Tài liệu Nghiên cứu mạng riêng ảo và ứng dụng trong thương mại điện tử

1 .. ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT&TT -------------------------------- PHẠM VĂN ĐOAN NGHIÊN CỨU MẠNG RIÊNG ẢO VÀ ỨNG DỤNG TRONG THƢƠNG MẠI ĐIỆN TỬ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH THÁI NGUYÊN, NĂM 2012 2 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC CNTT&TT -------------------------------- PHẠM VĂN ĐOAN NGHIÊN CỨU MẠNG RIÊNG ẢO VÀ ỨNG DỤNG TRONG THƢƠNG MẠI ĐIỆN TỬ Chuyên ngành : Khoa học máy tính Mã số : 60.48.01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÁY TÍNH NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS TRỊNH NHẬT TIẾN THÁI NGUYÊN, NĂM 2012 3 MỞ ĐẦU Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và viễn thông, thế giới ngày càng thu nhỏ và trở nên gần gũi. Nhiều công ty đang vƣợt qua ranh giới cục bộ và khu vực, vƣơn ra thị trƣờng thế giới. Nhiều doanh nghiệp có tổ chức trải rộng khắp toàn quốc thậm chí vòng quanh thế giới, và tất cả họ đều đối mặt với một nhu cầu thiết thực: một cách thức nhằm duy trì những kết nối thông tin kịp thời, an toàn và hiệu quả cho dù văn phòng đặt tại bất cứ nơi đâu. Bên cạnh đó các hoạt động giao dịch thƣơng mại đã không còn chỉ là các giao dịch truyền thống, mà thay vào đó, một xu thế đang phát triển mạnh mẽ và phù hợp thời đại là các giao dịch thƣơng mại điện tử. Sự phát triển mạnh mẽ của thƣơng mại điện tử sẽ mang đến cho xã hội một tiện ích vô cùng to lơn, khi đó các giao dịch sẽ diễn ra nhanh chóng, kịp thời và phù hợp trong khi ngƣời dùng chỉ cần ngồi ngay tại nhà mình. Tuy nhiên các giao dịch thƣơng mại điện tử chỉ có thể gọi là thành công nếu nó đảm bảo đƣợc tính an toàn cho các giao dịch, nhất là các giao dịch này lại diễn ra trên môi trƣờng internet – là môi trƣờng luôn luôn tiềm ẩn rất nhiều nguy cơ mất an toàn dữ liệu. Từ đây, ta thấy song song với việc phát triển của thƣơng mại điện tử thì cẩn phải nghiên cứu giải quyết vấn đề an toàn thông tin trong mỗi giao dịch. Nhận ra yêu cầu đó cùng với sự gợi ý của giáo viên hƣớng dẫn và dựa trên những tìm hiểu của em, em chọn đề tài nghiên cứu “Nghiên cứu mạng riêng ảo và ứng dụng trong thƣơng mại điện tử”. Với mục đích nghiên cứu về công nghệ mạng riêng ảo, đề từ đó ứng dụng vào thƣơng mại điện tử, tạo hành lang an toàn cho các giao dịch thƣơng mại điện tử luận văn sẽ gồm 3 chƣơng cụ thể nhƣ sau: Chương 1: Khái quát về mạng riêng ảo và thƣơng mại điện tử Chương 2: Một số vấn đề về an toàn thông tin trong bài toán thỏa thuận ký kết hợp đồng điện tử. Chương 3: Chƣơng trình thực nghiệm 4 Do hạn chế về nhiều mặt nên Luận văn chắc chắn không tránh khỏi những thiếu xót, rất mong đƣợc sự đóng góp ý kiến của Thầy, Cô và các bạn để Luận văn đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo, PGS. TS Trịnh Nhật Tiến đã tận tình hƣớng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình hoàn thành luận văn. Em cũng xin trân thành cảm ơn các thầy, cô, bạn bè cùng toàn thể ngƣời thân đã giúp đỡ và chỉ bảo cho em trong thời gian thực hiện luận văn này. 5 Chƣơng 1 KHÁI QUÁT VỀ MẠNG RIÊNG ẢO VÀ THƢƠNG MẠI ĐIỆN TỬ 1.1. KHÁI QUÁT VỀ MẠNG RIÊNG ẢO 1.1.1. Khái niệm mạng riêng ảo Cụm từ Virtual Private Network (mạng riêng ảo) thƣờng đƣợc gọi tắt là VPN là một kỹ thuật đã xuất hiện từ lâu, tuy nhiên nó thực sự bùng nổ và trở nên cạnh tranh khi xuất hiện công nghệ mạng thông minh với đà phát triển mạnh mẽ của Internet. Trong thực tế, ngƣời ta thƣờng nói tới hai khái niệm VPN đó là: mạng riêng ảo kiểu tin tƣởng (Trusted VPN) và mạng riêng ảo an toàn (Secure VPN). Mạng riêng ảo kiểu tin tƣởng đƣợc xem nhƣ một số mạch thuê của một nhà cung cấp dịch vụ viễn thông. Mỗi mạch thuê riêng hoạt động nhƣ một đƣờng dây trong một mạng cục bộ. Tính