Đề tài: Cấu hình VPN site to site trên Windows Server 2008

Chia sẻ: Ho Quang Trung Trung | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:42

Thêm vào BST

Báo xấu

179
lượt xem 71
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Ngày nay, với các nhu cầu ngày càng cao của con người, khoa học và công nghệ ngày càng phát triển để đáp ứng các nhu cầu đó. Trong mỗi tổ chức, mỗi doanh nghiệp đều có cơ sở hạ tầng riêng của mình, chỉ khác nhau ở quy mô và cách tổ chức. Mọi tổ chức, các doanh nghiệp ngày càng muốn phát triển để tăng lợi nhuận, chính vì vậy cơ sở hạ tầng ngày càng được nâng cấp mở rộng để đáp ứng cho các hoạt động đó. Đi kèm với việc công nghệ phát triển là sự mở rộng không ngừng về...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Đề tài: Cấu hình VPN site to site trên Windows Server 2008

LỜI CẢM ƠN Đầu tiên cho em xin gửi lời cảm ơn đến tất cả các thầy cô trong khoa Kỹ thuật - công nghệ trường Đại học Hà Tĩnh đã hỗ trợ, tạo điều kiện về cơ sở vật chất cho em trong quá trình thực hiện khóa luận. Đặc biệt em xin gửi lời cám ơn đến thầy Nguyễn Quốc Dũng – người đã trực tiếp hướng dẫn em hoàn thành khóa luận này. Bên cạnh đó là những ý kiến đóng góp của bạn bè, đã cho em nguồn động viên lớn để hoàn thành nhiệm vụ của khóa luận. Qua đó, em đã đạt được nhiều tiến bộ về kiến thức cũng như những kĩ năng làm việc bổ ích. Em chân thành gửi lời cám ơn sâu sắc đến toàn thể thầy cô và các bạn! Hà Tĩnh, ngày 25/05/2013 Lê Đức Long 1
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan những kết quả nghiên cứu trong đề tài này hoàn toàn thực tế. Nếu xảy ra bất kỳ trường hợp nào liên quan đến bản quyền, tôi xin chịu hoàn toàn trách nhiệm. Hà Tĩnh, ngày 24/05/2013 Lê Đức Long 2
MỤC LỤC LỜI CÁM ƠN ............................................................................................................1 LỜI CAM ĐOAN ......................................................................................................2 LỜI MỞ ĐẦU ............................................................................................................4 Chương 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ MẠNG VPN ............................................5 1.1.Giới thiệu...............................................................................................................5 1.2.Khái niệm VPN .....................................................................................................6 1.3.Các loại mạng VPN...............................................................................................7 1.4. Ưu điểm của VPN. ...............................................................................................8 1.5. Nhược điểm. .........................................................................................................9 Chương 2. KIẾN TRÚC CỦA MẠNG RIÊNG ẢO VPN ...................................11 2.1.Kiến trúc mạng riêng ảo VPN .............................................................................11 2.2.Các giao thức của VPN. ......................................................................................12 2.3.Các khối trong VPN. ...........................................................................................13 Chương 3. BẢO MẬT TRONG MẠNG RIÊNG ẢO VPN .................................14 3.1. Các dạng tấn công mạng. ...................................................................................14 3.2. Giao thức IP Security - IPSec ...........................................................................15 3.3. Giao thức Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP). .................................................21 Chương 4: CẤU HÌNH VPN TRÊN WINDOWS SERVER 2008 ......................27 4.1. Một số