Tài liệu Thiết kế đảm bảo an toàn cho dịch vụ mạng riêng ảo (vpn)

HỌC VIỆN KỸ THUẬT MẬT MÃ KHOA AN TOÀN THÔNG TIN ---------- BÀI TẬP LỚN THIẾT KẾ ĐẢM BẢO AN TOÀN CHO DỊCH VỤ MẠNG RIÊNG ẢO (VPN) Giáo viên hướng dẫn: Vũ Thị Vân Sinh viên thực hiện: Nhóm 10: Nguyễn Văn Thiệu Nguyễn Anh Tuấn Tạ Việt Thảo Hoàng Xuân Trường Lớp: AT7B MỤC LỤC Chương 1. Vấn đề khi thiết kế mạng riêng ảo.................................................. 4 1.1. Bảo mật ............................................................................................................... 4 1.2. Đánh địa chỉ và định tuyến ............................................................................... 8 1.3. Các vấn đề về DNS .......................................................................................... 13 1.4. Các vấn đề về Firewall, Router, NAT ............................................................ 15 1.5. Hiệu suất thực thi ............................................................................................ 20 1.6. Khả năng mở rộng ........................................................................................... 20 Chương 2. Môi trường mạng riêng ảo ............................................................ 25 2.1. Mạng riêng ảo truy cập từ xa ......................................................................... 25 2.2. Mạng riêng ảo chi nhánh ................................................................................ 26 2.3. Mạng riêng ảo đối tác ...................................................................................... 28 Chương 3. Các bước xây dựng mạng riêng ảo ............................................... 31 3.1. Chuẩn bị cơ sở ................................................................................................. 31 3.2. Lựa chọn các sản phẩm và nhà cung cấp dịch vụ ........................................ 33 3.3. Kiểm thử kết quả ............................................................................................. 34 3.4. Thiết kế và thực thi giải pháp ......................................................................... 34 3.5. Giám sát và quản trị ........................................................................................ 34 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1 – Bốn thành phần dễ bị tấn công của kết nối mạng riêng ảo ............................. 6 Hình 2 – Hệ thống Firewall phân cấp .......................................................................... 18 Hình 3 – Nhánh mạng từ xa kết nối tới mạng trung tâm qua VPN .............................. 21 Hình 4 - Nhánh mạng kết nối tới nhánh Intranet kế cận qua VPN ............................. 22 Hình 5 – Nhánh từ xa được kết nối với tất cả nhánh qua VPN .................................... 23 Hình 6 – Mạng riêng ảo truy cập từ xa ........................................................................ 25 Hình 7 – Thiết lập mạng riêng ảo chi nhánh................................................................ 27 Hình 8 – Thiết lập mạng riêng ảo đối tác .................................................................... 29 Chương 1. Vấn đề khi thiết kế mạng riêng ảo Một bản thiết kế chi tiết và đầy đủ là cơ sở chính của một mạng. Và điều này cũng đúng với bất kỳ mạng riêng ảo nào. Nếu có sai sót trong việc phân tích các yêu cầu của một tổ chức và theo đó là kế hoạch cũng bị sai sót thì sẽ có ảnh hưởng rất nhiều về sau. Chẳng hạn, có thể có nhiều thứ gặp sự cố và làm việc không như mong muốn, Ngoài ra người dùng cuối cũng phải chịu các hậu quả của việc lập kế hoạch không hợp lý. Lúc thiết kế mạng, người thiết kế cần phải luôn tuân thủ định hướng, không bỏ sót bất cứ thứ gì. Vấn đề chính mà ta cần phải xem xét lúc triển khai thiết kế mạng riêng ảo bao gồm như sau: - Bảo mật - Đánh địa chỉ IP và định tuyến - Các vấn đề liên quan đến DNS - Các vấn đề về Router/Gateway, Firewall và NAT - Các xem xét về Client và Server - Hiệu suất thực thi - Khả năng mở rộng và tính tương thích Sau đây, ta sẽ nghiên cứa riêng từng vấn đề này 1.1. Bảo mật Một mạng riêng ảo mở rộng qua một mạng công cộng “không an toàn” để kết nối một cách an toàn tới các nguồn tài nguyên và các mạng chi nhánh của một tổ chức. Tuy nhiên, hầu hết các quản trị mạng vẫn còn xem nhẹ vấn đề bảo mật của một mạng riêng ảo. Đây là vấn đề chính cần xem xét khi thiết kế một mạng riêng ảo bởi vì trong mạng riêng ảo có sử dụng các mạng công cộng làm trung gian, mạng công cộng thường là mở với tất cả các cá nhân, đặc biệt với những cá nhân có ý đồ xấu. Điều này làm cho mạng riêng ảo dễ bị tấn công trước nhiều mối đe doạ, bao gồm cả giả mạo, bắt gói, sửa đổi nội dung thông tin, các tấn công kiểu brute-force, tấn công từ chối dịch vụ và các tấn công trên các giao thức mạng riêng ảo. Khi xem xét các đặc điểm thiết lập mạng riêng ảo, bốn thành phần nổi bật của kết nối mạng riêng ảo rất dễ bị tấn công từ bên ngoài là: - Người dùng từ xa (người dùng