Khóa luận Xây dựng giải pháp toàn bộ cho hệ thống thư điện tử trên nền tảng hệ điều hành linux

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thế Anh XÂY DỰNG GIẢI PHÁP TOÀN BỘ CHO HỆ THỐNG THƯ ĐIỆN TỬ TRÊN NỀN TẢNG HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin HÀ NỘI - 2007 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ Trần Thế Anh XÂY DỰNG GIẢI PHÁP TOÀN BỘ CHO HỆ THỐNG THƯ ĐIỆN TỬ TRÊN NỀN TẢNG HỆ ĐIỀU HÀNH LINUX KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY Ngành: Công nghệ thông tin Cán bộ hướng dẫn: ThS Nguyễn Nam Hải Cán bộ đồng hướng dẫn: ThS Đoàn Minh Phương HÀ NỘI - 2007 LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành khóa luận tốt nghiệp này, tôi đã nhận được nhiều sự quan tâm giúp đỡ, dạy bảo từ các thầy cô, anh chị và bạn bè tôi. Đầu tiên, tôi xin được gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến thầy Nguyễn Nam Hải, người thầy đã tận tình hướng dẫn tôi trong suốt quá trình thực hiện khóa luận này. Tôi xin được cảm ơn thầy Đoàn Minh Phương, thầy đã tạo điều kiện, cung cấp những tài liệu bổ ích, và chỉ bảo tỉ mỉ cho tôi hoàn thành khóa luận. Tôi cũng xin cảm ơn các anh, chị sinh viên K46, K47 và các bạn bè sinh viên đã động viên, khuyến khích tôi rất nhiều trong suốt quá trình học tập cũng như thực hiện khóa luận này. Mặc dù khóa luận được hoàn thành với tất cả tinh thần trách nhiệm, nghiêm túc và cố gắng hết mình, nhưng với kinh nghiệm, kiến thức và khả năng của bản thân còn hạn chế, nên khóa luận không tránh khỏi những thiếu sót, vì vậy tôi rất mong nhận được sự quan tâm, chia sẻ và góp ý của thầy cô, bạn bè để có thể hoàn thiện khóa luận này tốt hơn. i Hà Nội, ngày 20 tháng 5 năm 2007 Sinh viên Trần Thế Anh TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN Ngày nay, thư điện tử đã trở thành một dịch vụ rất phổ biến trên toàn thế giới. Tại Việt Nam, đa số các trường học, cơ quan, đơn vị trong cả nước cũng đã triển khai một hệ thống thư điện tử riêng cho mình. Tuy nhiên, đa số đó đều là các sản phẩm thương mại rất đắt tiền được bẻ khóa hoặc các sản phẩm mã nguồn đóng chạy trên nền Windows. Vì vậy, khóa luận này tập trung nghiên cứu các kiến thức cơ bản về hệ thống thư điện tử, từ đó đề xuất một sản phẩm mã nguồn mở là Qmail để triển khai cho các cơ quan, trường học, đơn vị tại Việt Nam với chi phí rất thấp. Vì bản thân Qmail chỉ là một máy chủ gửi/nhận thư nên để đáp ứng được các yêu cầu và đảm bảo an toàn cho một hệ thống thư điện tử, khóa luận cũng nghiên cứu và tích hợp các thành phần khác như LDAP, POP3, Webmail, Qmail-Scanner… Bên cạnh đó, khóa luận còn tìm hiểu về khái niệm thư rác, một số kỹ thuật chống thư rác và cài đặt các kỹ thuật đó với Qmail nhằm góp phần giải quyết “vấn nạn” thư rác hiện nay. Kết quả khóa luận là một bộ cài đặt hệ thống thư điện tử với các chức năng cơ bản và một số thành phần tích hợp thêm. Bộ cài đặt được phân phối cho các đơn vị, doanh nghiệp hoặc người dùng đơn lẻ sử dụng, tùy biến cũng như phát triển miễn phí. ii MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN.............................................................. ................................i TÓM TẮT NỘI DUNG KHÓA LUẬN........................................ ...............ii MỤC LỤC.............................................................................................. ....iii DANH SÁCH THUẬT NGỮ........................................................ .............vi BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT.................................................... ................vii MỞ ĐẦU....................................................................................... ..............1 Chương 1. QMAIL................................................................ .......................3 1.1. Tổng quan về hệ thống thư điện tử.................................................... .3 1.1.1. Thư điện tử và nhu cầu sử dụng thư điện tử hiện nay.................3 1.1.2. Cấu trúc hệ thống thư điện tử............................................. .........5 1.1.3. Cách thức hoạt động hệ thống thư điện tử................................. ..7 1.1.4. Những giao thức hay gặp trong truyền/nhận thư điện tử.............8 1.1.5. Đánh giá hệ thống thư điện tử........................................ .............9 1.1.6. Giải pháp với hệ điều hành Linux............................ .................10 1.2. Qmail ( ................11 1.2.1. Giới thiệu....................................................... ..........................11 1.2.2. Giấy phép sử dụng Qmail.......................... ...............................14 1.2.3. Tính ưu việt của Qmail............................. ................................14 1.2.4. Tính năng............................................................... ...................19 1.2.5. Bổ sung cần thiết................................................................... ....20 1.3. Các thành phần kết hợp với Qmail............................................ .......22 1.3.1. Hệ điều hành Fedora ( 1.3.2. Máy chủ xác thực LDAP server ( 1.3.3. Squirrelmail ( 1.3.4. Máy chủ web Apache Server ( iii 1.3.5. Hệ quản trị cơ sở dữ liệu MySQL ( 1.3.6. Máy chủ POP3/IMAP dovecot ( 1.3.7. Qmail-Scanner ( 1.3.8. Daemon Tools & TCP Server......................................... ...........25 Chương 2. THƯ RÁC VÀ CÁC KỸ THUẬT LỌC THƯ RÁC.................27 2.1. Thư rác..................................................................................... ........27 2.1.1. Đặc điểm của thư rác................................ ................................27 2.1.2. Các đặc trưng của thư rác...................................................... ....28 2.2. Các biện pháp loại bỏ thư rác...................................................... .....30 2.2.1. Danh sách tên miền đen (DNS-based Blackhole Lists).............32 2.2.2. Lọc thư rác dựa theo chuẩn SMTP..................................... .......33 2.2.3. Danh sách xám (Greylisting).................... ................................35 2.2.4. Lọc dựa vào checksum (kiểm tra tổng).....................................36 2.2.5. Chứng thực và danh tiếng............................... ..........................37 2.2.6. Lọc thư rác dựa vào nội dung................................................. ...37 2.2.7. Danh sách SURBL....................................................... .............39 2.2.8. Lọc thư rác dựa vào thống kê.......................................... ..........39 2.2.9. Bộ lọc Bayesian............................................... .........................40 2.2.10. Lọc thư rác bằng ước lượng.............................. ......................41 2.3. Một số cài đặt thực tế............................................................. ..........41 2.3.1. Spam Assassin ( 2.3.2. Chống thư rác đối với người dùng cuối.................................. ...43 Chương 3. ĐÓNG GÓI CÀI ĐẶT................................................. .............45 3.1. Cài đặt và cấu hình Ldap................................ .................................46 3.2. Cài đặt và cấu hình Qmail........................................................ ........48 3.3. Cài đặt và cấu hình Dovecot (IMAP/POP3 server)..........................49 3.4. Cài đặt và cấu hình Squirrelmail......................................... .............50 iv 3.5. Cài đặt và cấu hình SpamAssassin........................................ ...........54 Chương 4. KẾT QUẢ CÀI ĐẶT.......................................... ......................58 4.1. Đáp ứng các chức năng gửi/nhận thư điện tử......................... ..........58 4.2. Máy chủ hỗ trợ giao thức SMTP AUTH với TLS............................59 4.3. Máy chủ hỗ trợ phương pháp lọc thư rác dựa vào DNS...................62 4.4. Máy chủ hỗ trợ phương pháp lọc thư rác dựa vào nội dung.............62 4.5. Máy chủ hỗ trợ phương pháp lọc thư rác sử dụng bộ lọc BayesSpam64 4.6. Đánh giá chung.............................................................. ..................66 KẾT LUẬN.................................................................... ...........................67 TÀI LIỆU THAM KHẢO........................................ .................................68 WEBSITE THAM KHẢO.......................................................... ...............68 v DANH SÁCH THUẬT NGỮ Linux: Hệ điều hành dẫn xuất từ Unix, là sản phẩm Mã nguồn mở Linux Distribution (Distro): Bản phân phối của hệ điều hành Linux Mail/Email: Thư điện tử, thông điệp điện tử Spam/Smail mail: Thư rác Advertisement Mail: Thư quảng cáo Malicious Mail: Thư độc hại Chain Mail: Thư dây chuyền Server: Máy chủ Mail server: Máy chủ thư điện tử Client: Máy khách Virus: Chương trình máy tính có gây hại. Account: Tài khoản Mail Relay: Chuyển tiếp thư Mail List/Mailing-list: Danh sách thư Virtual Domain: Tên miền ảo Proxy: Máy chủ trung gian vi BẢNG KÝ HIỆU VIẾT TẮT Ký hiệu Diễn giải Dịch nghĩa DNS Domain Name System Hệ thống tên miền DNSBL DNS-based Blackhole List Danh sách tên miền đen Email Electronic Mail Thư điện tử FQDN Fully Qualified Domain Name Tên miền bị hạn chế GNU GNU’s Not Unix Tên tổ chức Mã nguồn mở nổi tiếng GPL General Public License Giấy phép công cộng IMAP Internet Message Access Protocol Giao thức nhận thư Internet ISP Internet Service Provider Nhà cung cấp dịch vụ Internet MDA Mail Delivery Agent Thành phần phân phối thư MIME Multipurpose Internet Mail Extensions Định dạng mở rộng thư MTA Mail Transfer Agent Thành phần truyền thư MUA Mail User Agent Thành phần tương tác người dùng MX Mail Exchange Bản ghi tới máy chủ thư điện tử của máy chủ DNS POP Post Office Protocol Giao thức nhận thư POP RPM RPM Package Manager Chương trình quản lý gói tin RPM SMTP Simple Mail Transfer Protocol Giao thức gửi thư đơn giản vii MỞ ĐẦU Theo thống kê, trên hệ thống mạng toàn cầu mỗi ngày có hàng tỷ USD giao dịch thương mại được thực hiện (ước khoảng 2 ngàn tỷ USD