yêu cầu cần thiết khi triển khai mạng VPN ...........................................27 4.2. Kịch b ả n VPN site to site ...................................................................................30 4.3. Cấ u hình VPN site to site trên Windows Server 2008 .......................................30 KẾT LUẬN ..............................................................................................................37 TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................38 PHỤ LỤC: CÁC THUẬT NGỮ VIẾT TẮT ........................................................39 3
LỜI MỞ ĐẦU Ngày nay, với các nhu cầu ngày càng cao của con người, khoa học và công nghệ ngày càng phát triển để đáp ứng các nhu cầu đó. Trong mỗi tổ chức, mỗi doanh nghiệp đều có cơ sở hạ tầng riêng của mình, chỉ khác nhau ở quy mô và cách tổ chức. Mọi tổ chức, các doanh nghiệp ngày càng muốn phát triển để tăng lợi nhuận, chính vì vậy cơ sở hạ tầng ngày càng được nâng cấp mở rộng để đáp ứng cho các hoạt động đó. Đi kèm với việc công nghệ phát triển là sự mở rộng không ngừng về quy mô và chất lượng của cơ sở vật chất, của hạ tầng mạng. Tất cả các tổ chức, các doanh nghiệp đều khác nhau, nhưng sự ảnh hưởng của hệ thống mạng đối với hoạt động của doanh nghiệp hầu như không thay đổi. Thực tế, khi doanh nghiệp phát triển, mạng lưới phát triển không chỉ về quy mô và tính phức tạp, mà còn trong ý nghĩa và giá trị. Hạ tầng mạng còn đặc biệt quan trọng khi mọi hoạt động của các tổ chức, doanh nghiệp phụ thuộc hầu hết vào chúng. VPN – Virtual Private Network ra đời sẽ là sự lựa chọn số một của các doanh nghiệp, tổ chức, cơ quan khi muốn đảm bảo chắc chắn về độ an toàn, bảo mật trong hệ thống mạng, cũng như về giải pháp tiết kiệm chi phí đầu tư cơ sở hạ tầng mạng. VPN có thể xây dựng trên cơ sở hạ tầng sẵn có của mạng Internet nhưng lại có được các tính chất của một mạng cục bộ như khi sử dụng các đường Leased-line. Vì vậy, có thể nói VPN chính là sự lựa chọn tối ưu cho các doanh nghiệp kinh tế. Với chi phí hợp lý, VPN có thể giúp doanh nghiệp tiếp xúc toàn cầu nhanh chóng và hiệu quả hơn so với các giải pháp mạng diện rộng WAN. Với VPN, ta có thể giảm chi phí xây dựng do tận dụng được cơ sở hạ tầng công cộng sẵn có, giảm chi phí thường xuyên, mềm dẻo trong xây dựng. 4
CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN CHUNG VỀ MẠNG VPN 1.1.Giới thiệu Hiện nay, với sự phát triển mạnh mẽ như vũ bão của Internet về mặt mô hình cho nền công nghiệp, đáp ứng các nhu cầu của người sử dụng. Internet đã được thiết kế để nhằm kết nối các mạng con khác nhau lại với nhau và cho phép thông tin chuyển đến người sử dụng một cách nhanh chóng mà không cần xét đến máy và mạng mà người sử dụng đó đang sử dụng. Để làm được điều này, người ta sử dụng một máy tính đặc biệt gọi là Router để kết nối các LAN và WAN lại với nhau. Các máy tính kết nối vào Internet thông qua nhà cung cấp dịch vụ (ISP – Internet Service Provider), cần một giao thức chung là TCP/IP. Điều mà kỹ thuật còn phải tiếp tục giải quyết là năng lực truyền thông của các mạng viễn thông công cộng. Với Internet, những dịch vụ như giáo dục từ xa, mua hàng trực tuyến, tư vấn y tế và rất nhiều dịch vụ hữu ích khác đã trở thành hiện thực. Tuy nhiên do Internet có phạm vi toàn cầu và không một tổ chức, chính phủ cụ thể nào quản lý nên rất khó khăn trong việc bảo mật và an toàn dữ liệu cũng như trong việc quản lý các dịch vụ. Từ đó người ta đã đưa ra một mô hình mạng mới nhằm thỏa mãn những yêu cầu trên mà vẫn có thể tận dụng cơ sở hạ tầng hiện có của Internet, đó chính là mô hình mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network). Với mô hình mới này, người ta không phải đầu tư thêm nhiều về cơ sở hạ tầng mà các tính năng như bảo mật, độ tin cậy vẫn đảm