CHƯƠNG 01 Thiết Kế và Triển Khai VPN q Giảng Viên : Ths.Nguyễn Duy q Email : duyn@uit.edu.vn
GV : Nguyễn Duy 1
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các thành phần của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 2
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các thành phần của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 3
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q VPN là gì ?
q Những lợi ích của VPN
q Những yêu cầu của VPN
GV : Nguyễn Duy 4
VPN là gì ?
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q VPN là từ viết tắt Virtual Private Network
Ø Virtual ?
Ø Private ?
Ø Network ?
q Phân biệt Private Network với Virtual Private
Network
GV : Nguyễn Duy 5
Những lợi ích của VPN
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q Bảo mật dữ liệu trên mạng WAN
Ø Sử dụng kĩ thuật Tunneling để truyền dữ liệu
Ø Tăng cường bảo mật với các phương pháp
mã hóa, xác thực và ủy quyền
q Giảm chi phí thiết lập
Ø VPN có giá thành thấp hơn ISDN, ATM và
Frame Relay
GV : Nguyễn Duy 6
Những lợi ích của VPN
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q Giảm chi phí vận hành
Ø Nhân công
Ø Chi phí chi trả cho ISP hàng tháng để duy trì
q Nâng cao kết nối
Ø Kết nối mọi nơi và mọi lúc
q Nâng cấp dễ dàng
GV : Nguyễn Duy 7
Những yêu cầu của VPN
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q Tính an toàn
Ø Theo dõi hoạt động của User VPN
Ø Phân vùng hoạt động của User VPN
Ø Tách biệt User VPN với User trong Domain
Ø …
q Tính sẵn sàng và sự tin cậy
Ø Độ sẵn sàng phụ thuộc chủ yếu vào ISP
GV : Nguyễn Duy 8
Những yêu cầu của VPN
Chương 1 : Giới thiệu VPN
q Chất lượng dịch vụ
Ø Latency
Ø Throughput
q Cam kết của nhà cung cấp dịch vụ
GV : Nguyễn Duy 9
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các vấn đề chính của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 10
Các thành phần của VPN
q Qui trình hoạt động của VPN
q Các thành phần của VPN
q Mô hình hoạt động của VPN
GV : Nguyễn Duy 11
Qui trình hoạt động của VPN
Các thành phần của VPN
VPN Server
Domain Controller
VPN Client
1
VPN client calls the VPN server
3 VPN server authenticates and authorizes the client
2 VPN server
4 VPN server transfers
answers the call
data
GV : Nguyễn Duy 12
Các thành phần của VPN
Các thành phần của VPN
VPN Tunnel Tunneling Protocols Tunneled Data
VPN Server
VPN Client
Transit Network
Domain Controller
Authentication
Address and Name Server Allocation
DHCP Server
GV : Nguyễn Duy 13
Các thành phần của VPN
Các thành phần của VPN
q VPN Server :
Ø Lắng nghe yêu cầu kết nối của VPN Client
Ø Xác thực thông tin kết nối của User
Ø Cung cấp cơ chế mã hóa dữ liệu
Ø …..
q VPN Client :
Ø Kết nối tới VPN Server
Ø Mã hóa dữ liệu ở máy client theo cơ chế đã được
VPN Server yêu cầu
GV : Nguyễn Duy 14
Các thành phần của VPN
Các thành phần của VPN
q VPN Tunnel :
Ø VPN Tunnel là gì ?
Ø Các thành phần kĩ thuật của Tunnel ?
Ø Hoạt động của kĩ thuật đường hầm
Ø Định dạng gói tin trong Tunnel
Ø Phân loại Tunnel
GV : Nguyễn Duy 15
VPN Tunnel
Các thành phần của VPN
q VPN Tunnel là gì ?
Ø Cho phép tạo mạng riêng ngay trên mạng
internet hoặc các mạng công cộng khác
Ø Tạo và bảo trì kết nối logic giữa VPN Client và
VPN Server
GV : Nguyễn Duy 16
VPN Tunnel
Các thành phần của VPN
q Các thành phần kĩ thuật của Tunnel :
Ø Mạng đích : Mạng chứa những tài nguyên được sử dụng từ xa bởi
các máy khách ( home network )
Ø Nút initiator : người khởi tạo phiên làm việc VPN. Có thể là người
dùng di động hoặc người trong mạng nội bộ
Ø Home agent (HA) : Phần mềm nằm ở một điểm truy cập ở target
network. HA sẽ nhận yêu cầu và kiểm tra xem máy chủ yêu cầu có
thẩm quyền truy cập không. Nếu kiểm tra thành công, nó sẽ bắt đầu
thiết lập đường hầm
Ø Foreign agent : Phần mềm nằm trong initiator hoặc một điểm truy
cập mạng chứa initiator. Initiator sử dụng FA để yêu cầu một phiên
làm việc VPN từ HA tại mạng đích.