cuối hoặc Client VPN): Thực thể này có thể là một phần trong các nhân viên di động của tổ chức hoặc một người dùng cuối truy cập Intranet của tổ chức từ nhà. Thực thể này sử dụng một ID và Password để làm việc từ xa. Kết quả là, người dùng từ xa thường bị tấn công vào ID hoặc Password. Nếu kẻ tấn công hoặc các cá nhân có ý đồ xấu thu được các ID và Password này, hắn ta dễ dàng truy cập lại vào Intranet của tổ chức và các tài nguyên trong đó. - Phân đoạn kết nối tới ISP: Một người dùng từ xa hay các chi nhánh yêu cầu một tuỳ chọn truy cập đề kết nối tới POP của ISP, nó sẽ lần lượt thiết lập kết nối tới mạng đích. Phân đoạn kết nối này có thể hoặc là một đường leased line hoặc một kết nối quay số từ xa. Kết nối đường Leased Line tồn tại giữa một chi nhánh ở xa và Intranet của ISP cung cấp thuê bao kết nối trực tiếp tới mạng ISP. Mặc dù một tuỳ chọn kết nối an toàn, đường leased line có thể bị mắc rẽ để nghe trộm và một kẻ tấn công có thể nghe trộm trên các cuộc truyền tin. Các kết nối quay số rẻ hơn khá nhiều so với đường thuê riêng và thường được dùng để kết nối một người dùng từ xa với mạng của tổ chức. Các kết nối quay số có khả năng truy cập tới tất cả và do đó dễ dàng mắc rẽ vào để nghe trộm. Điểm yếu này làm cho chúng rất dễ bị nghe trộm. Vì vậy, các kết nối quay số không an toàn như đường leased line Chú ý:Không quan tâm đến phân đoạn kết nối, việc nghe trộm trên một phiên liên lạc có thể cung câp cho kẻ tấn công có một địa chỉ IP máy chủ từ xa hợp lệ. Kẻ tấn công này sau đó sử dụng thông tin này để giả mạo địa chỉ IP và phá vỡ hàng rào an toàn của tổ chức mà không gặp trở ngại nào. Một vấn đề chính yếu khác gắn liền với phân đoạn kết nối, dù là đường thuê riêng hay đường quay số, nếu chính ISP có ý đồ xấu thì nhà cung cấp dịch vụ có thể dễ dàng đọc được tất cả dữ liệu trong phiên liên lạc và như vậy dễ dàng truy cập tới dữ liệu bí mật được truyền giữa một người dùng cuối và mạng Intranet của tổ chức. - Mạng công cộng: Một mạng công cộng, đặc biệt là Internet , không nằm trong địa hạt của một cơ quan thẩm quyền đơn nào có thể kiểm soát tất cả các hoạt động và giao dịch qua nó. Hơn nữa, các điểm trung gian, chẳng hạn như các bộ định tuyến tạo nên Internet và hỗ trợ các đường hầm mạng riêng ảo có thể không dùng riêng cho các đường hầm của một tổ chức đơn. Một bộ định tuyến trung gian có thể đồng thời hỗ trợ nhiều đường hầm bắt nguồn từ nhiều mạng Intranet của nhiều tổ chức. Kết quả là lưu lượng từ một tổ chức có thể không hoàn toàn được biệt lập với lưu lượng của các tổ chức khác. Thêm vào đó, mạng công cộng bản chất là dùng chung, nó có thể được truy cập bởi bất kỳ ai muốn sử dụng nó. Một ý định của cá nhân hay một tổ chức với các trang thiết bị đúng và giỏi chuyên môn có thể dễ dàng gắn vào một phương tiện liên lạc và sử dụng nó để đem lại lợi ích riêng. Trong các trường hợp khác, một kẻ tấn công có thể giả mạo các gói dữ liệu hoặc thay đổi nội dung dữ liệu dẫn đến nhiều thiệt hại cho một tổ chức. - Điểm truy cập mạng đích: Một Router, Gateway, Firewall hoặc một thiết bị NAT thường được đặt tại vành đai của mạng và các Server như là một điểm truy cập Intranet của một tổ chức. Các thiết bị này không chỉ phải đối mặt với các mối đe doạ bảo mật và các nguy cơ xâm nhập từ các thực thể bên ngoài mà còn cả từ các thực thể bất mãn ở bên trong. Thêm vào đó, nếu tổ chức hỗ trợ một mạng Extranet, các thiết bị ngày cũng dễ bị tấn công với các luồng lưu lượng độc hại từ các đối tác thương mại bên ngoài. Hình 1 – Bốn thành phần dễ bị tấn công của kết nối mạng riêng ảo Ở trên ta đã thảo luận về các lỗ hổng bảo mật trong một thiết lập mạng riêng ảo đầy đủ. Và như vậy, ta không thể bỏ qua các vấn đề bảo mật này. Ta cần giữ các bước hợp lý trong việc thực thi để đảm bảo rằng giải pháp mạng riêng ảo của ta có thể chịu được tất cả các kiểu tấn công, mà vẫn cho phép khai thác Internet và hạ tầng mạng công cộng để giảm chi phí thực thi trong khi tăng mức độ an toàn của các giao dịch, vì vậy bảo vệ được mạng trước hầu hết các khả năng tấn công vào tổ chức, dữ liệu. IPSec đã được thảo luận chi tiết trong chương III của phần I được xem là câu trả lời cho hầu hết các mối quan tâm bảo mật liên quan đến 4 thành phần dễ bị tấn công trong mạng riêng ảo. Nó đảm bảo sự an toàn của dữ liệu trong khi truyền. IPSec bảo mật dữ liệu bằng cách mã hoá mỗi gói dữ liệu với các thuật toán mã hoá mạnh. Kết quả là kẻ nghe trộm hoặc thậm chí cả ISP trung gian không thể đọc được dữ liệu. Hơn nữa, IPSec xác thực mỗi gói dữ liệu riêng lẻ ngoài việc xác thực người dùng cuối một lần. Điều này làm giảm khả năng giả mạo. Thêm hai khía cạnh bảo mật của bất kỳ giao dịch nào dựa trên mạng riêng ảo là quan hệ tin cậy và trao đổi khoá giữa các bên liên quan. Nếu một trong hai khía cạnh này bị tổn hại thì sự an toàn của toàn bộ thiết lập mạng riêng ảo có thể bị tổn hại. Vấn đề quan hệ tin cậy: Tin cậy là một phần không thể thiếu của việc đảm bảo an toàn cho bất kỳ hệ thống nào, bao