bảo, đồng thời có thể quản lý riêng được sự hoạt động của mạng này. VPN cho phép người sử dụng làm việc tại nhà riêng, trên đường đi hay các văn phòng chi nhánh có thể kết nối an toàn đến máy chủ của tổ chức mình bằng cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi mạng công cộng. Nó có thể đảm bảo an toàn thông tin giữa các đại lý, người cung cấp, và các đối tác kinh doanh với nhau trong môi trường truyền thông rộng lớn. Trong nhiều trường hợp VPN cũng giống như WAN (Wire Area Network), tuy nhiên đặc tính quyết định của VPN là chúng có thể dùng mạng công cộng như Internet mà vẫn đảm bảo tính riêng tư và tiết kiệm chi phí đầu tư. 5
1.2.Khái niệm VPN VPN - Virtual Private Network – Mạng riêng ảo là phương pháp làm cho 1 mạng công cộng (ví dụ mạng internet) hoạt động giống như 1 mạng cục bộ, có cùng các đặc tính như bảo mật và tính ưu tiên mà người dùng từng ưu thích. VPN cho phép thành lập các kết nối riêng với những người dùng ở xa, các văn phòng chi nhánh của công ty và đối tác của công ty đang sử dụng chung 1 mạng công cộng. Mạng diện rộng WAN truyền thống yêu cầu công ty phải trả chi phí và duy trì nhiều loại đường dây riêng… Trong khi đó VPN không bị những rào cản về chi phí như các mạng WAN do được thực hiện qua một mạng công cộng. Hình 1.1: Mô hình mạng VPN Mạng riêng ảo là công nghệ xây dựng hệ thống mạng riêng ảo nhằm đáp ứng nhu cầu chia sẻ thông tin, truy cập từ xa và tiết kiệm chi phí. Trước đây, để truy cập từ xa vào hệ thống mạng, người ta thường sử dụng phương thức Remote Access quay số dựa trên mạng điện thoại. Phương thức này vừa tốn kém vừa không an toàn. VPN cho phép các máy tính truyền thông với nhau thông qua một môi trường chia sẻ như mạng Internet nhưng vẫn đảm bảo được tính riêng tư và bảo mật dữ liệu. 6
Về cơ bản, VPN là một mạng riêng sử dụng hệ thống mạng công cộng (thường là Internet) để kết nối các địa điểm hoặc người sử dụng từ xa với một mạng LAN ở trụ sở trung tâm. Thay vì dùng kết nối thật khá phức tạp như đường dây thuê bao số, VPN tạo ra các liên kết ảo được truyền qua Internet giữa mạng riêng của một tổ chức với địa điểm hoặc người sử dụng ở xa. Giải pháp VPN được thiết kế cho những tổ chức có xu hướng tăng cường thông tin từ xa vì địa bàn hoạt động rộng (trên toàn quốc hay toàn cầu). Tài nguyên ở trung tâm có thể kết nối đến từ nhiều nguồn nên tiết kiệm được được chi phí và thời gian. 1.3.Các loại mạng VPN Có hai loại phổ biến hiện nay là VPN truy cập từ xa (Remote-Access) và VPN điểm-nối-điểm (site-to-site) : 1.3.1.VPN truy cập từ xa (Remote-Access ): VPN truy cập từ xa còn được gọi là mạng Dial-up riêng ảo (Virtual Private Dial-up Network - VPDN), là một kết nối người dùng đến LAN, thường là nhu cầu của một tổ chức có nhiều nhân viên cần liên hệ với mạng riêng của mình từ rất nhiều địa điểm ở xa. Ví dụ như công ty muốn thiết lập một VPN lớn phải cần đến một nhà cung cấp dịch vụ doanh nghiệp (Enterprises Service Provider - ESP). ESP này tạo ra một máy chủ truy cập mạng (NAS) và cung cấp cho những người sử dụng từ xa một phần mềm máy khách cho máy tính của họ. Sau đó, người sử dụng có thể gọi một số miễn phí để liên hệ với NAS và dùng phần mềm VPN máy khách để truy cập vào mạng riêng của công ty. Loại VPN này cho phép các kết nối an toàn, có mật mã. Nói cách khác, đây là dạng kết nối áp dụng cho các công ty mà các nhân viên có nhu cầu kết nối tới mạng riêng (private network) từ các địa điểm từ xa. Điển hình, mỗi công ty có thể hy vọng rằng cài đặt một mạng kiểu Remote-Access diện rộng theo các tài nguyên từ một nhà cung cấp dịch vụ ESP. ESP cài đặt một công nghệ Network Access Server (NAS) và cung cấp cho các user ở xa với phần mềm 7