GV : Nguyễn Duy 17
VPN Tunnel
q Hoạt động của kĩ thuật đường hầm :
Ø Pha I : điểm bắt đầu ( hay những client từ xa ) sẽ yêu
cầu thiết lập VPN, yêu cầu này sẽ được kiểm tra bởi
HA xem tính hợp pháp của nó
GV : Nguyễn Duy 18
VPN Tunnel
q Hoạt động của kĩ thuật đường hầm :
Ø Pha II : Dữ liệu sẽ được truyền trong đường hầm
GV : Nguyễn Duy 19
VPN Tunnel
q Định dạng gói tin trong Tunnel :
GV : Nguyễn Duy 20
VPN Tunnel
q Phân loại Tunnel : Ø Voluntary Tunnel
GV : Nguyễn Duy 21
VPN Tunnel
q Phân loại Tunnel : Ø Compulsory Tunel
GV : Nguyễn Duy 22
Mô hình hoạt động của VPN
q Remote Access
GV : Nguyễn Duy 23
Mô hình hoạt động của VPN
q Site-to-Site
GV : Nguyễn Duy 24
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các thành phần của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 25
Bảo mật trong VPN
q Xác thực người dùng và quản lý truy cập
q Mã hóa dữ liệu
q Hạ tầng mã hóa công khai
GV : Nguyễn Duy 26
Xác thực người dùng và quản lý truy cập
GV : Nguyễn Duy 27
User authentication
q Xác thực người dùng (User authentication) :
là cơ chế xác nhận tính hợp lệ của người
dùng trong mạng riêng ảo
q Các dạng xác thực :
Ø Local (tại VPN Server)
Ø Remote (tại hệ thống xác thực khác : Domain
Controller Server hoặc RADIUS Server)
GV : Nguyễn Duy 28
Quản lý truy cập
q Sau khi đã xác thực thành công, người dùng
có khả năng truy cập vào dữ liệu
q Để tăng mức độ bảo mật cho hệ thống,
chúng ta nên có những chính sách sau để
quản lý VPN User :
Ø Theo dõi hoạt động
Ø Phân quyền nghiêm ngặt
GV : Nguyễn Duy 29
Mã hóa dữ liệu
q Mã hóa dữ liệu là qui trình xóa trộn dữ liệu
bên phía người gởi trên đường truyền.
q Mã hóa được chia thành 2 loại chính
Ø Mã hóa đối xứng
Ø Mã hóa bất đối xứng
GV : Nguyễn Duy 30
Mã hóa dữ liệu
q Mã hóa đối xứng : AES, DES, 3DES, RC4
GV : Nguyễn Duy 31
Mã hóa dữ liệu
q Mã hóa bất đối xứng : Diffie-Hellman và RSA
GV : Nguyễn Duy 32
PKI
q Các thành phần chính của PKI :
Ø Khách hàng PKI
Ø Người cấp giấy chứng nhận (CA)
Ø Người cấp giấy đăng ký (RA)
Ø Các giấy chứng nhận số (Certificate)
Ø Hệ thống phân phối các giấy chứng nhận
(CDS)
GV : Nguyễn Duy 33
PKI
q Các giao dịch trên PKI
GV : Nguyễn Duy 34
PKI
q Mô hình hoạt động của PKI
Ø CA đơn
Ø Tin cậy giữa 2 CA
Ø Thứ bậc
Ø Lưới
Ø Hỗn hợp
GV : Nguyễn Duy 35
CA đơn
GV : Nguyễn Duy 36
Tin cậy giữa 2 CA
GV : Nguyễn Duy 37
Thứ bậc
GV : Nguyễn Duy 38
Lưới
GV : Nguyễn Duy 39
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các thành phần của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 40
Các giao thức đường hầm
q Giao thức đường hầm lớp 2
q Giao thức đường hầm lớp 3
q Giao thức đường hầm lớp 4
GV : Nguyễn Duy 41
Giao thức đường hầm lớp 2
q Các giao thức phổ biến ở lớp hai:
Ø Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
Ø Layer 2 Forwarding (L2F)
Ø Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
GV : Nguyễn Duy 42
Giao thức đường hầm lớp 2
GV : Nguyễn Duy 43
PPTP
q PPTP là một giải pháp mạng riêng cho phép bảo mật dữ liệu truyền giữa các máy khách di động và máy chủ bằng cách thiết lập mạng riêng ảo dựa trên nền IP của mạng internet.
