CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CÔNG NGHỆ VPN 1. Lịch sử hình thành và phát triển của mạng VPN VPN không phải là một công nghệ hoàn toàn mới, khái niệm về VPN đã có từ nhiều năm trước và trải qua nhiều quá trình phát triển, thay đổi cho đến nay đã tạo ra một dạng mới nhất. VPN đầu tiên đã được phát sinh bởi AT&T từ cuối những năm 80 và được biết như Software Defined Networks (SDN). Thế hệ thứ hai của VPN ra đời từ sự xuất hiện của công nghệ X.25 và mạng dịch vụ tích hợp kỹ thuật số ISDN (Integrated Services Digital Network) từ đầu những năm 90.
Hai công nghệ này cho phép truyền những gói dữ liệu qua các mạng chia sẻ chung. Sau khi thế hệ thứ hai của VPN ra đời, thị trường VPN tạm thời lắng đọng và chậm tiến triển, cho tới khi có sự nổi lên của hai công nghệ FR (Frame Relay) và ATM (Asynchronous Transfer Mode). Thế hệ thứ ba của VPN đã phát triển dựa theo 2 công nghệ này. Hai công nghệ này phát triển dựa trên khái niệm về chuyển mạch kênh ảo, theo đó các gói dữ liệu sẽ không chứa địa chỉ nguồn và đích.
Thay vào đó, chúng sẽ mang những con trỏ, trỏ đến các mạch ảo nơi mà dữ liệu nguồn và đích sẽ được giải quyết. Định nghĩa VPN 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. Một mạng riêng ảo (VPN – Virtual Private Network) là một công nghệ cung cấp sự bảo mật và riêng tư trong quá trình trao đổi dữ liệu trong môi trường mạng không an toàn.
VPN đảm bảo dữ liệu được truyền bằng cách đóng gói dữ liệu và mã hóa dữ liệu. 17 Hình 1 Mô hình VPN thông thường 1. Nguyên tắc hoạt động của VPN Một mạng riêng ảo (Virtual Private Network) là sự mở rộng của mạng nội bộ bằng cách kết hợp thêm với các kết nối thông qua các mạng chia sẻ hoặc mạng công cộng như Internet. Với VPN, người dùng có thể trao đổi dữ liệu giữa hai máy tính trên mạng chia sẻ hoặc mạng công cộng như Internet thông qua mô phỏng một liên kết điểm tới điểm (point-to-point).
Các gói tin được gửi qua VPN nếu bị chặn trên mạng chia sẻ hoặc mạng công cộng sẽ không thể giải mã được vì không có mã khóa. Đó là một mạng riêng sử dụng hạ tầng truyền thông công cộng, duy trì tính riêng tư bằng cách sử dụng một giao thức đường hầm (tunneling protocol) và các thủ tục bảo mật (security procedures). VPN có thể sử dụng để kết nối giữa một máy tính tới một mạng riêng hoặc hai mạng riêng với nhau. Tính bảo mật trong VPN đạt được thông qua "đường hầm" (tunneling) bằng cách đóng gói thông tin trong một gói IP khi truyền qua Internet.
Thông tin sẽ được giải mã tại đích đến bằng cách loại bỏ gói IP để lấy ra thông tin ban đầu. Có bốn giao thức đường hầm (tunneling protocols) phổ biến thường được sử dụng trong VPN, mỗi một trong chúng có ưu điểm và nhược điểm riêng. Chúng ta sẽ xem xét và so sánh chúng dựa trên mục đích sử dụng. 18 ● Internet Protocol Security (IPSec) ● Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP) ● Layer2 Tunneling Protocol (L2TP) ● Secure Socket Layer (SSL) 1.