giao dịch thương mại trực tuyến mỗi năm). Một trong số những phương tiện được sử dụng để giao dịch nhiều nhất đó là các hệ thống thư tín điện tử mà nổi bật trong đó là Google với Gmail, Yahoo với Yahoo Mail… Tuy nhiên, chính số lượng giao dịch, khối lượng hàng hoá và tiền bạc khổng lồ đang được lưu chuyển trên không gian mạng lại là nguyên nhân xâu xa dẫn đến nạn thư rác (spam) ngày nay. Theo dự đoán của công ty nghiên cứu Radicati Group (California, Mỹ), năm 2007 sẽ có khoảng 50 tỉ email là thư rác điện tử xuất hiện/ngày, làm tiêu tốn 200 tỉ USD/năm, gây thiệt hại lớn cho cộng đồng sử dụng mạng toàn cầu. Tại Việt Nam, hầu hết các cơ quan, trường học, đơn vị hay doanh nghiệp đều đã có hệ thống máy tính riêng và triển khai dịch vụ thư tín điện tử trên hệ thống máy tính đó. Tuy nhiên, theo thống kê, đa số các đơn vị đều dùng những phiên bản đã bẻ khóa của các sản phẩm phần mềm thương mại như MDaemon, Microsoft Exchange…Hoặc một số đơn vị sử dụng các sản phẩm giá rẻ nhưng lại có hiệu năng không tốt như Kerio Mail Server, Surge Mail Server… Lấy ví dụ như Đại học Quốc Gia ( Đại học Bách Khoa Hà Nội ( hay Sở Giáo dục & Đào tạo Hà Nội ( đều sử dụng một phiên bản đã bẻ khóa của phần mềm MDaemon. Việc này gây nhiều cản trở đối với sự phát triển công nghệ thông tin trong nước, đồng thời đó cũng là sự lãng phí lớn vì MDaemon buộc phải chạy trên nền hệ điều hành Windows và kèm theo các phần mềm thương mại có phí khác. Hơn nữa, khi sử dụng các phầm mềm thương mại (thường là mã nguồn đóng và chạy trên nền hệ điều hành Windows), các tính năng và khả năng tùy biến thường bị hạn chế rất nhiều. Người quản trị không thể tích hợp các thành phần bổ sung khác nhằm đáp ứng một số nhu cầu mới phát sinh vào một hệ thống sử dụng các sản phẩm thương mại. Trước nhu cầu và thực tế đó, khóa luận đã được thực hiện với các mục đích: - Giải quyết nhu cầu về một hệ thống thư điện tử chi phí thấp, có khả năng tùy biến cao với các thành phần là sản phẩm mã nguồn mở dành cho các đơn vị, cơ quan, trường học tại Việt Nam. - Cung cấp các dịch vụ, chức năng cơ bản và mở rộng của hệ thống thư điện tử với nền tảng là Qmail. 1 - Cung cấp một số kỹ thuật lọc thư rác hiệu quả cho hệ thống thư điện tử nhằm đảm bảo và nâng cao tính an toàn, ổn định của hệ thống. Nội dung của khóa luận bao gồm: - Nghiên cứu về cấu trúc và các thành phần cơ bản của một hệ thống thư điện tử. - Xem xét các MTA mã nguồn mở phổ biết hiện nay, từ đó lựa chọn ra Qmail (là một sản phẩm mã nguồn mở với nhiều ưu điểm nổi trội) để nghiên cứu sâu hơn và đóng gói. - Nghiên cứu và tích hợp các thành phần chức năng của hệ thống thư điện tử vào Qmail như: LDAP, POP3, IMAP, Webmail, Qmail-Scanner… - Ngoài ra, khóa luận đi sâu tìm hiểu về thư rác, nên sẽ đề cập nhiều đến một số kỹ thuật lọc và chống thư rác và ứng dụng cài đặt vào Qmail. 