riêng tƣ của trusted VPN thể hiện ở chỗ nhà cung cấp dịch vụ sẽ đảm bảo không có một ai sử dụng cùng mạch thuê riêng đó. Các mạng riêng xây dựng trên các đƣờng dây thuê thuộc dạng “trusted VPN”. Mạng riêng ảo an toàn là các mạng riêng ảo có sử dụng mật mã để bảo mật dữ liệu. Dữ liệu ở đầu ra của một mạng đƣợc mật mã rồi chuyển vào mạng công cộng (ví dụ: mạng Internet) nhƣ các dữ liệu khác để truyền tới đích và sau đó đƣợc giải mã dữ liệu tại phía thu. Dữ liệu đã mật mã có thể coi nhƣ đƣợc truyền trong một đƣờng hầm (tunnel) bảo mật từ nguồn tới đích. Cho dù một kẻ tấn công có thể nhìn thấy dữ liệu đó trên đƣờng truyền thì cũng không có khả năng đọc đƣợc vì dữ liệu đã đƣợc mật mã. Mạng riêng ảo VPN đƣợc định nghĩa là một kết nối mạng triển khai trên cơ sở hạ tầng mạng công cộng (nhƣ mạng Internet) với các chính sách quản lý và bảo mật giống nhƣ mạng cục bộ. Mạng riêng (LAN) Mạng riêng (LAN) Đƣờng hầm Router Router Internet Router Router Router Router Hình 1.1: Mô hình mạng riêng ảo. 6 a) Chức năng VPN cung cấp ba chức năng chính đó là: tính xác thực (Authentication), tính toàn vẹn (Integrity) và tính bảo mật (Confidentiality). Tính xác thực : Để thiết lập một kết nối VPN thì trƣớc hết cả hai phía phải xác thực lẫn nhau để khẳng định rằng mình đang trao đổi thông tin với ngƣời mình mong muốn chứ không phải là một ngƣời khác. Tính toàn vẹn : Đảm bảo dữ liệu không bị thay đổi hay đảm bảo không có bất kỳ sự xáo trộn nào trong quá trình truyền dẫn. Tính bảo mật : Ngƣời gửi có thể mã hoá các gói dữ liệu trƣớc khi truyền qua mạng công cộng và dữ liệu sẽ đƣợc giải mã ở phía thu. Bằng cách làm nhƣ vậy, không một ai có thể truy nhập thông tin mà không đƣợc phép. Thậm chí nếu có lấy đƣợc thì cũng không đọc đƣợc. b) Ưu điểm VPN mang lại lợi ích thực sự và tức thời cho các công ty, tổ chức. Có thể dùng VPN không chỉ để đơn giản hoá việc thông tin giữa các nhân viên làm việc ở xa, ngƣời dùng lƣu động, mở rộng Intranet đến từng văn phòng, chi nhánh, thậm chí triển khai Extranet đến tận khách hàng và các đối tác chủ chốt mà còn làm giảm chi phí cho công việc trên thấp hơn nhiều so với việc mua thiết bị và đƣờng dây cho mạng WAN riêng. Những lợi ích này dù trực tiếp hay gián tiếp đều bao gồm: Tiết kiệm chi phí (cost saving), tính mềm dẻo (flexibility), khả năng mở rộng (scalability) và một số ƣu điểm khác 1.1.2. Phân loại mạng riêng ảo Dựa vào những yêu cầu cơ bản mạng riêng ảo đƣợc phân làm ba loại:  VPN truy nhập từ xa (Remote Access VPNs)  VPN Site – To – Site:  Mạng VPN cục bộ (Intranet VPN)  Mạng VPN mở rộng (Extranet VPN) a) VPN truy nhập từ xa (Remote access VPNs) 7 VPN truy nhập từ xa cung cấp cho các nhân viên, chi nhánh văn phòng di động có khả năng trao đổi, truy nhập từ xa vào mạng của công ty tại mọi thời điểm tại bất cứ đâu có mạng Internet. VPN truy nhập từ xa cho phép mở rộng mạng công ty tới những ngƣời sử dụng thông qua cơ sở hạ tầng chia sẻ chung, trong khi những chính sách mạng công ty vẫn duy trì. Loại VPN này có thể dùng để cung cấp truy nhập an toàn cho các thiết bị di động, những ngƣời sử dụng di động, các chi nhánh và những bạn hàng của công ty. Những kiểu VPN này đƣợc thực hiện thông qua cơ sở hạ tầng công cộng bằng cách sử dụng công nghệ ISDN, quay số, IP di động, DSL và công nghệ cáp và thƣờng yêu cầu một vài kiểu phần mềm client chạy trên máy tính của ngƣời sử dụng. Hình 1.2: VPN truy nhập từ xa. b) VPN Site To Site Site-to-Site VPN đƣợc sử dụng để nối các site của các hãng phân tán về mặt địa lý, trong đó mỗi site có các địa chỉ mạng riêng đƣợc quản lý sao cho bình thƣờng không xảy ra va chạm. Mạng VPN cục bộ (Intranet VPN) 8 Các VPN cục bộ đƣợc sử dụng để bảo mật các kết nối giữa các địa điểm khác nhau của một công ty. Mạng VPN liên kết trụ sở chính, các