q PPTP được phát triển bởi
Microsoft Corporation, Ascend Communications, 3COM, US Robotics và ECI Telematics
q PPTP ( chủ và khách) nhận dữ liệu TCP và
IP ở cổng 1723 và cổng 47
GV : Nguyễn Duy 44
PPTP
q Có hai đặc tính nổi bật đóng vai trò quan
trọng trong việc bảo mật của PPTP :
Ø Sử dụng mạng chuyển mạch điện thoại
công cộng
Ø Cung cấp giao thức Non_IP :
§ PPTP cũng hỗ trợ để hiện thực các giao thức
mạng khác như TCP/IP, IPX, NetBEUI, và
NetBIOS
GV : Nguyễn Duy 45
PPTP
GV : Nguyễn Duy 46
PPTP - Encapsulation
GV : Nguyễn Duy 47
PPTP - Decapsulation
GV : Nguyễn Duy 48
Generic Routing Encapsulation
GV : Nguyễn Duy 49
PPTP – bảo mật
q PPTP đưa ra nhiều cơ chế bảo mật cho máy
chủ và máy khách PPTP. Các dịch vụ bảo
mật bao gồm :
Ø Mã hóa và nén dữ liệu
Ø Chứng thực
Ø Kiểm soát truy cập
Ø Lọc gói
GV : Nguyễn Duy 50
PPTP – bảo mật
q Mã hóa và nén dữ liệu
Ø PPTP không cung cấp cơ chế mã hóa để bảo mật dữ
liệu . PPTP sử dụng dịch vụ mã hóa dữ liệu được
cung cấp bởi PPP
Ø PPP sử dụng phương pháp mã hóa điểm tới điểm
của Microsoft (MPPE
-
Microsoft Point-to-Point
Encryption)
Ø Phưương pháp mã hóa công khai-bí mật (ID và pass)
GV : Nguyễn Duy 51
PPTP – bảo mật
q Chứng thực
Ø PAP (Password Authentication Protocol)
Ø MS-CHAP (Microsoft Challenge Handshake
Authentication Protocol)
q Kiểm soát truy cập
q Access Right
q Permission
GV : Nguyễn Duy 52
PAP
GV : Nguyễn Duy 53
MS-CHAP
GV : Nguyễn Duy 54
MS-CHAP
q MS-CHAP là một phiên bản được điều chỉnh
từ CHAP của Microsoft
q MS-CHAP có rất nhiều điểm tương đồng với CHAP nên các chức năng của MS-CHAP cũng tương tự các chức năng của CHAP
q Điểm khác biệt cơ bản :
Ø CHAP sử dụng giải thuật băm MD5 và mã
RSA
Ø MS-CHAP sử dụng giải thuật băm RC4 và mã
DES
GV : Nguyễn Duy 55
PPTP
q Ưu điểm :
Ø PPTP là một giải pháp được xây dựng trên nền các sản phẩm
của Microsoft
Ø PPTP có thể hỗ trợ các giao thức non-IP
Ø PPTP được hỗ trợ trên nhiều nền khác nhau như Unix, Linux,
và Apple's Macintosh
q Nhược điểm
Ø Điểm yếu lớn nhất của PPTP là cơ chế bảo mật của nó yếu do
sử dụng mã hóa với khóa mã phát sinh từ password của user
Ø PPTP bảo mật yếu hơn so với ký thuật L2TP và IPSec
GV : Nguyễn Duy 56
Giao thức đường hầm lớp 2
q Các giao thức phổ biến ở lớp hai:
Ø Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
Ø Layer 2 Forwarding (L2F)
Ø Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
GV : Nguyễn Duy 57
Layer 2 Forwarding
q Cisco Systems, cùng với Nortel, một trong
những doanh nghiệp đứng đầu về thị phần đã
bắt đầu đưa ra giải pháp bảo mật có các chức
năng
Ø Có khả năng bảo mật.
Ø Phục vụ truy cập thông qua mạng internet và các
mạng công cộng khác.
Ø Hỗ trợ kỹ thuật mạng trên diện rộng như ATM, FDDI,
IPX, Net-BEUI, và Frame Relay.
GV : Nguyễn Duy 58
Layer 2 Forwarding
GV : Nguyễn Duy 59
Layer 2 Forwarding
q Qui trình tạo đường hầm trong L2F :
Ø User từ xa đẩy Frame tới NAS được đặt ở ISP
Ø POP loại bỏ thông tin về lớp Data Link hay các bytes trong suốt và công
thêm header, trailer của L2F vào Frame. Framme vừa được đóng gói
tiếp tục được gửi đến mạng đích thông qua đường hầm
Ø Gateway của máy chủ mạng nhận các gói được chuyển qua đường
hầm này, loại bỏ header và trailer của L2F và gửi tiếp Frame tới nút
đích trong mạng nội bộ
Ø Nút đích xử lý Frame nhận được giống như một Frame bình thường,
không thông qua đường hầm
GV : Nguyễn Duy 60
Layer 2 Forwarding
q Qui trình tạo đường hầm trong L2F :
GV : Nguyễn Duy 61
Layer 2 Forwarding – Bảo mật
q L2F cung cấp các dịch vụ bảo mật
Ø Mã hóa dữ liệu
§ L2F sử dụng MPPE (Microsoft Point-to-Point
Encryption) cho mục đích mã hóa cơ bản
§ L2F sử dụng thêm phương pháp mã hóa dựa trên
Internet Protocol Security
– Encapsulating Security Payload (ESP- đóng gói dữ liệu
nguồn bảo mật)
– Authentication Header ( AH- header chứng thực).
