Xây Dựng Hệ Thống Mạng Cho Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT

• Trường học: Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT
• Đề tài: Xây Dựng Hệ Thống Mạng Cho Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT

• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: CƠ SỞ LÝ THUYẾT
• 1.1. Network Operating System (NOS) là gì ?
• 1.2. So Sánh và Đánh giá các loại NOS (Network Operating System)
• 1.3. Lựa chọn NOS phù hợp với dự án
• 1.4. Các dịch vụ Mạng cần triển khai
• 2. CHƯƠNG II: LÊN KẾ HOẠCH TRIỂN KHAI
• 2.1. Lên kế hoạch triển khai
• 2.2. Lựa chọn các dịch vụ và hệ điều hành máy chủ
• 2.3. Thiết bị cần có
• 2.4. Logical topology và Physical topology, IP Table
• 2.5. Đánh giá và kiểm chứng kế hoạch
• 3. CHƯƠNG III: TRIỂN KHAI THỰC TẾ
• 3.1. Triển khai setup hệ thống
• 3.2. Câu hình VLAN cho khu vực các phòng hành chính
• 3.3. Cấu hình VLAN và DHCP cho khu vực các phòng LAB của sinh viên
• 3.4. Cấu hình VLAN và DHCP cho AccessPoint
• 3.5. Cấu hình FireWall pfSense
• 3.6. Đánh giá kết quả thực hiện
• 4. CHƯƠNG IV: KẾT LUẬN
• 4.1. Bảng phân công công việc
• Tài liệu tham khảo

I. Mô hình xây dựng hệ thống mạng cho Viện giáo dục HUFLIT

Trong kỷ nguyên số, việc xây dựng hệ thống mạng cho Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT không chỉ là một yêu cầu kỹ thuật mà còn là nền tảng chiến lược cho hoạt động đào tạo và quản lý. Một hệ thống mạng hiệu quả phải đảm bảo tính ổn định, tốc độ cao, khả năng mở rộng và đặc biệt là an toàn thông tin. Mô hình được đề xuất trong tài liệu nghiên cứu tập trung vào việc tạo ra một hạ tầng mạng cho trường đại học hiện đại, đáp ứng nhu cầu truy cập đồng thời của hàng trăm sinh viên, giảng viên và nhân viên. Mục tiêu cốt lõi là xây dựng một kiến trúc mạng phân lớp, dễ quản lý, có khả năng chịu lỗi cao và sẵn sàng tích hợp các công nghệ giáo dục mới. Dự án này không chỉ giải quyết các bài toán về kết nối mà còn đặt nền móng cho việc triển khai các dịch vụ quan trọng như hệ thống e-learning, quản lý dữ liệu tập trung và đảm bảo an ninh mạng toàn diện. Cách tiếp cận này đảm bảo rằng HUFLIT có thể vận hành hiệu quả, cung cấp trải nghiệm học tập và làm việc tốt nhất trong một môi trường kết nối an toàn.

1.1. Phân tích yêu cầu hạ tầng mạng cho trường đại học

Một hạ tầng mạng cho trường đại học quy mô như HUFLIT, với khoảng 400 sinh viên, 30 giảng viên và các phòng ban khác, đòi hỏi một thiết kế chi tiết. Yêu cầu đầu tiên là khả năng chịu tải cao, đặc biệt tại các khu vực tập trung đông người như giảng đường, thư viện và phòng LAB. Hệ thống phải hỗ trợ streaming video, hội thảo trực tuyến và truy cập các tài nguyên học tập số mà không bị gián đoạn. Thứ hai, việc phân chia mạng thành các Vùng logic (VLAN) là bắt buộc để tách biệt lưu lượng truy cập giữa sinh viên, giảng viên và khối hành chính, nhằm tăng cường bảo mật và hiệu suất. Cuối cùng, khả năng quản lý tập trung là yếu tố then chốt, cho phép đội ngũ quản trị mạng dễ dàng giám sát, cấu hình và bảo trì mạng cho viện giáo dục một cách hiệu quả.