gồm cả thiết lập mạng riêng ảo của ta. Tuy nhiên, sự tin cậy có thể bị khai thác để giành được quyền truy cập vào thiết lập an toàn cẩn mật của ta. Vì vậy, cần phải để ý các vấn đề sau khi quyết định mức tin cậy trong thiết lập của ta với các thực thể bên ngoài: + Các ứng dụng như Telnet, FTP rất dễ bị tấn công. Cân nhắc để sử dụng các ứng dụng an toàn hơn, như SSH để thay thế Chú ý Vì sự phức tạp của các cơ chế bảo mật mà SSH sử dụng, hiệu suất của SSH qua VPN sẽ bị chậm. + Không chạy các dịch vụ thêm trên Server VPN. Server VPN phải chạy không chỉ tối thiểu các ứng dụng và dịch vụ liên quan đến mạng riêng ảo mà còn phải tối thiểu hoá các dịch vụ mà kẻ xâm nhập có thể truy cập trong trường hợp xâm nhập thành công. + Mặc dù việc không tin cậy hoàn toàn các Client VPN đã xác thực là không thích hợp, nhưng vẫn nên duy trì một mức không tin cậy hợp lý. Nếu cung cấp truy cập hạn chế tới các tài nguyên và thiết bị, nhưng vẫn cho phép người dùng thực hiện các hoạt động cần thiết liên quan đến công việc của họ, ta có thể giảm hậu quả của sự xâm nhập trong đó kẻ tấn công nhằm vào các máy của người dùng cuối. Cũng có thể dùng firewal để hạn chế các truy cập nói trên. Các xem xét liên quan đến trao đổi khoá: Trao đổi khoá giữa các bên liên quan là một khía cạnh khác của bảo mật mà khi bị tổn hại có thể dẫn đến tổn hại rất lớn trong mạng. Vì thế, điều cốt yếu là khả năng phân phối các khoá một cách an toàn, đặc biệt trong trường hợp sử dụng mật mã đối xứng, như ta đã biết, trong mật mã đối xứng thường sử dụng một khoá mật cho cả lập mã và giải mã. Vì thế, nếu khoá này rơi vào tay một kẻ xâm nhập, nó sẽ mang lại cho kẻ xâm nhập khả năng truy cập tới các giao dịch đang tiếp diễn. Sẽ là hợp lý khi sử dụng IPSec, bảo mật SSH và các ứng dụng dựa trên SSL/TSL, nó tránh được việc trao đổi khoá dưới dạng rõ. Mật mã phi đối xứng không giống như mật mã đối xứng, không dựa vào một khoá cho việc giải mã và lập mã. Trái ngược với các mật mã đối xứng, mật mã phi đối xứng trao đổi các khoá công khai giữa các bên liên quan và sử dụng các khoá mật tương ứng với chúng cho chức năng giải mã. Tuy nhiên, các cơ chế này không phải tuyệt đối an toàn và rất dễ bị tổn thương với các tấn công kiểu Manin-the-Middle. Trong kiểu tấn công này, kẻ xâm nhập có thể thay thế khoá công khai của anh ta, và như vậy hoàn toàn truy cập được vào liên lạc giữa hai người dùng cuối hợp lệ. Vì vấn đề này, ta cần phải xác nhận lại khoá công khai với những người liên lạc khác sau khi pha trao đổi khoá hoàn tất, nhưng phải trước khi pha trao đổi dữ liệu bắt đầu. Mặc dù để thực hiện như vậy mọi lúc là không thể, một sự kiểm tra chéo ngẫu nhiên của các khoá công khai nhận được rất nên được thực hiện. Một điểm mà ta phải luôn lưu ý, bất kể mật mã đối xứng hay phi đối xứng thì các khoá không bao giờ lưu trữ trên một điểm cuối VPN, nơi chúng dễ dàng bị truy cập bởi kẻ xâm nhập. Một giải pháp khả thi cho vấn đề này là lưu trữ các khoá trong một vị trí tập trung, được bảo vệ tốt thay vì lưu trữ tất cả các khóa trên một Server VPN riêng. Mặc dùng quá trình truy cập khoá có thể bị kéo dài, nhưng trong thực tế, nó không chỉ giảm gánh nặng lưu trữ trên Server VPN mà còn nâng cao việc bảo đảm an toàn cho các khoá. 1.2. Đánh địa chỉ và định tuyến Một vấn đề quan trọng khác trong việc lập kế hoạch và thiết kế mạng riêng ảo là việc đảm bảo rằng các địa chỉ IP cần được gán cho các thiết bị mạng riêng ảo phải có kế hoạch và hợp lý. Hơn nữa, cũng cần phải đảm bảo rằng lược đồ định tuyến không chỉ có khả năng điều khiển kết nối mạng công cộng dựa trên địa chỉ IP toàn cục, mà còn sẽ có khả năng thích ứng với bất kỳ lược đồ đánh địa chỉ IP nào của ta trong tương lai. Ngoài ra, giới hạn hợp lý phải được giữ để đảm bảo rằng các đối tác thương mại bên ngoài và các Client từ xa cũng có thể kết nối tới mạng riêng ảo của chúng ta mà không gặp phải vấn đề trục trặc. 1.2.1. Vấn đề đánh địa chỉ Trong một mạng riêng, một công ty A không cần mua các địa chỉ IP duy nhất (được biết như là các địa chỉ IP toàn cầu) từ một cơ quan có thẩm quyền, như InterNIC, IANA hoặc từ ISP. Công ty A có thể sử dụng các địa chỉ IP riêng hoặc bất kỳ một địa chỉ IP nào mà họ muốn, bởi vì truyền thông trong một mạng riêng không phải định tuyến ra ngoài phạm vi công ty. Kết quả là, các host và các thực thể đặt trong một mạng riêng không thể liên lạc với các mạng qua Internet hay các mạng công cộng khác và vì vậy nó biệt lập với thế giới bên ngoài. Chú ý: Các địa chỉ IP trong phạm vi 10.0.0.0 – 10.255.255.255, 172.16.0.0 – 172.31.255.255 và 192.168.0.0 – 192.168.255.255 được dùng như các địa chỉ IP riêng và có thể được dùng trong một mạng riêng hoặc Intranet không sử dụng một mạng công cộng để kết nối tới các nhánh ở xa và người dùng từ xa Lược đồ địa chỉ riêng không hoàn toàn đúng cho các mạng riêng ảo vì chúng còn dựa trên một mạng đường trục công công để truyền thông. Điều này ngụ ý rằng chỉ VPN Client và Server liên quan trong một giao dịch