Hybrid network Mô hình này có đôi chút khác biệt với Private Network, được thiết kế dành riêng cho các trụ sở, văn phòng chính của công ty và khả năng truy cập, xử lý dữ liệu trên diện rộng. Hệ thống Hybrid Network kết hợp được toàn bộ đặc tính kỹ thuật của Private và Public Network để giao tiếp với môi trường bên ngoài, nhưng vẫn đảm bảo được tính bảo mật của doanh nghiệp. Về chức năng, Hybrid Network sẽ điều hướng tất cả các mối liên kết, chia sẻ dữ liệu qua Private Network, trong khi toàn bộ phần còn lại của hệ thống, cùng với việc gửi dữ liệu, tiếp nhập hoặc xử lý thông tin sẽ đi qua đường dẫn của Public Network. Cũng giống như Private Network, quá trình triển khai mô hình hệ thống này yêu cầu người sử dụng phải có 1 đường truyền cố định – Dedicate để đảm bảo quy trình giao tiếp, giám sát cũng như quản lý lượng thông tin bên trong được ổn định: Hình 2 Mô hình Hybrid Network 1.
Vì sao các doanh nghiệp lại sử dụng VPN Nếu xét về mặt bản chất kỹ thuật, Private Network hoàn toàn có thể đảm bảo được tính an toàn của dữ liệu được gửi và nhận, cũng như tốc độ truyền tải. Mô hình hệ thống mạng đơn giản này chỉ yêu cầu 1 đường truyền cố định duy nhất để gửi và nhận các thông tin đã được kiểm tra, nhưng sau khi triển khai Private Network thì chúng ta 19 lại phải áp dụng Public Network để giao tiếp với môi trường bên ngoài. Và đây cũng là nguyên nhân phát sinh, dẫn tới sự phát triển của Hybrid Network, với nhiều ưu điểm được kết hợp từ Private và Public Network. Tuy nhiên, Hybrid Network sẽ sử dụng 2 đường truyền cố định dành cho các kết nối Public và Private riêng biệt.
Ví dụ, nếu 1 tổ chức có 4 chi nhánh khác nhau thì sẽ cần phải có đường truyền đảm bảo độ bảo mật để kết nối, bên cạnh đó là việc truy cập qua hệ thống mạng WAN. Và để giải quyết vấn đề này, nhiều doanh nghiệp đã lựa chọn và sử dụng Virtual Private Network. Virtual Private Network – VPN Như đã đề cập tới ở trên, hệ thống mạng theo mô hình Private và Hybrid với mức chi phí khá cao và đường truyền riêng biệt để thực hiện kết nối tới các node. Công nghệ VPN đã giúp người sử dụng cắt giảm rất nhiều lượng chi phí ban đầu cũng như phát sinh so với hệ thống Public và Private Network, đồng thời cho phép doanh nghiệp, tổ chức sử dụng giao tiếp WAN để kết nối tới hệ thống public và private tương ứng.
Lý do tại sao lại gọi là hệ thống ảo – Virtual bởi vì mô hình này không yêu cầu thiết bị vật lý để bảo mật dữ liệu truyền tải. Công nghệ VPN sử dụng nhiều chế độ mã hóa thông tin khác nhau nhằm chống lại việc xâm nhập trái phép từ phía hacker, các chương trình có chứa mã độc hoặc những phương pháp tấn công hệ thống phổ biến, cụ thể VPN sử dụng kỹ thuật tunneling để đảm bảo mức độ an ninh của dữ liệu, dễ dàng tương thích với nhiều hệ thống kỹ thuật khác: Cơ chế hoạt động của VPN: Thực ra, cách thức làm việc của VPN cũng khá đơn giản, không khác là mấy so với các mô hình server – client thông thường. Server sẽ chịu trách nhiệm chính trong việc lưu trữ và chia sẻ dữ liệu sau khi mã hóa, giám sát và cung cấp hệ thống gateway để giao tiếp và xác nhận các tài khoản client trong khâu kết nối, trong khi client VPN, cũng tương tự như client của hệ thống LAN, sẽ tiến hành gửi yêu cầu – request tới server để nhận thông tin về dữ liệu chia sẻ, khởi tạo kết nối tới các client khác trong cùng hệ thống VPN và xử lý quá trình bảo mật dữ liệu qua ứng dụng được cung cấp. VPN Tunneling: Đây chính là điểm khác biệt cơ bản nhất của VPN so với mạng LAN thông 20 thường.