văn phòng, chi nhánh trên một cơ sở hạ tầng chung sử dụng các kết nối luôn đƣợc mã hoá bảo mật. Điều này cho phép tất cả các địa điểm có thể truy nhập an toàn các nguồn dữ liệu đƣợc phép trong toàn bộ mạng của công ty. Những VPN này vẫn cung cấp những đặc tính của mạng WAN nhƣ khả năng mở rộng, tính tin cậy và hỗ trợ cho nhiều kiểu giao thức khác nhau với chi phí thấp nhƣng vẫn đảm bảo tính mềm dẻo. Kiểu VPN này thƣờng đƣợc cấu hình nhƣ là một VPN Site- to- Site. Central site Remote site POP Internet or Router PIX Firewall Văn phòng trung tâm v¨n phßng ë xa Hình 1.3: VPN cục bộ. Mạng VPN mở rộng (Extranet VPN) Không giống nhƣ mạng VPN cục bộ và mạng VPN truy nhập từ xa, mạng VPN mở rộng không bị cô lập với “thế giới bên ngoài”. Thực tế mạng VPN mở rộng cung cấp khả năng điều khiển truy nhập tới những nguồn tài nguyên mạng cần thiết để mở rộng những đối tƣợng kinh doanh nhƣ là các đối tác, khách hàng, và các nhà cung cấp… Central site Remote site DSL DSL cable POP Internet or Router PIX Firewall Extranet Văn phòng xa Business-to-business Intranet ở Hình 1.4: VPN mở rộng. Văn phòng trung tâm 9 Các VPN mở rộng cung cấp một đƣờng hầm bảo mật giữa các khách hàng, các nhà cung cấp và các đối tác qua một cơ sở hạ tầng công cộng. Kiểu VPN này sử dụng các kết nối luôn luôn đƣợc bảo mật và đƣợc cấu hình nhƣ một VPN Site–to– Site. Sự khác nhau giữa một VPN cục bộ và một VPN mở rộng đó là sự truy cập mạng đƣợc công nhận ở một trong hai đầu cuối của VPN. 1.1.3. Các giáo thức đƣờng hầm trong mạng riêng ảo a) Giao thức định hướng L2F ( Layer 2 Forwarding). Giao thức định hƣớng lớp 2 L2F do Cisco phát triển độc lập và đƣợc phát triển dựa trên giao thức PPP (Point-to-Point Protocol). L2F cung cấp giải pháp cho dịch vụ quay số ảo bằng cách thiết lập một đƣờng hầm bảo mật thông qua cơ sở hạ tầng công cộng nhƣ Internet. L2F là giao thức đƣợc phát triển sớm nhất, là phƣơng pháp truyền thống để cho những ngƣời sử dụng ở xa truy cập vào một mạng công ty thông qua thiết bị truy cập từ xa. L2F cho phép đóng gói các gói PPP trong L2F, định đƣờng hầm ở lớp liên kết dữ liệu. Ưu nhược điểm của L2F Ƣu điểm: - Cho phép thiết lập đƣờng hầm đa giao thức. - Đƣợc cung cấp bởi nhiều nhà cung cấp. Nhƣợc điểm: - Không có mã hoá. - Yếu trong việc xác thực ngƣời dùng. - Không có điều khiển luồng cho đƣờng hầm. Hoạt động của L2F Hoạt động L2F bao gồm các hoạt động: thiết lập kết nối, đƣờng hầm và phiên làm việc. Ta xem xét ví dụ minh hoạ hoạt động của L2F: 1) Một ngƣời sử dụng ở xa quay số tới hệ thống NAS và khởi đầu một kết nối PPP tới ISP. 2) Hệ thống NAS và máy khách trao đổi các gói giao thức điều khiển liên kết LCP (Link Control Protocol). 10 3) NAS sử dụng cơ sở dữ liệu cục bộ liên quan tới tên vùng (domain name) hay nhận thực RADIUS để quyết định có hay không ngƣời sử dụng yêu cầu dịch vụ L2F. 4) Nếu ngƣời sử dụng yêu cầu L2F thì quá trình tiếp tục: NAS thu nhận địa chỉ của gateway đích (home gateway). 5) Một đƣờng hầm đƣợc thiết lập từ NAS tới gateway đích nếu giữa chúng chƣa có đƣờng hầm nào. Sự thành lập đƣờng hầm bao gồm giai đoạn nhận thực từ ISP tới gateway đích để chống lại tấn công bởi những kẻ thứ ba. 6) Một kết nối PPP mới đƣợc tạo ra trong đƣờng hầm, điều này tác động kéo dài phiên PPP từ ngƣời sử dụng ở xa tới home gateway. Kết nối này đƣợc thiết lập nhƣ sau: Home gateway tiếp nhận các lựa chọn và tất cả thông tin nhận thực PAP/CHAP, nhƣ đã thoả thuận bởi đầu cuối ngƣời sử dụng và NAS. Home gateway chấp nhận kết nối hay nó thoả thuận lại LCP và nhận thực lại ngƣời sử dụng. 7) Khi NAS tiếp nhận lƣu lƣợng dữ liệu từ ngƣời sử dụng, nó lấy gói và đóng gói lƣu lƣợng vào trong một khung L2F và hƣớng nó vào trong đƣờng hầm. 8) Tại home gateway, khung L2F đƣợc tách bỏ, và dữ liệu đóng