client trên mỗi máy của họ. Các nhân viên từ xa này sau đó có thể quay một số từ 1- 800 để kết nối được theo chuẩn NAS và sử dụng các phần mềm VPN client để truy cập mạng công ty của họ. Các công ty khi sử dụng loại kết nối này là những hãng lớn với hàng trăm nhân viên thương mại. Remote-access VPN đảm bảo các kết nối được bảo mật, mã hoá giữa mạng riêng rẽ của công ty với các nhân viên từ xa qua một nhà cung cấp dịch vụ thứ ba (third-party). Ví dụ trong hình 1.1 thì kết nối giữa Văn phòng chính và Văn phòng tại gia hoặc nhân viên di động là loại VPN truy cập từ xa. 1.3.2.VPN điểm-nối-điểm (site-to-site): VPN điểm-nối-điểm là việc sử dụng mật mã dành cho nhiều người để kết nối nhiều điểm cố định với nhau thông qua một mạng công cộng như Internet. Loại này có thể dựa trên Intranet hoặc Extranet. - Loại dựa trên Intranet: Nếu một công ty có vài địa điểm từ xa muốn tham gia vào một mạng riêng duy nhất, họ có thể tạo ra một VPN intranet (VPN nội bộ) để nối LAN với LAN. - Loại dựa trên Extranet: Khi một công ty có mối quan hệ mật thiết với một công ty khác (ví dụ như đối tác cung cấp, khách hàng...), họ có thể xây dựng một VPN extranet (VPN mở rộng) kết nối LAN với LAN để nhiều tổ chức khác nhau có thể làm việc trên một môi trường chung. Ví dụ trong hình 1.1 thì kết nối giữa Văn phòng chính và Văn phòng từ xa là loại VPN Intranet, kết nối giữa Văn phòng chính với Đối tác kinh doanh là VPN Extranet. 1.4. Ưu điểm của VPN. - Giảm chi phí thiết lập: VPN có giá thành thấp hơn rất nhiều so với các giải pháp truyền tin truyền thống như Frame Relay, ATM, hay ISDN. Lý do là VPN đã loại bỏ các kết nối khoảng cách xa bằng cách thay thế chúng bằng các kết nối nội bộ và mạng truyền tải như ISP, hay ISP's Point of Presence (POP). 8
- Giảm chi phí vận hành quản lý: Bằng cách giảm chi phí viễn thông khoảng cách xa, VPN cũng giảm chi phí vận hành mạng WAN một cách đáng kể. Ngoài ra các tổ chức cũng có thể giảm được tổng chi phí thêm nếu các thiết bị mạng WAN sử dụng trong VPN được quản lý bởi ISP. Một nguyên nhân nữa giúp làm giảm chi phí vận hành là nhân sự, tổ chức không mất chi phí để đào tạo và trả cho nhiều người người quản lý mạng. - Nâng cao kết nối (Enhanced connectivity): VPN sử dụng mạng Internet cho kết nối nội bộ giữa các phần xa nhau của intranet. Do Internet có thể được truy cập toàn cầu, do đó ở bất cứ các chi nhánh ở xa nào thì người sử dụng cũng có thể kết nối dễ dàng với mạng intranet chính. - Bảo mật: Bởi vì VPN sử dụng kĩ thuật tunneling để truyền dữ liệu thông qua mạng công cộng cho nên tính bảo mật cũng được cải thiện. Thêm vào đó, VPN sử dụng thêm các phương pháp tăng cường bảo mật như mã hóa, xác nhận và ủy quyền. Do đó VPN được đánh giá cao bảo mật trong truyền tin. - Hiệu suất băng thông: Sự lãng phí băng thông khi không có kết nối Internet nào được kích hoạt. Trong kĩ thuật VPN thì các “đường hầm” chỉ được hình thành khi có yêu cầu truyền tải thông tin. Băng thông mạng chỉ được sử dụng khi có kích hoạt kết nối Internet. Do đó hạn chế rất nhiều sự lãng phí băng thông. - Có thể nâng cấp dễ dàng: Bởi bì VPN dựa trên cơ sở Internet nên các nó cho phép các mạng intranet các tổ chức có thể phát triển khi mà hoạt động kinh doanh phát triển hơn, mà yêu cầu nâng cấp, các thành phần bổ sung thêm vào tối thiểu. Điều này làm mạng intranet có khả năng nâng cấp dễ dàng theo sự phát triển trong tương lai mà không cần đầu tư lại nhiều cho cơ sở hạ tầng. 1.5. Nhược điểm. - Phụ thuộc nhiều vào chất lượng mạng Internet: Sự quá tải hay tắc nghẽn mạng có thể làm ảnh hưởng xấu đến chất lượng truyền tin của các máy trong mạng VPN. 9