Các bạn có thể hình dung đây là 1 dạng đường hầm trong đám mây Internet mà qua đó, các yêu cầu gửi và nhận dữ liệu hoạt động. Khái niệm Tunnel đã giúp chúng ta hiểu hơn về mô hình hoạt động của hệ thống mạng VPN. Khi người dùng khởi tạo kết nối hoặc gửi dữ liệu qua VPN, giao thức Tunneling sẽ được sử dụng bởi mạng VPN (ví dụ như PPTP, L2TP, IPSec, .) sẽ “gói” toàn bộ lượng thông tin này vào 1 package khác, sau đó mã hóa chúng và tiến hành gửi qua tunnel. Ở những điểm cuối cùng của địa chỉ nhận, các giao thức hoạt động tương ứng của tunneling sẽ giải mã những package này, sau đó lọc nội dung nguyên bản, kiểm tra nguồn gốc của gói tin cũng như các thông tin, dữ liệu đã được phân loại khác.
Tunneling Compulsory và Voluntary: Việc phân loại Tunneling dựa trên nguồn gốc bắt đầu các kết nối. Và qua đó, có 2 loại chính, đó là Compulsory và Voluntary Tunneling. Compulsory Tunneling thường được khởi tạo bởi Network Access Server mà không yêu cầu thông tin từ phía người sử dụng. Bên cạnh đó, các client VPN không được phép truy xuất thông tin trên server VPN, kể từ khi chúng không phải chịu trách nhiệm chính trong việc kiểm soát các kết nối mới được khởi tạo.
Compulsory Tunneling sẽ hoạt động ngay lập tức giữa server và client VPN, đảm nhận chức năng chính trong việc xác nhận tính hợp pháp của tài khoản client với server VPN. Voluntary Tunneling thì khác, được khởi tạo, giám sát và quản lý bởi người dùng. Không giống như Compulsory Tunneling – thường được quản lý bởi các nhà cung cấp dịch vụ, mô hình này yêu cầu người dùng trực tiếp khởi tạo kết nối với đơn vị ISP bằng cách chạy ứng dụng client VPN. Chúng ta có thể sử dụng nhiều phần mềm client VPN khác nhau để tạo các tunnel có tính bảo mật cao đối với từng server VPN riêng.
Khi chương trình client VPN định thiết lập kết nối, nó sẽ tiến hành xác định server VPN hoặc do người dùng chỉ định. Voluntary Tunneling không yêu cầu quá nhiều, ngoại trừ việc cài đặt thêm giao thức tunneling trên hệ thống của người dùng. Các dạng và kỹ thuật VPN khác nhau PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol) VPN là công nghệ VPN đơn giản 21 nhất, sử dụng kết nối Internet được cung cấp bởi ISP để tạo tunnel bảo mật giữa client và server hoặc client và client. PPTP là ứng dụng dựa trên hệ thống VPN, có thể các bạn cũng biết rằng Windows đã tích hợp sẵn chức năng PPTP bên trong, và tất cả những gì cần thiết để kết nối tới hệ thống VPN chỉ là 1 phần mềm hỗ trợ VPN client.
Mặc dù PPTP không một số cơ chế bảo mật để đảm bảo luồng thông tin, dữ liệu (Point to Point Protocol đảm nhận việc này với PPTP), thì Windows, về mặt cơ bản đã tiến hành xác nhận và mã hóa với PPTP để mã hóa các package trước đó. Ưu điểm của mô hình này là không yêu cầu thêm phần cứng hỗ trợ bên ngoài để triển khai, và hệ thống client có thể sử dụng các phần mềm được cung cấp để kết nối tới server VPN.