gói đƣợc hƣớng tới mạng công ty. b) Giao thức PPTP (Point –to- Point Tunneling Protocol) Giao thức đƣờng hầm điểm–điểm PPTP đƣợc đƣa ra đầu tiên bởi một nhóm các công ty đƣợc gọi là PPTP Forum. Nhóm này bao gồm 3 công ty: Ascend comm., Microsoft, ECI Telematicsunication và US Robotic. Ý tƣởng cơ sở của giao thức này là tách các chức năng chung và riêng của truy cập từ xa, lợi dụng cơ sở hạ tầng Internet sẵn có để tạo kết nối bảo mật giữa ngƣời dùng ở xa (client) và mạng riêng. Ngƣời dùng ở xa chỉ việc quay số tới nhà cung cấp dịch vụ Internet địa phƣơng là có thể tạo đƣờng hầm bảo mật tới mạng riêng của họ. Giao thức PPTP đƣợc xây dựng dựa trên chức năng của PPP, cung cấp khả năng quay số truy cập tạo ra một đƣờng hầm bảo mật thông qua Internet đến site đích. PPTP sử dụng giao thức bọc gói định tuyến chung GRE (Generic Routing 11 Encapsulation) đƣợc mô tả lại để đóng gói và tách gói PPP, giao thức này cho phép PPTP mềm dẻo xử lý các giao thức khác không phải IP nhƣ: IPX, NETBEUI. Do PPTP dựa trên PPP nên nó cũng sử dụng PAP, CHAP để xác thực. PPTP có thể sử dụng PPP để mã hoá dữ liệu nhƣng Microsoft đã đƣa ra phƣơng thức mã hoá khác mạnh hơn đó là mã hoá điểm - điểm MPPE (Microsoft Point- to- Point Encryption) để sử dụng cho PPTP. Một ƣu điểm của PPTP là đƣợc thiết kế để hoạt động ở lớp 2 (lớp liên kết dữ liệu) trong khi IPSec chạy ở lớp 3 của mô hình OSI. Bằng cách hỗ trợ việc truyền dữ liệu ở lớp thứ 2, PPTP có thể truyền trong đƣờng hầm bằng các giao thức khác IP trong khi IPSec chỉ có thể truyền các gói IP trong đƣờng hầm. - Đóng gói dữ liệu đường hầm PPTP Dữ liệu đƣờng hầm PPTP đƣợc đóng gói thông qua nhiều mức: đóng gói khung PPP, đóng gói các gói GRE, đóng gói lớp liên kết dữ liệu. Cấu trúc gói dữ liệu đã đƣợc đóng gói Tải PPP đƣợc Tiêu đề Tiêu đề Tiêu đề Tiêu đề Phần đuôi mã hoá liên kết dữ liệu IP GRE PPP (IP, IPX, NETBEUI) liên kết dữ liệu Hình 1.5: Cấu trúc gói dữ liệu trong đường hầm PPTP - Đóng gói khung PPP Phần tải PPP ban đầu đƣợc mật mã và đóng gói với phần tiêu đề PPP để tạo ra khung PPP. Sau đó, khung PPP đƣợc đóng gói với phần tiêu đề của phiên bản sửa đổi giao thức GRE. - Xử lý dữ liệu đường hầm PPTP Khi nhận đƣợc dữ liệu đƣờng hầm PPTP, PPTP client hay PPTP server sẽ thực hiện các bƣớc xử lý: - xử ký và loại bỏ phần Header và Trailer của lớp liên kết dữ liệu. - Xử lý và loại bỏ IP Header. - Xử lý và loại bỏ GRE Header và PPP Header. - Giải mã hoặc/và giải nén phần PPP payload nếu cần thiết. - Xử lý phần payload để nhận hoặc chuyển tiếp. 12 - Đường hầm PPTP cho phép ngƣời dùng và ISP có thể tạo ra nhiều loại đuờng hầm khác nhau. Ngƣời dùng có thể chỉ định điểm kết thúc của đƣờng hầm ở ngay tại máy tính của mình nếu có cài PPTP, hay tại máy chủ của ISP (máy tính của ISP phải hỗ trợ PPTP). Có hai lớp đƣờng hầm: Đƣờng hầm tự nguyên và đƣờng hầm bắt buộc. Đƣờng hầm tự nguyện: đƣợc tạo ra theo yêu cầu của ngƣời dùng. Khi sử dụng đƣờng hầm tự nguyện, ngƣời dùng có thể đồng thời mở một đƣờng hầm bảo mật thông qua Internet và có thể truy cập đến một Host trên Internet bởi giao thức TCP/IP bình thƣờng. Đƣờng hầm tự nguyện thƣờng đƣợc sƣ dụng để cung cấp tính riêng tƣ và toàn vẹn dữ liệu cho lƣu lƣợng Intranet đƣợc gửi thông qua Internet. Đƣờng hầm bắt buộc đƣợc tạo ra không thông qua ngƣời dùng nên nó trong suốt đối với ngƣời dùng. Điểm kết thúc của đƣơng hầm bắt buộc nằm ở máy chủ truy cập từ xa. Tất cả dữ liệu truyền đi từ ngƣời dùng qua đƣờng hầm PPTP đều phải thông qua RAS. Do đƣờng hầm bắt buộc định trƣớc điểm kết thúc và ngƣời dùng không thể truy cập phần còn lại của Internet nên nó điều khiển truy nhập tốt hơn so với đƣờng hầm tự nguyện. Nếu vì tính bảo mật mà không cho ngƣời dùng truy cập Internet công cộng thì đƣờng hầm bắt buộc ngăn không