2 Chương 1.QMAIL 1.1.Tổng quan về hệ thống thư điện tử 1.1.1.Thư điện tử và nhu cầu sử dụng thư điện tử hiện nay Thư điện tử là một phương thức gửi và nhận thông tin qua các hệ thống giao tiếp điện tử. Được ra đời từ những năm 1970, trong thời kỳ đầu quá trình gửi và nhận thư điện tử diễn ra rất đơn giản, thường chỉ là chuyển các tệp tin giữa các hệ thống máy chủ lớn với nhau. Chỉ về sau này, khi mạng toàn cầu (Internet) phát triển mạnh mẽ và ngày càng phức tạp, nhiều công cụ tiên tiến mới được viết ra như Sendmail (năm 1980) để thực hiện việc gửi và nhận thư thông qua nhiều loại mạng khác nhau. Thư điện tử là một phương tiện truyền thông tin rất nhanh chóng và tiện lợi. Thông tin truyền đi có thể được truyền ở dạng mã hoá hoặc dạng thông thường. Một bức thư điện tử được gửi đi có thể đi qua rất nhiều máy chủ khác nhau trên mạng Internet và cuối cùng đến được một hay nhiều máy người nhận cùng lúc chỉ trong vòng vài chục giây. Có hai kiểu định dạng nội dung thư điện tử phổ biến được sử dụng rộng rãi nhất đó là dạng văn bản thô (Plain Text) và dạng siêu văn bản (HTML). Kiểu văn bản thô cho phép người sử dụng có thể đọc được nội dung của thư thoải mái mà không gặp vấn đề gì. Trong khi đó, muốn sử dụng được kiểu siêu văn bản, người dùng cần có hệ thống hỗ trợ kiểu này. Ưu điểm của định dạng kiểu siêu văn bản là cho phép người dùng chèn thêm những liên kết và hình ảnh vào bức thư, trình bày thư tự nhiên và có thể thay đổi được các kiểu chữ. Ngoài ra, thư điện tử ngày nay còn cho phép gửi nhận hình ảnh, âm thanh, đa phương tiện hết sức sống động tương thích với định dạng siêu văn bản. Thông thường, mỗi thư dạng siêu văn bản đều có một bản sao chép dạng văn bản thô (được sinh tự động) để giải quyết vấn đề tương thích. Đặc điểm của thư điện tử khi so sánh với bưu chính thông thường Thay vì viết thư bằng giấy mực và bút thì người gửi chỉ cần gõ chữ từ bàn phím của máy tính và biết dùng một phần mềm thư điện tử (email program). Lá thư được gửi trên hệ thống bưu chính là vật liệu không cần máy nhận hay máy gửi. Trong khi đó, nếu gửi thư điện tử, chỉ có các tín hiệu điện mã hoá nội dung bức thư điện tử được truyền đi đến máy nhận. Do đó, chỉ có nội dung hay cách trình bày lá thư điện tử là được bảo toàn. Trong khi đó, dùng đường 3 bưu điện người ta có thể gửi đi các vật liệu hàm chứa thêm nội dung hay ý nghĩa khác. Điều này có thể rất quan trọng đối với nhiều người. Vận tốc truyền thư điện tử chỉ vài giây đến vài phút và chi phí rất nhỏ không đáng kể so với gửi qua đường bưu điện. Dùng thư điện tử thì bất kỳ lúc nào cũng có thể mở phần mềm thư điện tử ra đọc nên tiện lợi hơn là việc phải bỏ thư ở các thùng thư. Đồng thời, vì mỗi người dùng thư đều phải nhập mật khẩu vào máy nên thư điện tử sẽ khó bị người ở chung đọc lén so với thư gửi bưu điện. Nhưng ngược lại, các tay tin tặc xa lạ có thể xâm nhập vào hệ thống thư điện tử của cá nhân nếu như các mật mã hay các hệ thống an toàn phần mềm bị bẻ gãy. Khối lượng gửi và nhận thư điện tử có thể nhiều hơn thư bưu điện rất nhiều lần. Đối với các dịch vụ thư điện tử mới thì dung lượng có thể lên đến hàng Gbyte như dịch vụ của Gmail chẳng hạn, hay nhiều hơn. Số thư có thể dự trữ trong dung lượng này tương đương với vài bộ tự điển bách khoa. Các trường hợp thư phá hoại trên hệ thống bưu điện (như là thư có bột antrax, thư bom, ...) rất hiếm có nhưng có thể gây thương vong. Ngược lại, hệ thống thư điện tử, không thể gây thương tích mà thường rất phải đương đầu với nhiều vấn nạn như virus máy tính, các thư rác (spam mail), các thư quảng cáo (advertisement mail) và các thư khiêu dụ tình dục (pornography mail), đặc biệt là cho trẻ em, thì lại rất nhiều. Đối với các loại thư độc hại (malicious mail) này người dùng cần phải cài đặt thêm các tiện ích hay chức năng lọc (sẵn có trong phần mềm hay