CHƯƠNG 1. MÔ HÌNH MẠNG DOANH NGHIỆP 1. GIỚI THIỆU Ngày nay, Internet là một phần không thể tách rời với hoạt động kinh doanh của hết hết các doanh nghiệp. Xây dựng một hệ thống mạng tiêu chuẩn, ổn định và bảo mật là nền tảng ban đầu cho sự phát triển vững vàng của doanh nghiệp.
Mô hình mạng doanh nghiệp là hệ thống kết hợp rất nhiều yếu tố để kết nối các máy tính, thực hiện nhiệm vụ như thu thập, xử lý, phân phối, lưu trữ dữ liệu. Đối với doanh nghiệp, việc thiết lập hệ thống mạng vô cùng quan trọng, giúp hoạt động thường ngày diễn ra trôi chảy và hỗ trợ công việc kinh doanh. Nhằm đáp ứng những nhu cầu ngày một tăng cao về băng thông, hiệu suất, kiến trúc mạng đã có sự thay đổi đáng kể so với những mô hình thời kỳ đầu. Mô hình mạng doanh nghiệp là “xương sống” của toàn bộ hoạt động của công ty, giúp hệ thống wifi, Internet hoạt động trơn tru, đảm bảo sự bảo mật và dễ dàng bảo trì, nâng cấp.
Mô hình mạng doanh nghiệp nắm giữ vai trò quan trọng trong hoạt động của các tổ chức. Bởi vì bất cứ doanh nghiệp nào cũng cần một hệ thống mạng để kết nối và chia sẻ thông tin. Hệ thống mạng doanh nghiệp bao gồm các thiết bị như: Server, các thiết bị vật lý, phần mềm, phần cứng… để có thể trao đổi dữ liệu. Các thao tác, thông tin, dữ liệu, tập tin, máy in,… sẽ được đưa lên Server để có thể chia sẻ tất cả dữ liệu đó cho các máy tính trong cùng một hệ thống.
Hệ thống mạng doanh nghiệp có thể là mạng LAN (Local Area Network – mạng máy tính cục bộ) hoặc là mạng WAN (Wide Area Network – mạng diện rộng) tùy thuộc vào quy mô của doanh nghiệp. 5 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp 1. MÔ HÌNH MẠNG BẢO MẬT VÀ PHÂN LỚP 1. Mô hình mạng bảo mật Hình 1.1: Mô hình mạng doanh nghiệp bảo mật Mô hình mạng doanh nghiệp bảo mật bao gồm các thành phần: • Vùng mạng nội bộ: Còn gọi là mạng LAN (Local area network), là nơi đặt các thiết bị mạng, máy trạm và máy chủ thuộc mạng nội bộ của đơn vị.
• Vùng mạng DMZ: Là một vùng mạng trung lập giữa mạng nội bộ và mạng Internet, là nơi chứa các thông tin cho phép người dùng từ Internet truy xuất vào và chấp nhận các rủi ro tấn công từ Internet. Các dịch vụ thường được triển khai trong vùng DMZ là: Web Server, Mail Server, FTP Server,… 6 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp • Vùng mạng Server hay Server Farm: là nơi đạt các máy chủ không trực tiếp cung cấp dịch vụ cho mạng Internet. Các máy chủ triển khai ở vùng mạng này thường là Database Server, LDAP Server, DHCP Server, DNS Server,… • Vùng mạng Internet: Còn gọi là mạng ngoài, kết nối với mạng Internet toàn cầu. Việc tổ chức mô hình mạng doanh nghiệp bảo mật có ảnh hưởng lớn đến sự an toàn cho các hệ thống mạng và các công thông tin điện tử.