là cần một địa chỉ IP công cộng. Liên lạc thực sự trên giao diện VPN ảo sẽ làm việc với các địa chỉ IP riêng. Kết quả là, công ty A sẽ đòi hỏi ít nhất một khối địa chỉ IP duy nhất toàn cầu từ ISP. Ta sẽ xem xét các nhân tố sau lúc đánh địa chỉ các thiết bị mạng riêng ảo. - Nếu công ty A sử dụng đường Leased Line để kết nối tới ISP, các thiết bị mạng riêng ảo sẽ được cấp phát các địa chỉ IP tĩnh. Các trường hợp khác, nếu sử dụng các kết nối quay số để kết nối tới POP của ISP, các Client VPN được dùng bởi những người dùng di động phải được cấp phát các địa chỉ IP động, mặc dù VPN Server sẽ vẫn đòi hỏi một địa chỉ IP tĩnh để có khả năng truy cập. Tuy nhiên, có một sự kế thừa vấn đề gắn với các Client VPN sử dụng địa chỉ IP động. Ta không thể giới hạn truy cập tới VPN Server trên cơ sở các địa chỉ IP mà ISP có thể cấp phát cho các VPN Client mỗi lần khác nhau. Trong hoàn cảnh này, các VPN Server rất dễ bị tấn công bởi các nguy cơ bảo mật mà một kẻ tấn công có thể hành động như một người dùng tin cậy. - Sẽ không gặp vấn đề gì nếu sử dụng một VPN Server đơn hoặc nhiều VPN Server, tất cả phải được cấp phát một địa chỉ IP tĩnh. Nếu các VPN Server sử dụng các địa chỉ IP động, VPN Client không thể định vị được Server mong muốn. - Nếu địa chỉ IP xung đột có thể cắt bỏ nếu cần hợp nhất hai mạng riêng, như trong trường hợp sát nhập hai tổ chức. Trong kịch bản này, nếu các mạng được hợp nhất sử dụng địa chỉ IP riêng thì rất có thể một số địa chỉ IP có thể xung đột. Việc thay đổi các địa chỉ IP xung đột là dễ dàng nếu chỉ với số lượng nhỏ các IP bị xung đột. Tuy nhiên, với một số lượng lớn thì có thể ta phải thay đổi lược đồ địa chỉ IP của ít nhất một mạng hoặc xấu nhất là toàn bộ mạng sau khi hợp nhất. Việc thay đổi lược đồ địa chỉ là rất mất nhiều thời gian. Có thể sử dụng khả năng cấu hình địa chỉ IP tự động, như sử dụng DHCP. Giao thức này cho phép một thiết bị mạng nhận được thông tin cấu hình, bao gồm cả một địa chỉ IP động khi thiết bị đó khởi động. - Nếu không có đủ địa chỉ IP duy nhất toàn cầu, cách thích hợp nhất là sử dụng địa chỉ IP riêng trong mạng của công ty và một NAT tại vành đai mạng để kết nối với thế giới bên ngoài. NAT sẽ cấp phát một địa chỉ IP duy nhất bất cứ lúc nào một host bên trong cần kết nối tới Internet hoặc thiết lập một phiên mạng riêng ảo. Cách này sẽ giúp ta đảm bảo rằng không có xung đột IP khi thiết lập kết nối Internet hoặc một phiên mạng riêng ảo. Một điểm quan trọng ở đây là NAT và VPN có thể xung đột vì việc ghi đè tiêu đề. Chúng ta giả thiết rằng công ty A trước đây có một mạng truyền thống, trong đó các mạng Intranet khác nhau của công ty được kết nối với nhau qua các phương tiện thiết bị riêng, như đường Leased-Line hoặc Frame Relay. Chúng ta cũng giả thiết rằng công ty A đã xây dựng một lược đồ địa chỉ cho mạng của họ. Vì mạng là độc lập và đường trục sử dụng chỉ các phương tiện thiết bị riêng, công ty A có thể sử dụng hoặc các địa chỉ IP nhập nhằng toàn cục (hay còn gọi là địa chỉ riêng) hoặc các địa chỉ duy nhất toàn cục (còn gọi là địa chỉ công cộng) từ trung tâm thông tin mạng (Network Information Center - NIC). Bởi vì việc gán địa chỉ IP công cộng được thực hiện bởi tổ chức có thẩm quyền trên phạm vi toàn cầu, chúng được xác định rõ ràng. Các địa chỉ công cộng có khả năng định tuyến tới bất kỳ đâu. Tuy nhiên, vì việc gán địa chỉ riêng rất dễ dàng thực hiện mà không cần đến một tổ chức có thẩm quyền trên phạm vi toàn cầu, chúng có thể dẫn đến sự nhập nhằng khi sử dụng trong Internet công cộng và chỉ có thể có khả năng định tuyến được trong một mạng riêng của chính công ty đó. Tóm lại: 1. Nếu công ty A sử dụng các địa chỉ công cộng trong mạng của mình, các địa chỉ có thể tiếp tục được sử dụng mà không cần phải thay đổi trong môi trường mạng riêng ảo. Nếu có mong muốn che dấu chúng trong khi gói dữ liệu được truyền qua Internet, một đường hầm ESP có thể được sử dụng giữa các Firewall. 2. Nếu một công ty A sử dụng các địa chỉ IP riêng trong mạng của mình, các địa chỉ cũng có thể tiếp tục được dùng trên tất cả các mạng con không có kết nối vật lý tới mạng Internet công cộng. Nếu không có các mạng con đó mà kết nối tới Internet công cộng, đặc biệt tồn tại các liên kết tại vành đai của mạng Intranet, một địa chỉ IP công cộng phải được sử dụng. Chế độ đường hầm ESP hoặc AH và ESP kết hợp trong chế độ đường hầm giữa các Firewall giữ cho cả hai làm việc. Tiêu đề IP mới của đường hầm sẽ sử dụng các địa chỉ toàn cục của hai Firewall, cho phép các gói dữ liệu được định tuyến quan Internet giữa hai Firewall (hoặc các Router). Tiêu đề của gói IP gốc sẽ sử dụng các địa chỉ IP được gán cho người dùng trên Intranet, vì vậy các địa chỉ này sẽ được che dấu khỏi sự dò xét bởi các giao thức mã hoá của ESP 1.2.2. Vấn đề định tuyến Như trong các mạng truyền thống, việc định tuyến trong mạng riêng ảo liên quan tới việc xử lý định tuyến tới một địa chỉ đích xác định. Trong định tuyến truyền thống, làm việc trên bất kỳ tuyến