- Thiếu các giao thức kế thừa hỗ trợ: VPN hiện nay chưa hoàn toàn trên cơ sở kĩ thuật IP. Tuy nhiên, nhiều tổ chức tiếp tục sử dụng máy tính lớn (mainframes) và các thiết bị và giao thức kế thừa cho việc truyền tin mỗi ngày. Kết quả là VPN không phù hợp được với các thiết bị và giao thức này. Vấn đề này có thể được giải quyết một cách chừng mực bởi các “tunneling mechanisms”. Nhưng các gói tin SNA và các lưu lượng non-IP bên cạnh các gói tin IP có thể sẽ làm chậm hiệu suất làm việc của cả mạng. - Nhược điểm của các thiết bị VPN hiện nay : + Khi có một gói tin được gửi thông qua mạng Internet giữa 2 mạng Intranet, thì gói tin này được gửi đến mọi đường hầm trong mạng. Điều này khiến cho lưu lượng thông tin trao đổi gia tăng một cách đáng kể. + Khi cấu hình mạng con thay đổi, các nhà quản trị mạng phải cập nhật, cấu hình các thiết bị VPN theo phương pháp thủ công, chưa có những công cụ tự động cập nhật lại tình trạng của các mạng con. + Khi cấu hình của các Intranet phức tạp, như bao gồm nhiều mạng con, nhiều mạng bên trong, thì thông tin của Intranet bên trong không được lưu trữ một cách trọn vẹn đầy đủ. + Thiết bị VPN hiện nay không hỗ trợ đối với những đường hầm được thiết lập với cơ chế mã hóa có khóa thay đổi theo thời gian. Phương pháp mã hóa dữ liệu trong những đường ống luôn được định trước, cả về phương pháp mã hóa, khóa mã dữ liệu... Khi muốn thay đổi khóa mã hóa, nhà quản trị mạng phải thực hiện việc thay đổi khóa một cách thủ công trên tất cả các thiết bị VPN trong VPN đó. 10
CHƯƠNG 2. KIẾN TRÚC CỦA MẠNG RIÊNG ẢO VPN 2.1.Kiến trúc mạng riêng ảo VPN 2.1.1.Đường hầm. Không như những kết nối sử dụng đường kênh thuê riêng trong các mạng truyền thống, VPN không duy trì những kết nối thường trực giữa các điểm cuối tạo thành mạng công ty. Thay vào đó, một kết nối được tạo ra giữa các site khi cần đến. Và khi kết nối này không còn cần thiết nữa thì nó sẽ bị hủy bỏ, làm cho băng thông và các tài nguyên mạng khác sẵn sàng cho những kết nối khác sử dụng. Đó là phần “ảo” trong VPN mang ý nghĩa linh động với các kết nối được thiết lập dựa trên nhu cầu của tổ chức, doanh nghiệp. Phần “ảo” trong VPN cũng mang ý nghĩa về cấu trúc logic của mạng được hình thành chỉ cho những thiết bị mạng tương ứng của mạng đó, bất chấp cấu trúc vật lý của mạng cơ sở (trong trường hợp này là Internet). Các thiết bị như bộ định tuyến (router), chuyển mạch (switch) hay những thành phần mạng của các ISP được giấu đi khỏi những thiết bị và người dùng của mạng ảo. Do đó, những kết nối tạo nên mạng riêng ảo VPN không có cùng tính chất vật lý với những kết nối cố định (hard-wired) được dùng trong mạng LAN. Việc che dấu cơ sở hạ tầng của nhà cung cấp dịch vụ ISP và Internet được thực hiện bởi một khái niệm gọi là định đường hầm (tunneling). Để tạo ra một đường hầm, điểm cuối nguồn phải đóng gói (encapsulate) các gói (packets) của mình trong những gói IP (IP packets) cho việc truyền qua Internet. Việc đóng gói trong VPN có thể bao gồm việc mã hóa gói gốc và thêm vào một tiêu đề IP (IP header) mới cho gói. Tại điểm cuối nhận, cổng nối (gateway) gỡ bỏ tiêu đề IP và giải mã gói nếu cần thiết và chuyền gói nguyên thủy đến đích của nó. 2.1.2.Các dịch vụ bảo mật Đây là tính riêng quan trọng của VPN. Một mạng VPN cần cung cấp bốn chức năng giới hạn để đảm bảo độ bảo mật cho dữ liệu. Bốn chức năng đó là: - Xác thực (Authentication): đảm bảo dữ liệu đến từ một nguồn yêu cầu. 11
- Điều khiển truy cập (Access control): hạn chế việc đạt được quyền cho phép vào mạng của những người dùng bất hợp pháp. - Tin cậy (Confidentiality): ngăn không cho một ai đó đọc hay sao chép dữ liệu khi dữ liệu được truyền đi qua mạng Internet. - Tính toàn vẹn của dữ liệu (Data integrity): đảm bảo không một ai làm thay đổi dữ liệu khi nó truyền đi trên mạng. Nhưng việc thực hiện bảo mật tại những mức độ này có thể diễn ra hai hình thức mà nó tác động đến trách nhiệm của một cá nhân cho việc bảo mật dữ liệu của riêng mình. Bảo mật có thể được thực hiện cho các thông tin đầu cuối – đến – đầu cuối (end – to – end communication), ví