Như ta đã biết, có nhiều hãng tham gia nghên cứu, phát triển các sản phẩm VPN, mỗi hãng lại đưa ra nhiều dòng sản phẩm. Các hãng khác nhau có cách tiếp cận và ưu nhược điểm riêng. Sau đây ví dụ về các sản phẩm của Cisco và Netsreen. Sản phẩm của 2 hãng này tương đối đa dạng và có thể phục vụ cho một phạm vi rộng các nhu cầu ứng dụng khác nhau.
Bảng 5.1: Ví dụ về các sản phẩm của Cisco và Netsreen
Loại khách hàng
Cisco Netsreen
Remote Access Site-to-Site
ISP/ Central Site 3080, 3060 Concentrators VPN routers 71x0 Netsreen-1000, Netsreen-500
Medium Site 3030 Concentrators Routers 7x00, 3600 Netsreen-208,
Netsreen-204 Small Office 3015, 3005 Concentrantors Routers 3600, 2600, 1700 Netsreen-50, Netsreen-20, Netsreen-XP Home Office/ Telecommuter Cisco VPN Software Client 3002 Hardware Client Router 800, 905 Netsreen-Remote 5.3 Ví dụ về thực hiện IP-VPN
Để minh họa, ta xét 2 trường hợp: ứng dụng kết nối remote Access và ứng dụng Site-to-Site sử dụng thiết bị VPN 3000 Concentrantor của Cisco.
VPN concentrantor có các thông số kỹ thuật sau:
- Xác thực tính toàn vẹn dữ liệu: sử dụng thuật toán HMAC-MD5 (128 bit), HMAC-SHA-1 (160 bit).
- Xác thực nguồn gốc dữ liệu: có thể cấu hình để sử dụng mật khẩu (khóa chia sẻ trước) hoặc chữ ký số.
- Trao đổi khóa: sử dụng thuật toán Diffie-Hellman, chứng thực số.
- Mật mã dữ liệu: sử dụng một trong các thuật toán DES, 3DES ở chế độ CBC. Trong tương lai, các thiết bị VPN cần hỗ trợ các thuật toán tiên tiến hơn, chẳng hạn thuật toán mật mã AES, xác thực SHA-2.
5.3.1 Kết nối Client-to-LAN
Trong trường hợp này, người sử dụng từ xa cần kết nối vào mạng trung tâm để truy nhập thư điện tử, các file cơ sở dữ liệu, trình diễn… Để thực hiện kết nối này, một phương án là sử dụng thiết bị VPN 3000 Concentrator ở mạng trung tâm của tổ chức, và phần mềm VPN 3000 Concentrantor Client tại máy tính của người sử dụng.
Internet ISP ISP Computer Computer Computer Application Server VPN Concentrator Telecommuter with VPN 3000 Client PPP connectivity IPSec Tunnel
Hình 5.5: Các thành phần của kết nối Client-to-LAN
Có thể thấy trên hình 5.5, kết nối Client-to-LAN bao gồm 4 thành phần: IPSec client Software, Point-to-Point Protocol (PPP), IPSec Protocol, và VPN 3000 Concentrator.
- Phần mềm IPSec (IPSec Client Software) không có sẵn trong hệ điều hành Windows nên phải được cài đặt trên máy tính có yêu cầu truy nhập từ xa. Nó được sử dụng để mật mã, xác thực và đóng gói dữ liệu, đồng thời là một điểm cuối của đường ngầm.
- Giao thức PPP được các ứng dụng truy nhập từ xa sử dụng để thiết lập một kết nối vật lí tới nhà cung cấp dịch vụ ISP.
- Sau khi được ISP xác thực, người sử dụng khởi động phần mềm IPSec Client để thiết lập một đường ngầm an toàn (secure tunnel), thông qua Internet để tới VPN 3000 Concentrantor.
- Mạng trung tâm, VPN 3000 Concentrator là một điểm cuối còn lại của đường ngầm. Nó thực hiện giải mã, xác thực, và mở gói dữ liệu.