đường hiện tại có thể dùng được để tới bộ định tuyến đích. Tuy nhiên, trong các mạng riêng ảo, các thiết bị định tuyến chỉ đảm bảo tính sẵn sàng cho các đường định tuyến qua các kết nối và đường hầm mạng riêng ảo an toàn thay vì qua các mạmg công cộng trung gian. Cần lưu ý các vấn đề sau đây khi quyết định lược đồ định tuyến cho mạng riêng ảo: - Server mạng riêng ảo mà các Client từ xa kết nối tới, chỉ định một tuyến đường mặc định tới các Client VPN từ xa này. Bất kỳ tương tác khác giữa hai đầu cuối trong một phiên mạng riêng ảo đã cho được định tuyến qua tuyến đường đã được định nghĩa trước này. Tương tự, trong trường hợp của một Client quay số, nơi đường hầm được thiết lập giữa nhánh mạng của ISP và mạng đích, Client VPN sử dụng tuyến đường tới Intranet của ISP như tuyến đường mặc định. - Nếu Server VPN được đặt sau một Firewall, tất cả các tuyến đường mặc định nên trỏ vào các Firewall đó. - Nếu gán rõ ràng một đường định tuyến (hoặc một tập các đường định tuyến) tới mỗi Client cho một phiên mạng riêng ảo, ta có thể phải kiểm soát đầy đủ qua các đường dẫn giao dịch. Tuy nhiên, làm như vậy đòi hỏi phải cấu hình các đường định tuyến trên mỗi Client một cách thủ công. Đây có thể là một công việc cực kỳ mệt mỏi nếu số lượng Client VPN lớn. Hơn nữa, khả năng tắc nghẽn mạng rất cao nếu số đường định tuyến được gán rõ ràng có giới hạn. - Có thể ta muốn sử dụng các đường định tuyến tĩnh lúc thiết lập một giải pháp mạng riêng ảo lần đầu tiên. Các đường định tuyến này được định nghĩa và cấu hình trước trên cả Server VPN cũng như Client VPN. Kết quả là các đường định tuyến tĩnh này có thể giữ một vai trò quan trọng trong việc kiểm thử một thiết lập mạng riêng ảo mới. Tương tự, các đường định tuyễn tĩnh này cũng có thể giúp ta gỡ rối các vấn đề liên quan đến định tuyến. - Ngoại trừ việc kiểm thử các thiết lập mạng riêng ảo mới và trợ giúp khi gặp vấn đề, ta nên sử dụng các đường định tuyến tĩnh một cách hạn chế vì chúng có thể là nguyên nhân dẫn đến nhiều sự quản lý và nhiều Overhead khi cấu hình lại, đặc biệt nếu có một thay đổi trong lược đồ đánh địa chỉ hoặc sự sắp xếp lại các thiết bị mạng riêng ảo. - Thông thường, trong một phiên mạng riêng ảo có sử dụng các đường hầm tự nguyện và mở rộng qua Internet, ta có thể hoặc truy cập các Host trên Internet hoặc các Host trên Intranet, miễn là một Gateway mặc định được sử dụng cho mạng riêng ảo, không đồng thời xẩy ra cùng một lúc cả hai. Vì vậy, ta sẽ cần cấu hình một đường định tuyến mặc định giữa Client VPN và NAS của ISP. Điều này sẽ cho phép Client VPN truy cập đồng thời các Host dựa trên Intranet cũng như dựa trên Internet. Chú ý: Phương pháp dễ nhất và an toàn nhất của việc gán các đường định tuyến cho các phiên mạng riêng ảo là cấu hình firewal, bộ định tuyến mạng riêng ảo mặc định, hoặc các cổng nối mạng riêng ảo mặc định với tất cả các đường định tuyến có thể liên quan đến mạng riêng ảo. Thực tế này sẽ tiết kiệm cho ta nhiều thời gian và công sức vì sau đó ta chỉ cần cấu hình một đường định tuyến mặc định trên tất cả các máy phía Client. Hơn nữa, như vậy có thể làm đơn giản hoá nếu Gateway, Router VPN hoặc firewall có thể chia sẻ thông tin định tuyến này với các thiết bị định tuyến khác. Kết quả là, ta sẽ không cần phải cấu hình mỗi một thiết bị một cách riêng lẻ. Lý do: Các Client VPN được cấp phát hai địa chỉ IP, thứ nhất là lúc thiết lập một kết nối PPP với nhánh mạng của ISP và thứ hai là trong khi thiết lập phiên mạng riêng ảo. Vì thế, ta phải rất cẩn thận trong khi gán các đường định tuyến cho các phiên mạng riêng ảo, vì nếu thêm một đường định tuyến PPP thay cho đường định tuyến mạng riêng ảo, tất cả các lưu lượng sẽ được định tuyến qua đường định tuyến PPP không an toàn dưới dạng không được mã hoá. Hơn nữa, nếu các gói có địa chỉ IP riêng chúng sẽ bị loại bỏ tại thiết bị định tuyến của ISP. Các mạng riêng ảo cũng yêu cầu rằng phải lựa chọn giao thức định tuyến đúng. Ta cần chọn giao thức định tuyến theo các điều kiện và yêu cầu của tổ chức. Một số nhân tố có thể giúp ta trong việc quyết định giao thức bao gồm: - Giải thông được sử dụng bởi giao thức: Ví dụ, ta có thể muốn sử dụng BGP (Boder Gateway Protocol – Giao thức cổng biên) khi thực tế nó sử dụng một giải thông nhỏ. - Overhead được phát sinh: Một số giao thức định tuyến phát sinh overhead truyền thông rất cao so với các giao thức khác. RIP là một ví dụ. Mặc dù IPSec không phải là một giao thức định tuyến, nhưng nó cũng phát sinh overhead cao. - Chiều hướng liên lạc: Một số giao thức định tuyến, như RIP, chỉ hỗ trợ các địa chỉ Unicast, các giao thức khác như RIPv2 và OSPF hỗ trợ các địa chỉ broadcast và multicast. - Tính năng bảo mật được cung cấp: Một số giao thức định tuyến mang lại khả năng bảo mật cao 1.3. Các vấn đề về DNS Hệ thống tên miền (DNS) là một thư mục phân tán toàn cục được sử dụng cho việc chuyển đổi các địa chỉ dựa vào tên, Chẳng hạn như www.yahoo.com tương ứng với một địa chỉ IP là 64.58.76.223. Ta sẽ cần DNS trong mạng riêng ảo cho chức năng tương tự là - ánh xạ các địa chỉ dựa vào tên của host để tương ứng chúng với các địa chỉ IP. Trong mạng riêng ảo Intranet, chỉ cho phép truy cập tới các tài nguyên đặt trong mạng Intranet của tổ chức, ta sẽ cần tạo một Domain riêng biệt cho mạng chính và nhiều Domain riêng lẻ cho mỗi nhánh mạng từ xa. Ví dụ, ta có thể tạo một Domain là “MyIntranet.com” và tạo các Domain trong như là “RemoteBranch1.MyIntranet.com”, “RemoteBranch2.MyIntranet.com” v.v. Dễ dàng cấu hình máy chủ DSN để hỗ trợ kiến trúc Domain này. Hơn nữa, cũng sẽ cần thiết lập ít nhất một máy chủ Domain trong như là một máy chủ Domain thứ cấp cho mỗi Domain trong mà ta tạo ra. Điều này sẽ mang lại thuận lợi trong việc chia sẻ các các cập nhật và thông tin liên quan đến DNS khác giữa nhiều Domain trong. Cấu hình trước đây quan tâm đến việc truy cập mạng riêng ảo dựa trên Intranet, các host bên trong sẽ không còn khả năng truy cập Intrernet. Nếu muốn các host bên trong có khả năng truy cập Internet hoặc các tài nguyên trong mạng Internet, ta cần thiết lập bổ sung một máy chủ DNS bên ngoài, nó sẽ nhận tất cả truy vấn tới các host bên ngoài từ các DNS bên trong và anh xạ các địa chỉ theo tên bên ngoài tương ứng với các địa chỉ dạng số. Trong trường hợp những người dùng di động sử dụng một mạng riêng ảo để truy cập Intrnanet, có một vấn đề cố hữu với các thiết lập DNS. Nếu những người dùng từ xa này phụ thuộc vào một kết nối đường quay số, các Client VPN kết nối tới Intranet sử dụng một địa chỉ IP mới mỗi lần. Và như vậy, ta không thể mã cứng DSN của ta để cung cấp cho các Client này. Để giải quyết vấn đề này, ta sẽ cần thiết lập các máy Client cá nhân để sử dụng các máy chủ DNS bên trong. Nếu những người dùng từ xa yêu cầu một kết nối Internet đồng thời, ta phải cấu hình những đầu cuối từ xa này để tìm kiếm các máy chủ DNS bên ngoài thêm vào các máy chủ bên trong Chú ý: Khi kết nối tới Internet, ta có thể đối mặt với độ trễ rất lớn, hoặc thậm chí ngừng ứng dụng trong khi phân giải tên/địa chỉ nếu ta thiết lập các host VPN trước hết tìm kiếm một máy chủ DNS bên trong và sau đó tìm kiếm một máy chủ DNS bên ngoài (trong cả hai kịch bản intranet và remote access). Điều này là bởi vì các host sẽ tìm một máy chủ DNS bên ngoài sau khi đã tình kiếm qua tất cả các máy chủ DNS bên trong mà chúng được đăng ký. Và như vậy, host VPN nên tìm kiếm một máy chủ DSN bên trong có khả năng chuyển tiếp yêu cầu tới DNS của ISP. Kết quả là nhanh hơn nhiều vì nó cho phép lưu cache các tên được tìm kiếm. Hơn nữa, để xem xét những điều mới được đề cập, ta cũng cần cảnh giác với các tính chất dễ bị tổn thương máy chủ DSN sau đây: - Nếu xẩy ra lỗi bảo mật các máy chủ DNS, một kẻ xâm nhập có thể chiếm quyền điều khiển Server của ta và giành được toàn quyền kiểm soát qua các Domain đã đăng ký với chúng. Kiểu tấn công này được xem như là cướp Domain. - Một kẻ xâm nhập có thể sử dụng các tấn công từ chối dịch vụ trên các máy chủ DNS của ta. Trong trường hợp này, các Domain bị tấn công sẽ không có khả đăng định vị các Host trong các Domain khác và Internet. Vì tất cả các máy chủ DNS dựa trên Internet liên lạc với mỗi máy chủ khác, kiểu tấn công này có thể dẫn đến sự chậm trễ toàn cục lan rộng trong tiến trình xử lý ánh xạ tên/địa chỉ IP. - Nếu một kẻ xâm nhập giành được quyền truy cập vào máy chủ DNS của ta và sửa đổi các thông tin được lưu trong máy chủ để chuyển hướng bất kỳ lưu lượng nào giành cho các địa chỉ hợp pháp tới một vị trí giả mạo, các Domain bị tấn công sẽ không nhận được bất kỳ lưu lượng dữ liệu nào giành cho chúng. Để tránh các vấn đề này, cần phải bảo mật cho các máy chủ DNS trong cũng như ngoài. 1.4. Các vấn đề về Firewall, Router, NAT Như ta đã biết, các Router (hay Gateway), Firewall và các thiết bị NAT là các thiết bị ngoại biên. Ta cần xem xét một số vấn đề về sự an toàn và sự tích hợp của chúng trong một môi trường mạng riêng ảo. 1.4.1. Các xem xét liên quan đến Router Router (và các Gateway) giữ một vai trò đáng kể trong việc định tuyến luồng lưu lượng qua một mạng dựa trên IP. Vì có các thiết bị ngoại biên này, mối quan tâm chính liên quan đến chúng là về tính an toàn của chúng. Nếu Router của ta được bảo mật kém, chúng có thể dễ dàng bị nhắm tới bởi những kẻ xâm nhập, là những kẻ phát sinh luồng lưu lượng giả tạo gây ra các tấn công từ chối dịch vụ. Chúng cũng có thể được dùng bởi những kẻ xâm nhập để tấn công các Router khác. Các xem xét khác liên quan đến Router và Gateway trong thiết lập mạng riêng ảo bao gồm: - Các Router và Gateway trong môi trường mạng Internet thường được cấu hình để cho truyền qua lưu lượng được định tuyến tới các Router kế tiếp nhằm hướng tới mạng đích. Điều này hàm ý rằng chúng có thể “chuyển” một khối lượng lớn dữ liệu sang nơi khác. Tuy nhiên, hầu hết các Router không có khả năng lưu trữ một khối lượng lớn dữ liệu khi dữ liệu chuyển đến chúng. Kết quả là, hầu hết các Router rất dễ bị ảnh hưởng với các tấn công