Đây là cơ sở đầu tiên cho việc xây dựng văn hóa doanh nghiệp đảm bảo bí mật thông tin, tạo ra hệ thống phòng thủ và bảo vệ. Ngoài ra, việc tổ chức mô hình mạng bảo mật có thể hạn chế được các tấn công từ bên trong và bên ngoài một cách hiệu quả. Vùng mạng Internet, vùng mạng nội bộ và vùng mạng DMZ được thiết kế tách biệt nhau. Giữa các vùng mạng được đặt một Firewall nhằm kiểm soát luồng thông tin giữa các vùng mạng với nhau và bảo vệ các vùng mạng khỏi các tấn công trái phép.
Mỗi sự truy cập giữa các vùng với nhau đều được kiểm soát bởi một Firewall. 7 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp 1. Mô hình mạng phân lớp Hình 1.2: Mô hình mạng phân lớp Mô hình mạng phân lớp sẽ được triển khai trong vùng mạng nội bộ (LAN) của mô hình mạng bảo mật. Đây là mô hình mạng phổ biến, đã được triển khai trong hơn 20 năm.
Với mô hình mạng 3 tầng, mỗi hệ thống mạng được chia làm Core, Distribution và Access. • Access Layer: Sử dụng để kết nối thiết bị người dùng, đầu cuối (máy tính, máy in, wifi router). Đối với Datacenter, các Switch ở Core Layer kết nối Server và thiết bị lưu trữ được gọi là Switch TOR (hay Top of Rack). 8 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp • Distribution Layer: Còn gọi là Aggression, dùng để trung chuyển lưu lượng giữa Switch của Core Layer và Access Layer.
Distribution Layer có tốc độ cao hơn Access Layer và không kết nối đến thiết bị người dùng. • Core Layer: Chuyển lưu lượng ra mạng WAN. Các Switch ở Core Layer có tốc độ rất cao, đóng vai trò như Default Gateway cho thiết bị người dùng, đầu cuối hoặc Server. Mô hình này có ưu điểm là tính sẵn sàng cao, bảo mật, hiệu suất cao và khả năng mở rộng tốt, tuy nhiên vẫn còn hạn chế ở Datacenter.
Trong trường hợp doanh nghiệp có nhu cầu về băng thông cao hơn thì mô hình này khó đáp ứng được. Với một số công ty sử dụng mô hình mạng phần lớp, khi số lượng máy tính và thiết bị kết nối tăng lên, mô hình không đảm bảo được hiệu suất. 9 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp CHƯƠNG 2. SOFTWARE-DEFINED NETWORKING (SDN) 2.
TỔNG QUAN Hình 2.1: Software-Define Networking SDN (Software-Defined Networking) là một kiến trúc có khả năng trừu tượng hóa các layer khác nhau của mạng, giúp mạng trở nên linh hoạt hơn. Mục tiêu chính của SDN là cải thiện khả năng kiểm soát mạng bằng cách cho phép các doanh nghiệp và nhà cung cấp dịch vụ đáp ứng nhanh chóng khi các nhu cầu kinh doanh thay đổi. Trong một mạng SDN, quản trị viên có thể định hình lưu lượng từ một console điều khiển tập trung mà không cần phải xử lý từng switch ở trong mạng. Bộ điều khiển SDN tập trung sẽ định hướng cho các switch cung cấp dịch vụ mạng ở bất cứ nơi nào ta cần, với mọi kết nối giữa server và thiết bị.
10 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp 2. KIẾN TRÚC CỦA SDN Một kiến trúc điển hình của SDN bao gồm 3 lớp: lớp ứng dụng, lớp điều khiển và lớp cơ sở hạ tầng. Không có gì ngạc nhiên khi lớp ứng dụng chứa các ứng dụng mạng hoặc chức năng điển hình mà các tổ chức sử dụng. Nó có thể bao gồm hệ thống phát hiện xâm nhập, cân bằng tải (load balancing) hay firewall.
Trong trường hợp mạng truyền thống sử dụng thiết bị chuyên dụng, chẳng hạn như firewall hay bộ cân bằng tải, một SDN sẽ thay thế thiết bị bằng một ứng dụng sử dụng controller để quản lý hành vi của data plane. Kiến trúc mạng SDN chia thành ba lớp riêng biệt, được kết nối thông qua các API. Lớp điều khiển (control layer) đại diện cho phần mềm điều khiển SDN tập trung, hoạt động như một bộ não của SDN. Bộ điều khiển này nằm trên một server và quản lý các chính sách cũng như luồng lưu lượng trên toàn mạng.
