースに Packetbeatの主な機能を紹介します
  • 11. 2. Packetbeatの主な機能 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 11 Packetbeatの機能を知るには、 1. 全体像は「packetbeat.full.yml」を見ると良い これを「packetbeat.yml」にリネームし、 それを元に設定変更するのがオススメ https://github.com/elastic/beats/blob/v5.5.0/packetbeat/packetbeat.full.yml 2. 詳細はPacketbeat Referenceで分かる https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/index.html
  • 12. 2-1. Network device Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 12 【必須】インタフェース指定 インタフェースのdevice id(Packetbeatの概念)を確認 packetbeat -devices packetbeat.interfaces.device: eth0 packetbeat.yml コマンドライン packetbeat.full.ymlにdevice idを設定(例:id=eth0) 「any」を指定すれば全deviceを監視可能 インタフェースを通過しない通信は取得できない ESPacketbeat
  • 13. 2-1. Network device Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 13 snifferモジュール指定 snifferに利用するモジュールを指定 packetbeat.interfaces.type: pcap packetbeat.yml packetbeat.full.ymlにIDを設定(例:device id=0) 1. pcap デフォルト。多くのOSで動作する。 2. af_packet pcapより高速。Linux固有。 3. pf_ring 最高速。Kernel moduleが必要。 ESPacketbeat
  • 14. 2-1. Network device Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 14 memory bufferのサイズ指定 shared memory bufferに利用するサイズを指定 単位はMB packetbeat.interfaces.buffer_size_mb: 30 packetbeat.yml 1. デフォルト値は30MB 2. 多いほど、メモリに蓄積できる 3. メモリを利用するケースでチューニング (HTTPのように応答を待つケースなど) ESPacketbeat
  • 15. 2-1. Network device Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 15 BPF指定 Berkeley Packet Filter (BPF)を指定 packetbeat.interfaces.bpf_filter: packetbeat.yml 1. デフォルトはフィルタなし 2. IPアドレスやポート番号を絞ることができる 3. 後で説明するProcessorsより、 ここでフィルタする方が負荷が軽いと思われる 詳細: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/current/configuration- interfaces.html#_bpf_filter ESPacketbeat
  • 16. 2-2. Transaction protocols Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 16 対応プロトコル・アプリケーション 1. ICMP 2. AMQP 3. Cassandra 4. DNS 5. HTTP →次ページで説明 6. Memcache 7. Mysql 8. PostgreSQL 9. Redis 10. Thrift-RPC 11. MongoDB 12. NFS デフォルトはenable 設定をコメントアウトしても無効にならないため、 不要なら明示的に disable にする 例: ICMP情報の取得を無効にする場合 packetbeat.protocols.icmp: enabled: false packetbeat.yml ESPacketbeat
  • 17. 2-2. Transaction protocols Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 17 HTTP指定 次のブロックに設定 packetbeat.protocols.http: packetbeat.yml HTTPの要求/応答単位で情報を取得し、 Elasticsearchの1ドキュメントとして蓄積 詳細: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/current/configuration- protocols.html#_http_configuration_options ESPacketbeat
  • 18. 2-2. Transaction protocols Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 18 HTTP設定 詳細な設定項目(抜粋) No. 設定項目 デフォルト値 内容 1 ports [80, 8080, 8000, 5000, 8002] HTTPを監視するポート 2 real_ip_header なし 送信元IPがIPヘッダでなく、HTTP ヘッダに含まれるときに設定する。 “X-Forwarded-For”など。 3 send_request false 要求の生情報を取得するか 4 send_response false 応答の生情報を取得するか 5 transaction_timeout 10s 要求と応答を紐づける処理のタイ ムアウト時間 ESPacketbeat
  • 19. 2-3. Processors Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 19 Processors指定 Packetbeat内でフィルタしたり、パラメータ追加できる 次のブロックに設定 processors: packetbeat.yml 詳細: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/current/configuration- processors.html ESPacketbeat
  • 20. 2-3. Processors Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 20 Processors指定 例: “http.code”が200のときにイベントを破棄する processors: - drop_event: when: equals: http.code: 200 packetbeat.yml ESPacketbeat
  • 21. 2-3. Processors Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 21 Processors設定 詳細な設定項目 No. プロセッサ 内容 1 add_cloud_metadata クラウドサービスを利用している場合に、 instance_idなどを付与する。 2 decode_json_fields JSON文字列を、フィールドにパースする。 3 drop_event イベントを破棄する。 4 drop_fields 指定したフィールドを削除する。 (ブラックリスト) 5 include_fields 指定したフィールドを残し、他は削除する。 (ホワイトリスト) ESPacketbeat
  • 22. 2-4. Outputs Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 22 標準で対応しているアウトプット先 1. Elasticsearch →次ページで説明 2. Logstash 3. Kafka 4. Redis 5. File 6. Console ESPacketbeat
  • 23. 2-4. Outputs Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 23 Outputs - Elasticsearch設定 次のブロックに設定 詳細: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/current/elasticsearch- output.html output.elasticsearch: packetbeat.yml ESPacketbeat
  • 24. 2-4. Outputs Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 24 Outputs - Elasticsearch設定 詳細な設定項目(抜粋) No. 設定項目 デフォルト値 内容 1 hosts ["localhost:9200"] 送信先のElasticsearchを指定。 2 index "packetbeat- %{+yyyy.MM.dd}" インデックスを指定する。日付インデッ クスも利用可能。 3 pipeline なし Elasticsearchのパイプライン(Ingest Nodeで実行される)を指定。 4 bulk_max_size 50 バルク送信の最大数を指定。 5 flush_interval 1s Elasticsearchに情報を送信する間隔 を指定する。単位はmsも利用可能。 ESPacketbeat
  • 25. 2-5. Logging Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 25 Logging指定 設定例 logging.level: info # critical, error, warning, info, debug logging.to_files: true logging.to_syslog: false logging.files: path: /var/log/packetbeat name: packetbeat rotateeverybytes: 10485760 # = 10MB keepfiles: 7 packetbeat.yml 詳細: https://www.elastic.co/guide/en/beats/packetbeat/current/configuration- logging.html ESPacketbeat
  • 26. 3. ユースケース・実践例 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 26 ユースケース・実践例
  • 27. 3-1. パケットが流れて1秒で検索したい Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 27 ユースケース例: Packetbeatにパケットが流れて 1秒以内にElasticsearchで 検索できるようにしたい
  • 28. 3-1. パケットが流れて1秒で検索したい Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 28 時間がかかる要素を 短縮する Network device OutputsProcessors Transaction protocols Logging Elasticsearch Packetbeat ④ ① ② ③ どこか?