từ chối dịch vụ. Bằng việc giành được toàn bộ quyền kiểm soát Router, một kẻ xâm nhập có thể dễ dàng giành được quyền truy cập vào mạng gắn với nó và dẫn đến thiệt hại lớn với mạng Intranet. - Các Router chia sẻ thông tin định tuyến với các Router ngang hàng để có khả năng định danh không làm gián đoạn thêm luồng lưu lượng chúng nhận được. Kết quả là, các Router phải chia sẻ một quan hệ tin cậy với các Router ngang hàng. Đặc điểm này của các Router thường bị khai thác bởi những kẻ xâm nhập, những kẻ này sau khi thay đổi hoặc xoá các đường định tuyến đã tồn tại hoặc đưa các đường định tuyến giả tạo vào bảng định tuyến được duy trì bởi một hoặc nhiều Router. Kết quả của việc thay đổi thông tin này là các Router mà các bảng định tuyến của chúng đã được cảnh giác có thể bắt đầu hoạt động như các Router giả tạo và chuyển tiếp luồng lưu lượng tới các Route “không đáng tin cậy” - Nếu đang lập kết hoạch thực thi nhiều Router và Gateway trong mạng Intranet, cần đảm bảo rằng tất cả hỗ trợ cùng mức bảo mật. Điều này sẽ ngăn chặn kẻ xâm nhập khai thác một điểm yếu bảo mật đơn lẻ để giành quyền truy cập tới mạng. Bởi các vấn đề đã xác định trên, ta nên cẩn thận khi chọn lựa các Router cho thiết lập mạng riêng ảo. Ngoài hiệu suất tốt, cũng nên tìm kiếm các Router có khả năng mã hoá và xác thực mạnh. Những khả năng này không chỉ bảo vệ các Router của ta, mà còn ngăn chặn việc quét và đọc trái phép các thông tin đang được chuyển qua bởi chúng 1.4.2. Các xem xét liên quan đến Firewall Mặc dù các Firewall có thể trợ giúp như các kỹ thuật bảo vệ chống lại các cuộc tấn công và xâm nhập từ bên ngoài, ta cần xem xét một số vấn đề sau trước khi thực thi một thiết lập mạng riêng ảo dựa trên firewall. Một số vấn đề này như sau: - Nếu đang lập kế hoạch thực thi các firewall hoạt động trên cơ sở các địa chỉ IP nguồn và đích, cổng nguồn và đích, giao thức được sử dụng nhưng không dựa trên nội dung của các gói dữ liệu, một kẻ xâm nhập có thể che dấu dữ liệu “độc hại” trong các gói dữ liệu được tải. Kết quả là, những dữ liệu độc hại này sẽ không bị phát hiện bởi Firewall. Vấn đề khác gắn với các Firewall này, cũng như với các Firewal lọc gói, đó là chúng không xử lý các giao dịch dựa trên nhiều kết nối động, chẳng hạn như các giao dịch FTP. Vì vậy, sẽ cần thiết lập các bộ lọc gói một cách rõ ràng để cho phép các luồng lưu lượng liên quan các giao dịch này. - Các Firewal khác, như các Firewal Proxy ứng dụng và các Firewal kiểm duyệt trạng thái gói, các hoạt động của chúng phần lớn dựa trên nội dung của gói dữ liệu thêm vào các địa chỉ IP, địa chỉ cổng và các giao thưc được dùng. Tuy nhiên, phải nhớ rằng các Firewall Proxy ứng dụng không xử lý luồng lưu lượng dựa trên HTTPS và SSH-. Kết quả là, đặc trưng này có thể bị khai thác bởi những người bên ngoài để xâm nhập Firewall. Chức năng của Firewall kiểm duyệt trạng thái gói dữ liệu rất giống với Firewal Proxy ứng dụng. Tuy nhiên, hiệu suất của chúng tốt hơn nhiều. Vì vậy, dù có thể phải đầu tư nhiều hơn cho Firewall kiểm soát trạng thái gói dữ liệu, nhưng nó sẽ tăng đáng kể hiệu suất của toàn bộ thiết lập mạng riêng ảo. - Để vượt qua hầu hết các vấn đề liên quan đến Firewall, ta phải định nghĩa một chính sách bảo mật, chính sách bảo mật lần lượt định nghĩa cách thức một Firewall tương tác với thiết lập mạng riêng ảo. Trong chính sách bảo mật, ta cũng sẽ phải quyết định loại luồng lưu lượng nào nên được cho phép đi qua Firewall. Một cách để xử lý tất các luồng lưu lượng một cách đầy đủ lúc cấu hình hệ điều hành Firewall là không cho phép tất cả lưu lượng và dịch vụ, sau đó xử lý để cho phép các lưu lượng và dịch vụ được yêu cầu cho đến khi xây dựng xong toàn bộ các luật. - Nếu đang lập kế hoạch để tạo một vùng DMZ (vùng mạng bảo vệ vành đai), đầu tiên ta sẽ cần quyết định những Server nào sẽ là một phần của vùng này. Một qui tắc để xác định là các Server chỉ đưa ra các dịch vụ mạng riêng ảo cần thiết nên là một phần của vùng này. - Mặc dù một cách hiệu qủa và không mất chi phí lớn của việc bảo mật Intranet và thiết lập mạng riêng ảo là xây dựng một kiến trúc bảo mật phân cấp dựa trên firewall sử dụng các kiểu Firewall khác nhau, như minh hoạ trong hình 2. Ví dụ, Firewall giữa Internet và DMZ có thể là một loại và Firewall giữa DMZ và Intranet có thể là một loại khác. Điều này sẽ giảm khả năng khai thác các điểm yếu giống nhau trong hệ thống Firewall ngoại vi để giành được quyền truy cập các tài nguyên mạng Intranet Hình 2 – Hệ thống Firewall phân cấp Bằng việc cấu hình các Firewall để ghi nhật ký mọi yêu cầu kết nối và hoạt động xẩy ra qua các Firewall, và bằng cách phân tích đều đặn các dữ liệu này, ta có thể xác định các điểm yếu trong hệ thống Firewall và đưa ra các bước phù hợp 1.4.3. Các xem xét liên quan đến NAT Luôn có hai vấn đề chính cần xem xét lúc thực thi giải pháp dựa trên NAT trong một môi trường mạng riêng ảo. Đó là: - Mặc dù NAT có thể hoạt động tự do trên PPTP, xem xét các NAT quan trọng nhất do