như giữa hai máy tính, hay giữa các thành phần mạng khác với nhau, ví dụ như tường lửa hay bộ định tuyến. Trong trường hợp cuối có thể được xem như bảo mật kết nối nút-nút (node-to-node security). Máy trạm   INTERNE  T  Cổng nối Cổng nối bảo mật 1 bảo mật 2  Hình 2.1: So sánh bảo mật nút-nút và đầu cuối – đầu cuối 2.2.Các giao thức của VPN. 2.2.1.Các giao thức đường hầm và bảo mật Có ba giao thức được thiết kế để làm việc ở lớp thứ 2, lớp liên kết dữ liệu, gồm: giao thức chuyển tiếp lớp 2 – L2F, giao thức định đường hầm điểm – điểm PPTP và giao thức định đường hầm lớp 2 – L2TP. Giao thức mạng VPN duy nhất cho lớp 3 là IPSec. Một số đặc điểm của những giao thức này: 12
- PPTP là một cơ chế xây dựng đường hầm điểm – điểm được tạo ra trước tiên để hỗ trợ các gói đường hầm (packet tunneling) trong phần cứng máy chủ truy cập từ xa. - Giao thức định đường hầm lớp 2 được Cisco phát triển từ giao thức L2F của họ. - IPSec là một tiêu chuẩn được tạo ra để thêm vào tính bảo mật cho mạng TCP/IP. 2.2.2.Các giao thức quản trị. Với kết nối client – LAN dùng đường hầm PPTP và L2TP thì sử dụng giao thức quản trị là RADIUS (Remote Authemtication Dial-In User Service), là giao thức dùng cho xác thực và tính cước. Với kết nối LAN – LAN dùng giao giao thức quản trị ISAKMP/Oakley, là một biến thể của giao thức IPSec. 2.3.Các khối trong VPN. Theo hình 3.3, chúng ta thấy có bốn thành phần chính của một mạng VPN, đó là: Internet, cổng nối bảo mật (security gateway), máy chủ chính sách bảo mật (security policy server) và cấp quyền CA (certificate authority). Mạng LAN Mạng LAN được bảo vệ được bảo vệ Hình 2.2: Các thành phần trong một mạng VPN 13
CHƯƠNG 3. BẢO MẬT TRONG MẠNG RIÊNG ẢO VPN Một trong những mối quan tâm chính của bất kỳ tổ chức, công ty nào là việc bảo mật dữ liệu của họ. Bảo mật dữ liệu chống lại các truy cập và thay đổi trái phép không chỉ là một vấn đề trên các mạng. Việc truyền dữ liệu giữa các máy tính hay giữa các mạng LAN với nhau có thể làm cho dữ liệu bị tấn công và dễ bị thâm nhập hơn là khi dữ liệu vẫn còn trên một máy tính đơn. Vấn đề bảo mật trên hệ thống mạng riêng ảo VPN dựa chủ yếu vào các vấn đề về thiết lập đường hầm (tulneling), các dịch vụ bảo mật và các giao thức sử dụng trong VPN. Những vấn đề trên đã được khái quát ở chương 2 (chương cấu trúc VPN). Chương 3 sẽ bàn về vấn đề bảo mật VPN và sẽ đi sâu hơn về hai giao thức được chọn làm hai giao thức bảo mật trong khóa luận này là L2TP và IPSec. Trước khi đi sâu vào vấn đề chính, chúng ta lướt qua các dạng tấn công mạng hiện nay, từ đó sẽ có cái nhìn tổng quan hơn với việc bảo mật thế nào để ngăn chặn những luồng tấn công đó: 3.1. Các dạng tấn công mạng. 3.1.1. Đánh lừa Tấn công kiểu đánh lừa (spoofing) là việc một người tấn công có thể sử dụng địa chỉ IP của một ai đó và giả vờ trả lời người khác. 3.1.2. Ăn cắp phiên Trong ăn cắp phiên, thay vì cố gắng khởi tạo một phiên làm việc bằng cách đánh lừa, người tấn công cố gắng tiếp quản một kết nối có sẵn giữa hai máy tính. 3.1.3. Nghe trộm Nghe trộm là một cách tấn công khác xảy ra trên các mạng có môi trường dùng chung giống nhau như những mạng IP trên cơ sở Ethernet. Hình thức này sử dụng một loại phần mềm gọi là đánh hơi (sniffer) để ghi lại tất cả lưu lượng mạng và có thể xâm nhập vào hệ thống mà người tấn công không có quyền truy nhập. 14
