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
5.1.1. 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 đen tối. 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, tân 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 tất 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 cộng có thể nghe trộm trên các cuộc truyền tin. Các kết nối quay số rẽ hơn khá nhiều so với đường thuê riêng leased line 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 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 các 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 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 bí 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 nổ lực xâm chiếm 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 lưu lượng độc hại từ các đối tác thương mại bên ngoài.
Hình 5.1 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 là 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 hầu hết các khả năng tấn công vào tổ chức - dữ liệu.
IPSec đã được thảo luận chi tiết trong các chương 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, ta 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 Man-in-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 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 khó 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.