cho họ truy cập Internet công cộng nhƣng vẫn cho phép họ dùng Internet để truy cập VPN (nghĩa là chỉ cho truy cập và đƣợc các site trong VPN mà thôi). Một ƣu điểm nữa của đƣờng hầm bắt buộc là một đuờng hầm có nhiều điểm kết nối. Đặc tính này làm giảm yêu cầu băng thông cho các ứng dụng đa phiên làm việc. Một khuyết điểm của đƣờng hầm bắt buộc là kết nối từ RAS đến ngƣời dùng nằm ngoài đƣờng hầm nên dễ bị tấn công. Sử dụng RADIUS để cung cấp đƣờng hầm bắt buộc có một vài ƣu điểm đó là: Các đƣờng hầm có thể đƣợc định nghĩa và kiểm tra dựa trên xác thực ngƣời dùng và tính cƣớc dựa vào số điện thoại, các phƣơng thức xác thực khác nhƣ thẻ bài (token) hay thẻ thông minh (smart card). 13 - Xác thực người dùng quay số từ xa (RADIUS) RADIUS (Remote Authentication Dial-In User Service) sử dụng kiểu client/ server để chứng nhận một cách bảo mật và quản trị các kết nối mạng từ xa của các ngƣời dùng trong các phiên làm việc. RADIUS client/server sử dụng máy chủ truy cập mạng NAS để quản lý kết nối ngƣời dùng. Ngoài chức năng của máy chủ truy cập mạng nó còn có một số chức năng cho RADIUS client. NAS sẽ nhận dạng ngƣời dùng, thông in về mật khẩu rồi chuyển đến máy chủ RADIUS. Máy chủ RADIUS sẽ trả lại trạng thái xác thực là chấp nhận hay từ chối dữ liệu cấu hình cho NAS để cung cấp dịch vụ cho ngƣời dùng. RADIUS tạo một cơ sở dữ liệu tập trung về ngƣời dùng, các loại dịch vụ sẵn có, một dải modem đa chủng loại. Trong RADIUS thông tin ngƣời dùng đƣợc lƣu trong máy chủ RADIUS. RADIUS hỗ trợ cho máy chủ Proxy, là nơi lƣu giữ thông tin ngƣời dùng cho mục đích xác thực, cấp quyền và tính cƣớc, nhƣng nó không cho phép thay đổi dữ liệu ngƣời dùng. Máy chủ Proxy sẽ định kỳ cập nhật cơ sở dữ liệu ngƣời dùng từ máy chủ RADIUS. Để RADIUS có thể điều khiển việc thiết lập một đƣờng hầm, nó cần phải lƣu các thuộc tính của đƣờng hầm. Các thuộc tính này bao gồm: giao thức đƣờng hầm đƣợc sử dụng (PPTP hay L2TP), địa chỉ của máy chủ và môi trƣờng truyền dẫn trong đƣờng hầm đƣợc sử dụng. Khi kết hợp đƣờng hầm với RADIUS, có ít nhất 3 tuỳ chọn cho xác thực và cấp quyền:  Xác thực và nhận cấp quyền một lần tại RAS đặt tại cuối đƣờng hầm.  Xác thực và nhận cấp quyền một lần tại RAS đặt tại cuối đƣờng hầm và cố gắng chuyển đáp ứng của RADIUS đến đàu xa của đƣờng hầm.  Xác thực tại hai đầu của đƣờng hầm. Tuỳ chọn thứ nhất có độ tin cậy rất kém do chỉ yêu cầu một mình ISP điều khiển tiến trình truy cập mạng. Tuỳ chọn thứ hai có độ tin cậy trung bình, nó phụ thuộc cách RADIUS trả lời xác thực. Tuỳ chọn thứ ba có độ tin cậy cao và làm việc tốt nếu nhƣ sử dụng máy chủ Proxy RADIUS. 14 - Đường hầm kết nối LAN-LAN Giao thức PPTP nguyên thuỷ chỉ tập trung hỗ trợ cho việc quay số kết nối vào một mạng riêng thông qua mạng Internet, những đƣờng hầm kết nối LAN-LAN không đƣợc hỗ trợ. Mãi đến khi Microsoft giới thiệu máy chủ định hƣớng và truy cập từ xa (Routing and Remote Access Server) cho NT server 4.0 thì mới hỗ trợ đƣờng hầm kết nối LAN-LAN. Kể từ đó các nhà cung cấp khác cũng đã cung cấp các máy chủ tƣơng thích với PPTP có hỗ trợ đƣờng hầm kết nối LAN-LAN. Đƣờng hầm kết nối LAN-LAN diễn ra giữa hai máy chủ PPTP, giống nhƣ IPSec dùng 2 cổng nối bảo mật để kết nối 2 mạng LAN. Tuy nhiên, do kiến trúc PPTP không có hệ thống quản lý khoá nên việc cấp quyền và xác thực đƣợc điều khiển bởi CHAP hoặc thông qua MS-CHAP. Để tạo đƣờng hầm giữa hai site, máy chủ PPTP tại mỗi site sẽ đƣợc xác thực bởi PPTP ở site kia. Khi đó máy chủ PPTP trở thành client PPTP của máy chủ PPTP ở đầu bên kia và ngƣợc lại, do đó một đƣờng hầm tự nguyện đƣợc tạo ra giữa hai site. Mạng riêng đƣợc bảo vệ Mạng riêng đựoc bảo vệ Computer Computer Internet Computer Computer LAN Computer Máy chủ PPTP Máy chủ PPTP Computer LAN Hình 1.6: Kết