Internet ISP Computer Computer Application Server VPN private IP 192 .168 .1.5 Telecommuter with VPN 3000 Client 192 .168 .1.10 VPN public IP 172 .26 .26 .1 172 .26 .26.1 203 .16 .5.19 ESP 192 .168 .1.10 192 .168 .1.20 Client IP address 192 .168 .1.20 DATA
Adapter (NIC ) IP Address 203 .162 .5.19
Hình 5.6: Đường ngầm IPSec Client-to-LAN
Hình 5.6 cho thấy đường ngầm IPSec Client-to-LAN. Người sử dụng từ xa cần truy nhập thông tin tại máy chủ của mạng trung tâm tại địa chỉ 192.168.1.10. Địa chỉ nguồn thường là địa chỉ ảo của client, 192.168.1.20. Địa chỉ này thường được cấp cho client từ máy chủ DHCP hoặc chính VPN Concentrator. Địa chỉ ảo giúp cho client có thể hoạt động như đang ở ngay mạng trung tâm.
Bất cứ dữ liệu nào khi truyền từ server tới client đều phải được bảo vệ. Do đó chúng được mật mã, xác thực và đóng gói bằng giao thức ESP. Sau khi đóng gói dữ liệu bằng ESP thì một IP header mới được thêm vào gói dữ liệu (gọi là header ngoài) để định tuyến gói tin qua mạng. Địa chỉ nguồn của outside IP header là địa chỉ card mạng (NIC) của client. Địa chỉ đích là giao diện công cộng của VPN 3000 Concentrator.
Ngoài thiết bị VPN 3000 Concentrator ở mạng trung tâm, mỗi máy tính truy nhập từ xa cần cài đặt phần mềm IPSec client. Phần mềm này làm việc với VPN 3000 Concentrator để tạo một đường ngầm an toàn giữa máy tính truy nhập từ xa và mạng trung tâm. IPSec client sử dụng IKE và giao thức đường ngầm IPSec để tạo và quản lý đường ngầm.
Trong quá trình hoạt động, các bước sau thực hiện gần như tự động đối với người sử dụng.
- Thỏa thuận các thông số đường ngầm: địa chỉ, thuật toán. - Thiết lập đường ngầm dựa trên các thông số đã thiết lập. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Xác thực người sử dụng thông qua username, groupname, password, digital certificate.
- Thiết lập các quyền truy nhập của người sử dụng: thời gian, số giờ truy nhập, các giao thức được phép…
- Quản trị các khóa an ninh để mật mã va giải mã. - Thiết lập phiên trao đổi IPSec.
- Xác thực, mật mã và giải mã các dữ liệu đi qua đường ngầm.
Hình 5.7: Phần mềm IPSec Client
5.3.2 Kết nối LAN-to-LAN
Trong trường hợp này, giả thiết người sử dụng từ mạng LAN ở xa muốn truy nhập vào máy chủ ứng dụng ở mạng trung tâm. Một phương án để thực hiện kết nối này là sử dụng hai VPN 3000 Concentrator, một ở mạng trung tâm, một ở mạng xa.
Một gói tin IP được xây dựng với địa chỉ nguồn là 192.168.1.20 và địa chỉ đích là 192.168.1.10. Gói tin được định tuyến tới VPN Concentrantor, VPN Concentrator mật mã và đóng gói IP ban đầu với ESP header. Gói tin này được bảo vệ nhưng không định tuyến được do các trường địa chỉ ở dạng mật mã. Vì vậy, một IP header bên ngoài được thêm vào. Các địa chỉ bên ngoài này (203.16.5.19, 172.26.26.1) giúp định tuyến gói tin qua Internet. Sau khi đã có đường ngầm thì một phiên trao đổi được thiết lập cho phép truyền thông giữa hai mạng riêng.
Internet Computer VPN Concentrator Application Server 192 .168 .1.10 VPN public IP 172 .26 .26 .1 172 .26 .26 .1 203 .16 .5.19 ESP 192 .168 .1.10 192 .168 .1.20 DATA VPN Concentrator Computer VPN public IP 203 .16 .5.19 PC IP Address 192 .168 .1.20 Tunnel
Hình 5.8: Đường ngầm IPSec LAN-to-LAN
KẾT LUẬN
VPN là công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay nhằm cung cấp kết nối an toàn và hiệu quả để truy cập tài nguyên nội bộ công ty từ bên ngoài thông qua mạng Internet. Mặc dù sử dụng hạ tầng mạng chia sẻ nhưng chúng ta vẫn bảo đảm được tính riêng tư của dữ liệu giống như đang truyền thông trên một hệ thống mạng riêng.