3.1.4. Tấn công ngay chính giữa Một người tấn công sử dụng phương pháp đánh lừa, ăn cắp phiên và nghe trộm có thể thu được một số trao đổi khóa, khóa này được người dùng trao đổi để sử dụng cho mã hóa. Người tấn công có thể nhanh chóng tạo ra khóa riêng cho mình trong tiến trình, vì thế trong khi người dùng tin rằng mình đang truyền thông với một khóa của một thành viên, thì trên thực tế người dùng đó đang dùng một khóa đã bị tấn công ngay chính giữa. 3.2. Giao thức IP Security - IPSec Khác với giao thức nguyên thủy TCP/IP không bao gồm các đặc tính bảo mật, họ giao thức IPSec có kiến trúc cơ bản gồm 2 loại tiêu đề được sử dụng trong gói IP để điều khiển quá trình xác thực và mã hóa: một là xác thực tiêu đề IP-AH (IP-Authentication Header) là điều khiển việc xác thực và hai là bọc gói bảo mật tải ESP (Encapsulating Security Payload) cho mục đích mã hóa. IPSec được phát triển nhắm vào họ giao thức kế tiếp là IPv6, nhưng do việc chấp nhận IPv6 còn lâu và cần thiết cho việc bảo mật các gói IP nên IPSec đã được thay đổi cho phù hợp với IPv4. Việc hỗ trợ cho IPSec chỉ là tùy chọn đối với IPv4 nhưng đối với IPv6 thì đã có sẵn IPSec. Giao thức IPsec được làm việc tại tầng Network Layer – layer 3 của mô hình OSI. Các giao thức bảo mật trên Internet khác như SSL, TLS và SSH, được thực hiện từ tầng transport layer trở lên (Từ tầng 4 tới tầng 7 mô hình OSI). Điều này tạo ra tính mềm dẻo cho IPsec, giao thức này có thể hoạt động từ tầng 4 với TCP, UDP, hầu hết các giao thức sử dụng tại tầng này. IPsec có một tính năng cao cấp hơn SSL và các phương thức khác hoạt động tại các tầng trên của mô hình OSI. Với một ứng dụng sử dụng IPsec mã (code) không bị thay đổi, nhưng nếu ứng dụng đó bắt buộc sử dụng SSL và các giao thức bảo mật trên các tầng trên trong mô hình OSI thì đoạn mã ứng dụng đó sẽ bị thay đổi lớn. 15
Hình 3.1 : IPSec và các giao thức được sử dụng trong VPN 3.2.1. Dạng thức của IPSec. Hoạt động của IPSec ở mức cơ bản đòi hỏi phải có các phần chính đó là: - Kết hợp bảo mật SA (Security Association). - Xác thực tiêu đề AH (Authentication Header). - Bọc gói bảo mật tải ESP (Encapsulating Security Payload). - Chế độ làm việc. 3.2.1.1. Kết hợp bảo mật SA. Để hai bên có thể truyền dữ liệu đã được bảo mật (dữ liệu đã được xác thực hoặc được mã hóa hoặc cả hai) cả hai bên phải cùng thống nhất sử dụng giải thuật mã hóa, làm thế nào để chuyển khóa và chuyển khóa nếu như cần. Cả hai bên cũng cần thỏa thuận bao lâu thì sẽ thay đổi khóa một lần. Tất cả các thỏa thuận trên là do SA đảm nhận. Việc truyền thông giữa bên gửi và bên nhận đòi hỏi ít nhất một SA và có thể đòi hỏi nhiều hơn vì mỗi giao thức IPSec đòi hỏi phải có một SA riêng cho nó. Do đó, một gói được xác thực đòi hỏi một SA, một gói được mã hóa cũng yêu cầu một SA. Thậm chí nếu cùng dùng chung một giải thuật cho xác thực và mã hóa thì cũng cần phải có 2SA khác nhau do sử dụng những bộ khóa khác nhau. 3.2.1.2. Xác thực tiêu đề AH. 16
Trong hệ thống IPSec, xác thực tiêu đề AH (Authentication Header) được sử dụng cho các dịch vụ xác thực. AH được chèn vào giữa tiêu đề IP và nội dung phía sau, không làm thay đổi gói dữ liệu. Xác thực tiêu đề gồm 5 trường: trường tiêu đề kế tiếp (Next Header Field), chiều dài tải (Payload Length), chỉ số tham số bảo mật SPI (Security Parameter Index), số tuần tự (Sequence Number), dữ liệu xác thực (Authentication Data). Hai khái niệm mới trong AH đó là SPI mang ý nghĩa chỉ ra thiết bị nhận gói biết họ giao thức bảo mật mà phía gửi dùng trong truyền thông và dữ liệu xác thực Authentication Data mang thông tin về giải thuật mã hóa được định nghĩa bởi SPI. Hình 3.2 : Xác thực tiêu đề AH Khi nhận gói dữ liệu, đầu nhận sẽ tính toán giá trị bộ xác thực của riêng nó là 128bits hay 160 bits (tùy theo sử dụng loại nào), chia nhỏ nó ra tùy theo chiều dài được chỉ định trong trường xác thực và so sánh giá trị của nó với giá trị xác thực nhận được. Khi mà cả hai giống nhau thì dữ liệu không bị thay đổi trên đường truyền. Do có thể có cuộc tấn công bằng cách chặn một loạt các gói và sau đó phát 17