nối LAN - LAN trong PPTP. Do đƣờng hầm PPTP có thể đƣợc đóng gói bởi bất kỳ giao thức mạng nào đƣợc hỗ trợ (IP, IPX, NETBEUI), ngƣời dùng tại một site có thể truy cập vào tài nguyên tại site kia dựa trên quyền truy cập của họ. Điều này có nghĩa là cần phải có site quản lý để đảm bảo ngƣời dùng tại một site có quyền truy cập vào site kia. Trong Windows NT mỗi site sẽ có miền bảo mật riêng và các site phải thiết lập một mối quan hệ tin cậy giữa các miền để cho phép ngƣời dùng truy cập vào tài nguyên của các site. 15 c) Giao thức L2TP ( Layer 2 Tunneling Protocol) Giao thức đƣờng hầm lớp 2 L2TP là sự kết hợp giữa hai giao thức PPTP và L2F- chuyển tiếp lớp 2. PPTP do Microsoft đƣa ra còn L2F do Cisco khởi xƣớng. Hai công ty này đã hợp tác cùng kết hợp 2 giao thức lại và đăng ký chuẩn hoá tại IETF. Giống nhƣ PPTP, L2TP là giao thức đƣờng hầm, nó sử dụng tiêu đề đóng gói riêng cho việc truyền các gói ở lớp 2. Một điểm khác biệt chính giữa L2F và PPTP là L2F không phụ thuộc vào IP và GRE, cho phép nó có thể làm việc ở môi trƣờng vật lý khác. Bởi vì GRE không sử dụng nhƣ giao thức đóng gói, nên L2F định nghĩa riêng cách thức các gói đƣợc điều khiển trong môi trƣờng khác. Nhƣng nó cũng hỗ trợ TACACS+ và RADIUS cho việc xác thực. Có hai mức xác thực ngƣời dùng: Đầu tiên ở ISP trƣớc khi thiết lập đƣờng hầm, Sau đó là ở cổng nối của mạng riêng sau khi kết nối đƣợc thiết lập. L2TP mang dặc tính của PPTP và L2F. Tuy nhiên, L2TP định nghĩa riêng một giao thức đƣờng hầm dựa trên hoạt động của L2F. Nó cho phép L2TP truyền thông qua nhiều môi trƣờng gói khác nhau nhƣ X.25, Frame Relay, ATM. Mặc dù nhiều công cụ chủ yếu của L2TP tập trung cho UDP của mạng IP, nhƣng có thể thiết lập một hệ thống L2TP mà không cần phải sử dụng IP làm giao thức đƣờng hầm. Một mạng ATM hay frame Relay có thể áp dụng cho đƣờng hầm L2TP. Do L2TP là giao thức ở lớp 2 nên nó cho phép ngƣời dùng sử dụng các giao thức điều khiển một cách mềm dẻo không chỉ là IP mà có thể là IPX hoặc NETBEUI. Cũng giống nhƣ PPTP, L2TP cũng có cơ chế xác thực PAP, CHAP hay RADIUS. Mặc dù Microsoft đã làm cho PPTP trở nên cách chọn lựa phổ biến khi xây dựng VPN bằng cách hỗ trợ giao thức này sẵn có trong hệ điều hành Windows nhƣng công ty cũng có kế hoạch hỗ trợ thêm L2TP trong Windows NT 4.0 và Windows 98. - Xử lý dữ liệu đường hầm L2TP trên nền IPSec  Khi nhận đƣợc dữ liệu đƣờng hầm L2TP trên nền IPSec, L2TP client hay L2TP server sẽ thực hiện các bƣớc sau:  Xử lý và loại bỏ header và trailer của lớp đƣờng truyền dữ liệu. 16  Xử lý và loại bỏ IP header.  Dùng IPSec ESP Authentication để xác thực IP payload và IPSec ESP header.  Dùng IPSec ESP header để giải mã phần gói đã mật mã.  Xử lý UDP header và gửi gói L2TP tới lớp L2TP.  L2TP dùng Tunnel ID và Call ID trong L2TP header để xác định đƣờng hầm L2TP cụ thể.  Dùng PPP header để xác định PPP payload và chuyển tiếp nó tới dúng giao thức để xử lý. - Đường hầm L2TP L2TP sử dụng những lớp đƣờng hầm tƣơng tự nhƣ PPTP, tuỳ theo ngƣời dùng sử dụng là client PPP hay client L2TP mà sử dụng đƣờng hầm là tự nguyện hay bắt buộc. Đƣờng hầm tự nguyện đƣợc tạo ra theo yêu cầu của ngƣời dùng cho mục đích cụ thể. Khi sử dụng đƣờng hầm tự nguyện thì ngƣời dùng có thể đồng thời mở đƣờng hầm bảo mật thông qua Internet, vừa có thể truy cập vào một host bất kỳ trên Internet theo giao thức TCP/IP bình thƣờng. Điểm kết thúc của đƣờng hầm tự nguyện nằm ở máy tính ngƣời dùng. Đƣờng hầm tự nguyện thƣờng đƣợc sử dụng để cung cấp tính riêng tƣ và toàn vẹn dữ liệu cho lƣu lƣợng Intranet gửi thông qua Internet. Đƣờng hầm bắt buộc đƣợc tạo tự động không cần bất kỳ hành động nào từ phía nguời dùng và không cho phép ngƣời dùng chọn lựa. Do đƣờng hầm bắt buộc đƣợc tạo ra không thông qua ngƣời dùng nên nó