Đồ án này đã đi sâu tìm hiểu các vấn đề kỹ thuật và mô hình thực hiện của công nghệ IP-VPN. Trong đó, đường ngầm là nền tảng của IP-VPN, phạm vi của đồ án này đã trình bày về các giao thức đường ngầm: PPTP, L2TP và IPSec. PPTP và L2TP là những giao thức đường ngầm được phát triển dựa trên giao thức PPP. Hai giao thức này là các chuẩn đã hoàn thiện và các sản phẩm hỗ trợ chúng tương đối phổ biến.
Đối với những ứng dụng yêu cầu an toàn dữ liệu cao thì IPSec là giao thức thích hợp. IPSec hỗ trợ các phương pháp xác thực và mật mã mạnh nhất, có tính linh hoạt cao do không bị ràng buộc bởi một phương pháp xác thực cũng như mật mã nào. Đây được xem là giao thức tối ưu nhất cho IP-VPN và được tìm hiểu một cách chi tiết nhất. Bên cạnh đó, đồ án đã trình bày một số thuật toán mật mã, xác thực, toàn vẹn dữ liệu là những thuật toán được dùng kết hợp với IPSec.
Hiện nay, tại Việt Nam có rất nhiều hãng đang cung cấp các giải pháp VPN cho các doanh nghiệp, mỗi hãng có một cấu hình VPN riêng. Do nhu cầu bảo mật thông tin ngày càng được các doanh nghiệp quan tâm nhiều nên công nghệ IP – VPN hứa hẹn là công nghệ rất có tiềm năng phát triển mạnh trong tương lai.
Hiện nay mạng viễn thông trên thế giới đang chuyển sang xu hướng IP hóa và sử dụng công nghệ cho mạng thế hệ sau NGN. Do đó việc tích hợp giữa cố định và di động đang đươc quan tâm và phát triển. Vì vậy, trong tương lai IP-VPN sẽ được ứng dụng cho mạng điện thoại di động. Khi đó, các dịch vụ viễn thông sẽ rất linh hoạt, kết hợp
giữa truyền hình ảnh, số liệu và thoại. Đây cũng chính là hướng phát triển tiếp theo của để tài.
Mặc dù đã cố gắng, nhưng do công nghệ IP-VPN có nhiều giải pháp để thực hiện và liên quan đến nhiều giao thức và thuật toán phức tạp, thời gian và trình độ có hạn nên đồ án này khó tránh khỏi thiếu sót. Tôi rất mong nhận được ý kiến đóng góp của thầy cô và bạn bè để có thể sửa đổi, bổ sung cho những vấn đề trình bày trong đồ án này.
Vinh, tháng 5 năm 2009 Sinh viên thực hiện
Tài liệu tham khảo
[1] TCP/IP protocol suite
Behrouz A. Forouzan with Sophia Chung Fegan, 2000 Mc Graw Hill
[2] Công nghệ chuyển mạch IP
Chủ biên:TS.Lê Hữu Lập, Biên soạn: Ks.Hoàng Trọng Minh Học viện CNBCVT 11/2000
[3] Virtual Private Networking and Intranet Security
Copyright © 1999, Microsoft Corperation, Inc
[4] Understanding Virtual Private Networking
Copyrignt © 2001, ADTRAN, Inc
[5] VPN Technologies: Sefinitions and Requirements
Copyrignt © 2002, VPN Consortium (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
[6] CCSP Cisco Secure VPN Exam Certification Guide
John F. Roland and Mark J. Newcomb Copyright © 2003 Cisco Systems, Inc
[7] IPSec
Copyright © 1998, Cisco Systems, Inc
[8] Security Protocols Overview
Các website tham khảo http://www.congnghemoi.net http://www.home.vnn.vn http://hocit.com http:// www. itu.int http://www.iec.org/tutorial/ http://www.vpnc.org http://techguide.com http://www.tuoitre.org http://www.vnpt.com.vn/ http://www.vnpost.mpt.gov.vn/ http://www.vnn.vn http://vnpro.org/ http://vietnamnet.vn