phải mua thêm) để giảm trừ. Tuy nhiên, một điều chắc chắn là không có công cụ phần mềm nào là tuyệt hảo. Các dạng thư dây chuyền (chain mail) trong đó người nhận lại chuyển đi nội dung lá thư cho một hay nghiều người khác thường cũng phổ biến trong cả hai hệ thống bưu chính và thư điện tử. Khả năng ảnh hưởng về thông tin của hai loại này là tương đương mặc dù thư điện tử dây chuyền có nhiều xác suất gây nhiễm virus máy tính. Hộp thư là nơi cất giữ các thư từ với địa chỉ hẳn hoi. Tương tự, trong hệ thống thư điện tử, thì hộp thư này tương đương với phần dữ liệu chứa nội dung các thư điện tử cộng vói điạ chỉ của người chủ thư điện tử. Điểm khác biệt ở đây là hộp thư điện tử sẽ có nhiều chức năng hơn là việc xoá bỏ các thư cũ. Mỗi người có thể có một hay nhiều địa chỉ thư điện tử (và phải được đăng 4 ký qua một hệ thống nào đó). Mỗi hộp thư sẽ có một địa chỉ phân biệt không bao giờ trùng với địa chỉ thư điện tử khác. Như vậy có thể hoàn toàn không nhầm lẫn khi dùng danh từ hộp thư điện tử hay hòm thư điện tử (email account) để chỉ một phần mềm thư điện tử đã được đăng kí dùng để nhận và gửi thư cho một cá nhân. Do có nhiều ưu điểm vượt trội, thư điện tử ngày càng phổ biến và được sử dụng rộng rãi hơn trong đời sống hằng ngày. Thư điện tử được sử dụng trong nhiều mục đích: liên lạc gia đình, học tập, công việc, nghiên cứu, chính trị, quân sự ... Cho đến hiện nay, số lượng các đơn vị, các trường đại học tại Việt Nam có triển khai một hệ thống thư điện tử là rất ít. Đa số các đơn vị đều sử dụng các dịch vụ thư điện tử miễn phí hoặc thuê lại từ một nhà cung cấp dịch vụ trên thị trường. Việc sử dụng các hệ thống thư miễn phí là không đồng bộ, không ổn định và khó kiểm soát, đôi khi còn không đảm bảo an toàn trong sử dụng. Hay với việc thuê hoặc mua lại một hệ thống thư điện tử trên thị trường là một sự lãng phí vì các hệ thống đó thường rất lớn nhằm phục vụ cho những đơn vị lớn, đa đơn vị sử dụng với các phần mềm thương mại có giá rất đắt. Ngày nay, trong các đơn vị, trường đại học hay bất cứ cơ quan nào đều đã được trang bị một hệ thống máy tính phục vụ mục đích phổ cập công nghệ thông tin toàn quốc. Hoàn toàn có thể tận dụng các thiết phần cứng có sẵn đó để triển khai một hệ thống thư nhỏ gọn, phù hợp với đơn vị và vẫn đảm bảo các chức năng của một hệ thống thư điện tử. 1.1.2.Cấu trúc hệ thống thư điện tử Hệ thống Mail Server là một hệ thống tổng thể bao gồm nhiều thành phần hoạt động tương tác với nhau. Mỗi thành phần bản thân phục vụ các dịch vụ khác nhau, nhưng đồng thời các kết quả lại được đưa đến các thành phần khác để xử lý tiếp theo. Dưới đây là mô hình của hệ thống Mail Server và sự tương tác giữa các thành phần bên trong: Mail User Agent (MUA): Trình tương tác với người dùng, soạn thảo, gửi hoặc nhận e-mail SMTP Server: gọi là Mail Transfer Agent (MTA). SMTP server sử dụng để chuyển e-mail từ người gửi đến Mail Server chứa hộp thư, dùng giao thức SMTP. 5 POP3/IMAP Server: Gọi là Mail Delivery Agent (MDA), lưu các thư nhận được vào hệ thống và khi cần người dùng sử dụng chương trình mail client lấy các thư này về máy tính để đọc. Chương trình mail client giao tiếp với POP/IMAP server dựa trên giao thức POP3/IMAP. Thông thường mail server hỗ trợ cả hai giao thức SMTP và POP3, còn IMAP thì ít hơn. Hình 1.Cấu trúc hệ thống thư điện tử