trong suốt đối với ngƣời dùng đầu cuối. Đƣờng hầm bắt buộc định trƣớc điểm kết thúc, nằm ở LAC của ISP và nên kiểu đƣờng hầm này điều khiển truy cập tốt hơn so với đƣờng hầm tự nguyện. Nếu nhƣ vì tính bảo mật mà không cho ngƣời dùng truy cập vào Internet công cộng nhƣng vẫn cho phép dùng Internet để truy nhập VPN. Một ƣu điểm của đƣờng hầm bắt buộc là một đƣờng hầm có thể tải nhiều kết nối, điều này làm giảm băng thông mạng cho các ứng dụng đa phiên làm việc. Một 17 khuyết điểm của đƣờng hầm bắt buộc là kết nối từ LAC đến ngƣời dùng nằm ngoài đƣờng hầm nên dễ bị tấn công. Mặc dù ISP có thể chọn cách thiết lập tĩnh để định nghĩa đƣờng hầm cho ngƣời dùng, nhƣng điều này gây lãng phí tài nguyên mạng. Có cách khác cho phép sử dụng tài nguyên hiệu quả hơn bằng cách thiết lập đƣờng hầm động. Những đƣờng hầm động này đƣợc thiết lập trong L2TP bằng cách kết nối với máy chủ RADIUS. Để RADIUS có thể điều khiển việc thiết lập một đƣờng hầm thì nó cần phải lƣu các thuộc tính của đƣờng hầm. Các thuộc tính này bao gồm: giao thức đƣờng hầm đƣợc sử dụng (PPTP hay L2TP), địa chỉ của máy chủ và môi trƣờng truyền dẫn trong đƣờng hầm đƣợc sử dụng. Sử dụng máy chủ RADIUS để thiết lập đƣờng hầm bắt buộc có một số ƣu điểm nhƣ:  Các đƣờng hầm có thể đƣợc định nghĩa và kiểm tra dựa trên xác thực ngƣời dùng.  Tính cƣớc thể dựa trên số điện thoại hoặc các phƣơng thức xác thực khác. - Xác thực và mã hóa trong L2TP Quá trình xác thực ngƣời dùng trong L2TP điễn ra trong 3 giai đoạn: giai đoạn 1 diễn ra tại ISP, giai đoạn 2 và giai đoạn 3 (tuỳ chọn) điễn ra ở máy chủ của mạng riêng. Trong giai đoạn đầu, ISP sử dụng số điện thoại của ngƣời dùng hoặc tên ngƣời dùng để xác định dịch vụ L2TP đƣợc yêu cầu và khởi tạo kết nối đƣờng hầm đến máy chủ mạng riêng. Khi đƣờng hầm đƣợc thiết lập, LAC của ISP chỉ định một số nhận dạng cuộc gọi (Call ID) mới để định danh cho kết nối trong đƣờng hầm và khởi tạo phiên bằng cách chuyển thông tin xác thực đến máy chủ của mạng riêng. Máy chủ của mạng riêng sẽ tiến hành tiếp bƣớc thứ 2. Giai đoạn 2, máy chủ của mạng riêng quyết định chấp nhận hay từ chối cuộc gói. Cuộc goi từ ISP chuyển đến có thể mạng thông tin CHAP, PAP hay bất kỳ thông tin xác thực nào, máy chủ sẽ dựa vào các thông tin này để quyết định chấp nhận hay từ chối. Sau khi cuộc gọi đƣợc chấp nhận thì máy chủ có thể khởi động giai đoạn thứ 3 của quá trình xác thực (tại lớp PPP), đây là giai đoạn tuỳ chọn. bƣớc này xem nhƣ 18 máy chủ xác thực một ngƣời dùng quay số truy cập vào thẳng máy chủ. Kết quả của 3 giai đoạn này cho phép ngƣời dùng, ISP và máy chủ của mạng riêng xác định đƣợc tính chính xác của cuộc gọi nhƣng vẫn chƣa bảo mật cho dữ liệu. Để việc xác thực trong L2TP hiệu quả thì cần phải phân phối khoá. Mặc dù phân phối bằng tay có thể khả thi trong một số trƣờng hợp nhƣng về cơ bản thì cần phải có một giao thức quản lý khoá. d) Giao thức IPSec (IP Security) Các giao thức nguyên thuỷ TCP/IP không bao gồm các đặc tính bảo mật vốn có. Trong giai đoạn đầu của Internet khi mà ngƣời dùng thuộc các trƣờng đại học và các viện nghiên cứu thì vấn đề bảo mật dữ liệu không phải là vấn đề quan trọng nhƣ bây giờ khi mà Internet trở nên phổ biến, các ứng dụng thƣơng mại có mặt khắp nơi trên Internet và đối tƣợng sử dụng Internet rộng hơn bao gồm cả các Hacker. Để thiết lập tính bảo mật trong IP ở cấp độ gói, IETF đã đƣa ra họ giao thức IPSec. Họ giao thức IPSec đầu tiên đƣợc dùng cho xác thực, mã hoá các gói dữ liệu IP, đƣợc chuẩn hoá thành các RFC từ 1825 đến 1829 vào năm 1995. Họ giao thức này mô tả kiến trúc cơ bản của IPSec bao gồm hai loại tiêu đề đƣợc sử dụng trong gói IP, gói IP là đơn vị dữ liệu cơ sở trong mạng IP. IPSec định nghĩa 2 loại tiêu đề cho các gói IP để điều khiển quá trình xác thực và