GV : Nguyễn Duy 62
Layer 2 Forwarding – Bảo mật
q L2F cung cấp các dịch vụ bảo mật
Ø Chứng thực :
§ L2F sử dụng PAP để chứng thực máy khách từ xa
§ L2F cũng sử dụng quy trình chứng thực sau để
tăng cưòng bảo mật dữ liệu:
– CHAP
– L2F còn sử dụng Remote Access Dial-In User Service
(RADIUS) và
Terminal Access Controller Access
Control Service (TACACS) để bổ sung chứng thực
GV : Nguyễn Duy 63
Layer 2 Forwarding
q Ưu điểm
Ø Tăng cường bảo mật
Ø Hỗ trợ nhiều kỹ thuật mạng : ATM, FDDI, IPX,
NetBEUI và Frame Relay
q Nhược điểm
Ø Việc chứng thực và mã hóa ở L2F làm cho tốc
độ trong đường hầm của L2F thấp hơn so với
PPTP
GV : Nguyễn Duy 64
Giao thức đường hầm lớp 2
q Các giao thức phổ biến ở lớp hai:
Ø Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)
Ø Layer 2 Forwarding (L2F)
Ø Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)
GV : Nguyễn Duy 65
Layer 2 Tunneling Protocol – L2TP
q Được phát triển bởi IETF và được ủng hộ bởi
các nhà công nghiệp khổng lồ như
Cisco
Systems, Microsoft, 3COM, và Ascend
q L2TP là sự kết hợp hai giao thức VPN sơ khởi
PPTP và L2F
q L2TP cung cấp dịch vụ mềm dẻo với giá cả truy
cập từ xa hiệu quả của L2F và tốc độ kết nối
điểm tới điểm nhanh của PPTP
GV : Nguyễn Duy 66
L2TP
q Lợi ích :
Ø L2TP hỗ trợ nhiều giao thức và kỹ thuật mạng: IP,
ATM, FFR và PPP
Ø L2TP cho phép nhiều kỹ thuật truy cập trung gian
hệ thống thông qua Internet và các mạng công
cộng khác
Ø Việc chứng thực và kiểm quyền L2TP được thực
hiện tại gateway của máy chủ.
GV : Nguyễn Duy 67
L2TP - Encapsulation
GV : Nguyễn Duy 68
L2TP - Decapsulation
GV : Nguyễn Duy 69
L2TP – Bảo mật
q Các phương pháp chứng thực thông dụng
của L2TP Ø PAP và SPAP Ø EAP Ø CHAP
GV : Nguyễn Duy 70
L2TP
q Ưu điểm :
Ø L2TP tăng cường bảo mật bằng cách cách mã hóa
dữ liệu dựa trên IPSec trên suốt đường hầm và khả
năng chưng thực gói của IPSec
Ø L2TP có thể hỗ trợ giao tác thông qua liên kết non-IP
của mạng WAN mà không cần IP.
q Khuyết điểm
Ø L2TP chậm hơn PPTP và L2F vì nó sử dụng IPSEc
để chứng thực từng gói nhận được
GV : Nguyễn Duy 71
Giao thức đường hầm lớp 3
GV : Nguyễn Duy 72
Giao thức đường hầm lớp 4
GV : Nguyễn Duy 73
Nội dung
q Chương 1 : Giới thiệu VPN q Chương 2 : Các thành phần của VPN q Chương 3 : Bảo mật trong VPN q Chương 4 : Các giao thức đường hầm q Chương 5 : Thiết kế VPN
GV : Nguyễn Duy 74
Mô hình 1
GV : Nguyễn Duy 75
Mô hình 2
GV : Nguyễn Duy 76
Mô hình 3
GV : Nguyễn Duy 77
Mô hình 4
GV : Nguyễn Duy 78
Mô hình 5
GV : Nguyễn Duy 79
Mô hình 6
GV : Nguyễn Duy 80
Mô hình 7
GV : Nguyễn Duy 81
Mô hình 8
GV : Nguyễn Duy 82
Mô hình 8 - 1
GV : Nguyễn Duy 83
Mô hình 8 - 2
GV : Nguyễn Duy 84