  • 29. 3-1. パケットが流れて1秒で検索したい Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 29 時間がかかる要素を 短縮する Network device OutputsProcessors Transaction protocols Logging Elasticsearch Packetbeat ④ ① ② ③ Elasticsearchが受信しても インデクシングされなければ 検索できない index.refresh_interval 5000ms→100ms Packetbeatが受信しても Elasticsearchに送信しなければ 検索できない flush_interval 1s→100msに変更 intervalを短くするとCPU負荷が 上がる点はトレードオフ
  • 30. 3-2. IPアドレスによる独自パラメータ付与 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 30 ユースケース例: 送信元IPアドレスを見て、 独自パラメータを付与したい
  • 32. 3-2. IPアドレスによる独自パラメータ付与 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 32 独自設定を読み、パラメータを付与するケース  Elasticsearch側のIngest Node Pluginで付与 Ingest NodePacketbeat Elasticsearch 設定ファイル ④ ① ② ③ Pluginを実装
  • 33. 3-2. IPアドレスによる独自パラメータ付与 1. まず、標準機能での実現を検討する https://www.elastic.co/guide/en/elasticsearch/reference/current/ing est-processors.html 標準機能の例: ① 値が固定のフィールドの追加 ② フィールド名の変更 ③ フィールドの削除 ④ 簡易なパース処理 2. 1ドキュメント内に完結した処理 フィールドの追加・変更・削除など  他のドキュメントにはアクセスできません Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 33
  • 34. 3-2. IPアドレスによる独自パラメータ付与 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 34 Ingest Node Pluginの実装イメージ(初期化などは略) a_field(文字列)の末尾に「add」を付与したものをb_fieldに設定する例 public class MyProcessor extends AbstractProcessor { @Override public void execute(IngestDocument document) throws Exception { if ((document.hasField("a_field") == true)) { String value = document.getFieldValue("a_field", String.class); document.setFieldValue("b_field", value + "add"); } } } MyProcessor.java 1. 引数に渡ってくるドキュメントを編集することができる 2. ドキュメント毎にexecute が1度呼び出される 3. getFieldValueの引数に存在しないフィールドを指定する例外が発生する
  • 35. 3-3. IoTデバイスの異常検知 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 35 ユースケース例: IoTデバイスのセキュリティが 世の中で問題となっている 自社のデバイスに問題ないか 異常検知したい
  • 36. 3-3. IoTデバイスの異常検知 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 36 SORACOM Junction と連携し、セキュアな環境でパケット解析が可能になります。 これにより、IoTデバイスの動作不良や不正通信などの異常をリアルタイムで 検知することができます。 Torrentio Flow for Packet Analytics デバイス 基地局 お客様のサーバ セキュアな パケット転送 • パケット解析 • 機械学習 キャリア 不正通信検知 デバイスの 異常検知 通知 Junction http://www.site.torrentio.tech/torrentio/torrentio-flow/ Torrentio Flow(弊社提供のサービス) Packetbeat X-Pack ML GRE対応
  • 37. 3-3. IoTデバイスの異常検知 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 37 パケットのフローを 分かりやすく可視化。 プロトコルやデータの流 れを簡単に把握。 SIM データ送信先 通信内容一覧 利用しているSIMに対して、通信の内容を可視化します。 どのSIMから、どのようにデータを送信しているかが一目で分かります。
  • 38. 3-3. IoTデバイスの異常検知 Copyright © Acroquest Technology Co., Ltd. All rights reserved. 38 SORAOM SIMグループ毎で、ジョブを設定・実行します。 自動的にパターンを分析して、異常が検知されると、通知を行います。 異常検知の結果を可視化。 異常があったところが、 カラーで表示される。 簡単な設定だけで、 異常検知のジョブを 設定。 SIM 分析データ値

Editor's Notes

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