bởi trong trường hợp các giao dịch dựa trên IPSec. Với công nghệ, các địa chỉ IP tầng 3 phải được thay đổi. Ngược lại. IPSec mã hoá và/hoặc đóng gói các địa chỉ IP tầng 3 của một gói với các địa chỉ mạng khác. Kết quả là, số hiệu cổng UDP được mã hoá và giá trị của nó được bảo vệ với một FCS mật mã. Điều này làm cho luồng lưu lượng IPSec không được dịch chuyển bởi các NAT và NAT không có khả năng làm việc trên gói sau khi dữ liệu sau khi gói dữ liệu đi qua các xử lý định đường hầm mạng riêng ảo L2TP dựa trên IPSec hoặc IPSec. Hơn thế nữa, trong trường hợp xác thực IPSec đầu cuối tới đầu cuối, một gói có địa chỉ bị thay đổi sẽ luôn xẩy ra lỗi kiểm tra tính toàn vẹn. Cho nên, NAT có thể phá vỡ một đường hầm dựa trên IPSec, vì Server VPN sẽ luôn loại bỏ các gói dữ liệu. Vì vậy, nên tránh sử dụng NAT nếu đang có kế hoạch thực thi mã hoá và xác thực IPSec. - NAT không xử lý dịch chuyển các địa chỉ IP tương ứng với các giao thức tầng ứng dụng. Vì vậy, không thể thực thi một giải pháp dựa trên NAT chuẩn. Ta sẽ phải tìm một NAT cao cấp để sử lý tình huống này 1.4.4. Các xem xét liên quan đến Client và Server mạng riêng ảo Các Client và Server mạng riêng ảo là các điểm cuối của một thiết lập mạng riêng ảo đầy đủ. Trong khi Server mạng riêng ảo cung cấp các dịch vụ liên quan đến mạng riêng ảo, thì các Client sử dụng các dịch vụ này. Kết quả là, một số lượng đáng kể rơi vào lựa chọn của các Client và Server mạng riêng ảo. Các xem xét chính liên quan tới các Server mạng riêng ảo bao gồm: - Server mạng riêng ảo phải có hiệu suất cao - Server chỉ chạy các dịch vụ cần thiết - Server phải có khả năng kết nối tới được và có khả năng xử lý để xác thực các Client mạng riêng ảo. Ta phải sử dụng các địa chỉ IP tĩnh cho chức năng đó. Nếu Server được cấp phát một địa chỉ riêng, bộ dịch chuyển địa chỉ mạng được yêu cầu và như vậy Server có thể truy cập được bởi các Host ở bên ngoài, đặc biệt nếu mạng Intranet cũng hỗ trợ Extranet. - Nếu NAT đang được sử dụng, nó phải được thực thi tại Server VPN để tránh các xung đột giữa NAT và VPN - Nếu Server VPN được kết nối trực tiếp với Internet và Firewall được đặt sau Server VPN (giữa Server VPN và Intranet), ta phải cấu hình Server chỉ chấp nhận luồng lưu lượng VPN và loại bỏ các gói dữ liệu không VPN. Tuy nhiên, nếu Server VPN nằm sau Firewall, cả Server cũng nhưu Firewall phải được cấu hình để chỉ chấp nhận các gói dữ liệu liên quan đến VPN. Còn khi lựa chọn và thực thi các Client VPN, ta phải xem xét các vấn đề sau: - Nên chọn lựa việc cấu hình thủ công các Client VPN chỉ nếu số lượng Client là giới hạn. Nếu thiết lập mạng riêng ảo hỗ trợ một số lượng lớn các Client, ta sẽ phải tìm kiếm các công cụ có thể giúp cấu hình các máy Client này. Ví dụ, nếu số lượng Client lớn, ta có thể xem xét sử dụng trình quản lý kết nối Microsoft trong môi trường mạng riêng ảo dựa trên Microsoft. - Nên chọn các Client VPN sau khi phân tích và hiểu rõ các yêu cầu của tổ chức. Điều này là quan trọng bởi vì, mặc dù ta có thể có một thiết lập đầy đủ và hiệu suất cao, một Client hiệu suất thấp có thể trở thành chỗ dễ bị tắc nghẽn khi nó không có khả năng duy trì với tốc độ nhanh của các giao dịch. 1.5. Hiệu suất thực thi Hiệu suất của một mạng riêng ảo phần lớn phụ thuộc vào các Server VPN và hạ tầng mạng. Với ý nghĩ này, điều quan trọng là phải biết một số qui định trách nhiệm mà việc tối ưu hiệu suất đòi hỏi: - Nên xem trước hiệu suất của các Server VPN một cách đều đặn, điều này sẽ giúp chúng ta định danh bất kỳ sự giảm sút nào về hiệu suất của các Server - Duy trì nhật ký hệ thống một cách chi tiết của mỗi và mọi hoạt động liên quan đến mạng riêng ảo là điều hợp lý, ta nên chuyển định kỳ các file nhật ký này tới một máy riêng và như vậy lúc một kẻ xâm nhập chiến được quyền truy cập tới bất kỳ Server VPN nào, anh ta không thể sửa đổi file nhật ký để tránh bị phát hiện sớm. - Nên giám sát toàn bộ hiệu suất mạng trên cơ sở quy tắc. Điều này giúp ta định danh các tắc nghẽn có thể xẩy ra và sẽ giúp ta xác định thiết lập mạng riêng ảo của ta có thể hỗ trợ bao nhiêu người dùng trước khi những người dùng này bắt đầu cảm thấy hiệu suất bị giảm sút. - Các thuật toán mật mã, các lược đồ xác thực có thể phát sinh overhead đáng kể, và như vậy làm chậm hoạt động thông thường cùng với các hoạt động mạng riêng ảo. Ta có thể tăng hiệu suất của toàn mạng bằng cách phân tích kỹ lưỡng những ưu và nhược điểm của các thuật toán có thể thực thi, cân bằng giữa hiệu suất và bảo mật - Các Client VPN là khía cạnh khác của hiệu suất mạng riêng ảo. Cần kiểm soát các Client VPN được đặt trong Intranet và báo cho các Client di động từ xa trên đó phần mềm Client và hệ điều hành dùng để các giao dịch giữa người dùng cuối và các Server VPN không bị cản trở bởi hiệu suất thấp của các Client VPN 1.6. Khả năng mở rộng Giống như bất kỳ thiết lập mạng nào, một mạng riêng ảo phải có khả năng thích ứng với bất kỳ sự thay đổi nào trong tương lai do các yêu cầu và sự phát