Lớp cơ sở hạ tầng được tạo từ các switch vật lý ở trong mạng. Ba lớp này giao tiếp với nhau bằng cách sử dụng các API (Application Programming Interface) southbound và northbound. Ví dụ: Các ứng dụng giao tiếp với bộ điều khiển thông qua northbound interface, còn bộ điều khiển và switch giao tiếp với nhau bằng southbound interface, như OpenFlow. 11 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp 2.
CÁCH HOẠT ĐỘNG CỦA SDN Tiếp theo hãy cũng tìm hiểu cách hoạt động của SDN là gì. SDN bao gồm nhiều loại công nghệ, gồm có phân tách chức năng, ảo hóa mạng và tự động hóa thông qua khả năng lập trình. Ban đầu, công nghệ Software-defined networking chỉ tập trung phân tách network control plane từ data plane. Trong đó control plan quyết định cách các packet sẽ truyền qua mạng, còn data plane thì di chuyển các packet từ nơi này sang nơi khác.
Cách hoạt động điển hình là: một packet đến một switch mạng, và các quy tắc được tích hợp trong firmware cho biết nơi mà switch cần chuyển tiếp packet đó. Các quy tắc xử lý packet này được gửi đến switch từ một bộ điều khiển tập trung. Switch – hay còn gọi là thiết bị data plane – truy vấn controller để được hướng dẫn nếu cần, đồng thời cung cấp cho controller thông tin về lưu lượng mà nó xử lý. Switch sẽ gửi mọi packet đến cùng một điểm đến, theo cùng một đường dẫn và xử lý theo một cách duy nhất.
SDN sử dụng một cơ chế hoạt động gọi là adaptive hay dynamic. Trong đó, một switch đưa ra một route request cho controller đối với một packet không có route cụ thể. Quá trình này tách biệt với adaptive routing – đưa ra các route request thông qua router với các thuật toán dựa trên cấu trúc liên kết mạng, chứ không phải thông qua một controller. 12 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp 2.
ƯU ĐIỂM CỦA SDN Hình 2.2: Ưu điểm của SDN Với SDN, các quản trị viên có thể thay đổi bất kỳ quy tắc nào của switch khi cần – ưu tiên, loại bỏ hay thậm chí chặn các packet cụ thể với mức độ kiểm soát và bảo mật có độ chi tiết cao. Việc này đặc biệt hữu ích trong kiến trúc điện toán đám mây có nhiều người sử dụng, vì nó cho phép người quản trị quản lý lưu lượng một cách hiệu quả, linh hoạt. Về cơ bản, nó cho phép người quản trị sử dụng các switch có chi phí thấp hơn, có nhiều quyền kiểm soát hơn với các luồng lưu lượng mạng. Một số lợi ích khác nữa là quản lý mạng và hiển thị end-to-end.
Người quản trị chỉ cần xử lý một controller tập trung để phân phối policy đến các switch được kết nối với nhau. Điều này trái ngược với việc cấu hình nhiều thiết bị riêng lẻ. Nó cũng là một lợi thế bảo mật, vì controller có thể giám sát lưu lượng và triển khai các chính sách bảo mật khác. Ví dụ: nếu controller cho rằng có lưu lượng truy cập đáng ngờ, nó có thể dễ dàng định tuyến lại, hoặc drop các packet đó.
13 Khóa luận tốt nghiệp Ứng dụng công nghệ SD-WAN trong mô hình mạng doanh nghiệp SDN còn có thể ảo hóa phần cứng và dịch vụ mà trước đây thường được xử lý bởi phần cứng chuyên dụng. Từ đó giúp giảm diện tích phần cứng và chi phí hoạt động.