mã hoá: một là xác thực tiêu đề IP – AH (IP Authentication Header) điều khiển việc xác thực và hai là đóng gói tải tin an toàn ESP (Encapsulation Security Payload) cho mục đích mã hoá. IPSec không phải là một giao thức. Nó là một khung của các tập giao thức chuẩn mở cho phép những nhà quản trị mạng lựa chọn thuật toán, các khoá và phƣơng pháp nhận thực để cung cấp sự xác thực dữ liệu, tính toàn vẹn dữ liệu, và sự tin cậy dữ liệu. IPSec là sự lựa chọn cho bảo mật tổng thể các VPN, là phƣơng án tối ƣu cho mạng của công ty. Nó đảm bảo truyền thông tin cậy trên mạng IP công cộng đối với các ứng dụng. IPsec tạo những đƣờng hầm bảo mật xuyên qua mạng Internet để truyền những luồng dữ liệu. Mỗi đƣờng hầm bảo mật là một cặp những kết hợp an ninh để bảo vệ luồng dữ liệu giữa hai Host. 19 IPSec đƣợc phát triển nhắm vào họ giao thức IP kế tiếp là IPv6, nhƣng do việc triển khai IPv6 còn chậm và sự cần thiết phải bảo mật các gói IP nên IPSec đã đƣợc thay đổi cho phù hợp với IPv4. Việc hỗ trợ cho IPSec chỉ là tuỳ chọn của IPv4 nhƣng đối với IPv6 thì có sẵn IPSec. - Khung giao thức IPSec. IPSec là khung của các chuẩn mở, đƣợc phát triển bởi IETF. IPSec là tập hợp những tiêu chuẩn mở làm việc cùng nhau để thiết lập tính bảo mật, toàn vẹn dữ liệu và nhận thực giữa các thiết bị ngang hàng. Những điểm ngang hàng có thể là những cặp Host hay những cặp cổng nối bảo mật (những bộ định tuyến, những tƣờng lửa, những bộ tập trung VPN …) hay có thể giữa một host và một cổng nối bảo mật, nhƣ trong VPN truy cập từ xa. Hai giao thức chính của IPSec là AH (Authentication Header) và ESP (Encapsulation Security Payload ). - AH: Cho phép xác thực và kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu của các gói IP truyền giữa hai hệ thống. Nó là một phƣơng tiện để kiểm tra xem dữ liệu có bị thay đổi trong khi truyền không. Do AH không cung cấp khả năng mật mã dữ liệu nên các dữ liệu đều đƣợc truyền dƣới dạng bản rõ. - ESP: Là một giao thức an toàn cho phép mật mã dữ liệu, xác thực nguồn gốc dữ liệu, kiểm tra tính toàn vẹn dữ liệu. ESP đảm bảo tính bí mật của thông tin thông qua việc mật mã ở lớp IP. Tất cả các lƣu lƣợng ESP đều đƣợc mật mã giữa hai hệ thống. - Hoạt động của IPSec Ta biết rằng, mục đích chính của IPSec là bảo vệ luồng dữ liệu mong muốn với các dịch vụ bảo mật cần thiếtvà hoạt động của IPSec có thể chia thành 5 bƣớc chính nhƣ sau: A gửi lƣu lƣợng cần bảo vệ tới B 20  Router A và B thoả thuận một phiên trao đổi IKE Phase 1 IKE SA ← IKE Phase → IKE SA  Router A và B thoả thuận một phiên trao đổi IKE Phase 2 IPSec SA ← IKE Phase → IPSec SA  Thông tin đƣợc truyền dẫn qua đƣờng hầm IPSec  Kết thúc đƣờng hầm IPSec Hình : 5 bƣớc hoạt động của IPSec. Bƣớc 1- Kích hoạt lƣu lƣợng cần bảo vệ. Việc xác định lƣu lƣợng nào cần đƣợc bảo vệ là một phần việc trong chính sách an ninh (Security Policy) của một mạng VPN. Chính sách đƣợc sử dụng để quyết định lƣu lƣợng nào cần đƣợc bảo vệ và không cần bảo vệ (lƣu lƣợng ở dạng bản rõ (clear text) không cần bảo vệ). Chính sách sau đó sẽ đƣợc thực hiện ở giao diện của mỗi đối tác IPSec. Đối với mỗi gói dữ liệu đầu vào và đầu ra sẽ có ba lựa chọn: Dùng IPSec, cho qua IPSec, hoặc huỷ gói dữ liệu. Đối với mọi gói dữ liệu đƣợc bảo vệ bởi IPSec, ngƣời quản trị hệ thống cần chỉ rõ các dịch vụ bảo mật đƣợc sử dụng cho gói dữ liệu. Các cơ sở dữ liệu, chính sách bảo mật chỉ rõ các giao thức IPSec, các node, và các thuật toán đƣợc sử dụng cho luồng lƣu lƣợng. Ví dụ, các danh sách điều khiển truy nhập (ACLs – Access Control Lists) của các router đƣợc sử dụng để biết lƣu lƣợng nào cần mật mã. ALCs định nghĩa bởi các dòng lệnh. Chẳng hạn: - Lệnh Permit: Xác định lƣu lƣợng phải đƣợc mật mã. - Lệnh deny: Xác định lƣu lƣọng phải đƣợc gửi đi dƣới dạng không mật mã.