lại chúng vào thời điểm sau nên AH cung cấp dịch vụ chống phát lại để ngăn chặn các tấn công dựa trên cách thức trên. Với AH, dữ liệu không được giữ bí mật. Nếu một kẻ tấn công chặn các gói trên mạng lại và sử dụng một mật mã thích hợp thì cũng có thể đọc được nội dung của dữ liệu mặc dù không thể thay đổi được nội dung của dữ liệu. Để bảo mật dữ liệu chống lại việc nghe trộm chúng ta cần sử dụng thành phần thứ hai của IPSec đó là ESP. 3.2.1.3. Bọc gói bảo mật tải ESP (Encapsulating Security Payload) Bọc gói dữ liệu tải được sử dụng cho việc mã hóa dữ liệu. Cũng giống như AH, ESP được chèn vào giữa tiêu đề IP và nội dung tiếp theo của gói. Tuy nhiên ESP có nhiệm vụ mã hóa dữ liệu nên nội dung gói sẽ bị thay đổi. Hình 3.3: Bọc gói dữ liệu tải ESP. Giống như AH, ESP cũng gồm có SPI (Security Parameter Index) để chỉ cho bên nhận biết cơ chế bảo mật thích hợp cho việc xử lý gói. Số tuần tự (Sequence Number) trong ESP là bộ đếm sẽ tăng mỗi khi một gói được gửi đến cùng một địa 18
chỉ và sử dụng cùng SPI. Số tuần tự chỉ ra có bao nhiêu gói được gửi đến có cùng một nhóm các tham số. Số tuần tự giúp cho việc bảo mật chống lại các vụ tấn công bằng cách chép các gói và gửi chúng sai thứ tự để làm rồi loạn quá trình truyền thông. Phần còn lại của gói (ngoại trừ xác thực tiêu đề) sẽ được mã hóa trước khi gửi lên mạng. ESP cũng có thể sử dụng với mục đích xác thực. Trường xác thực ESP, một trường tùy chọn trong ESP, bao gồm một tổng kiểm tra tổng mã hóa. Độ dài của tổng kiểm tra này thay đổi tùy theo giải thuật xác thực được sử dụng. Nó cũng có thể được bỏ qua nếu như dịch vụ xác thực không được chọn trong ESP. Xác thực được tính toán sau khi tiến trình mã hóa dữ liệu đã hoàn thành. Dịch vụ xác thực cung cấp bởi AH khác so với ESP là dịch vụ xác thực trong ESP không bảo mật tiêu đề IP đặt trước ESP mặc dù nó bảo mật tiêu đề IP đã bọc gói trong chế độ đường hầm. Hình 3.4: So sánh xác thực bởi AH và ESP Nếu như AH được sử dụng với mục đích xác thực thì tại sao còn tùy chọn xác thực trong ESP? AH chỉ sử dụng trong những trường hợp khi xác thực gói là 19
cần thiết. Mặt khác khi xác thực và tính riêng tư được yêu cầu thì sử dụng ESP với tùy chọn xác thực sẽ tốt hơn. Sử dụng ESP cho mã hóa và xác thực, thay vì sử dụng AH và ESP không có tùy chọn xác thực, sẽ giảm kích thước nên các gói sẽ được xử lý hiệu quả hơn. 3.2.1.4. Chế độ làm việc trong IPSec Có hai chế độ làm việc trong IPSec: - Chế độ giao vận (Transport mode): Chỉ có đoạn lớp giao vận trong gói là được xử lý. Chế độ này chỉ mã hóa phần payload của mỗi gói tin, nhưng bỏ đi phần header. Nhược điểm của chế độ này là nó cho phép các thiết bị trong mạng nhìn thấy địa chỉ nguồn và đích của gói tin và có thể thực hiện một số xử lý (như phân tích lưu lượng) dựa trên các thông tin của tiêu đề IP. Tuy nhiên, nếu dữ liệu được mã hóa bởi ESP thì sẽ không biết được thông tin cụ thể từ bên trong gói tin IP là gì. - Chế độ đường hầm (Tunnel mode): Toàn bộ gói sẽ được xử lý cho mã hóa xác thực. Chế độ này mã hóa cả phần header và payload để cung cấp sự thay đổi bảo mật nhiều hơn của gói tin. 3.2.2. Quản lý khóa Trong truyền thông sử dụng giao thức IPSec đòi hỏi phải có chuyển giao khóa, do đó phải có cơ chế quản lý khóa. Có hai phương thức để chuyển khóa đó là chuyển khóa bằng tay và chuyển khóa Internet IKE (Internet Key Exchange). Cả hai phương thức này không thể thiếu trong IPSec. Phương thức chìa khóa trao tay này chẳng hạn như khóa thương mại ghi trên giấy, trên đĩa mềm hay thông qua bưu phẩm hoặc Email. Giao thức quản lý chuyển giao khóa mặc định trong IPSec là Internet Key Exchange (IKE) là kết quả của kết hợp bảo mật Internet ISA (Internet Security Association) và giao thức chuyển khóa (ISAKMP). IKE còn có tên gọi khác là ISAKMP/Oakley. 3.2.3. Sử dụng IPSec Trong các thành phần tạo nên một VPN như cổng nối bảo mật, LAN nội bộ, Client truy cập từ xa, máy chủ truy cập... thì có 3 thành phần được trang bị IPSec 20