1.2. Mục tiêu chính của hệ thống mạng hỗ trợ e learning

Mục tiêu quan trọng nhất là xây dựng một hệ thống máy chủ cho e-learning mạnh mẽ và đáng tin cậy. Điều này bao gồm việc đảm bảo băng thông đủ lớn và độ trễ thấp để hỗ trợ các lớp học trực tuyến, hệ thống quản lý học tập (LMS) và kho tài liệu số. Hệ thống mạng phải cung cấp kết nối ổn định cho cả mạng có dây tại các phòng học và hệ thống mạng không dây tốc độ cao phủ sóng toàn bộ khuôn viên. Ngoài ra, việc bảo mật dữ liệu học tập và thông tin cá nhân của sinh viên là ưu tiên hàng đầu, đòi hỏi các giải pháp xác thực người dùng mạnh mẽ và mã hóa đường truyền. Hệ thống mạng thành công là khi nó trở thành một công cụ vô hình, hỗ trợ đắc lực cho quá trình dạy và học mà không gây ra bất kỳ trở ngại kỹ thuật nào.

II. Phân tích thách thức khi xây dựng mạng Viện giáo dục HUFLIT

Việc xây dựng hệ thống mạng cho Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT đối mặt với nhiều thách thức đặc thù của môi trường học thuật. Khác với mạng doanh nghiệp thông thường, mạng giáo dục có số lượng người dùng biến động lớn, nhiều loại thiết bị cá nhân (BYOD) và yêu cầu cao về tính mở để phục vụ học tập, nhưng đồng thời phải cực kỳ an toàn. Thách thức lớn nhất là cân bằng giữa hiệu suất, khả năng truy cập và bảo mật. Việc quản lý hàng trăm người dùng truy cập đồng thời vào các tài nguyên mạng, từ video bài giảng đến cơ sở dữ liệu thư viện, đòi hỏi một chiến lược quản lý băng thông cho sinh viên và giảng viên một cách thông minh. Bên cạnh đó, các mối đe dọa an ninh mạng ngày càng tinh vi, yêu cầu một hệ thống phòng thủ đa lớp, không chỉ dựa vào tường lửa mà còn cần các hệ thống phát hiện và ngăn chặn xâm nhập chủ động. Việc nâng cấp hệ thống mạng cũ cũng là một vấn đề, đòi hỏi kế hoạch chuyển đổi chi tiết để không làm gián đoạn hoạt động đào tạo.

2.1. Vấn đề quản lý băng thông cho hàng trăm sinh viên

Với số lượng lớn người dùng là sinh viên, việc quản lý băng thông trở thành bài toán cốt lõi. Nhu cầu sử dụng mạng rất đa dạng, từ học tập, nghiên cứu đến giải trí. Nếu không có chính sách phân bổ hợp lý, tình trạng nghẽn mạng cục bộ có thể xảy ra, ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng các lớp học trực tuyến hoặc truy cập tài liệu. Giải pháp được đề xuất trong nghiên cứu là áp dụng các kỹ thuật Traffic Shaping và Quality of Service (QoS). Các kỹ thuật này cho phép ưu tiên băng thông cho các dịch vụ quan trọng như E-learning, VoIP, Video Conference và giới hạn băng thông cho các hoạt động không thiết yếu. Điều này đảm bảo tài nguyên mạng luôn được sử dụng một cách tối ưu và công bằng.

2.2. Rủi ro an ninh và yêu cầu bảo mật hệ thống mạng

Môi trường giáo dục là mục tiêu hấp dẫn của các cuộc tấn công mạng do chứa lượng lớn dữ liệu nhạy cảm. Các rủi ro chính bao gồm tấn công từ chối dịch vụ (DDoS), lây nhiễm mã độc (malware, ransomware) và truy cập trái phép vào dữ liệu. Do đó, yêu cầu về bảo mật hệ thống mạng viện giáo dục là cực kỳ nghiêm ngặt. Hệ thống không chỉ cần một tường lửa (Firewall) cho trường học mạnh mẽ ở lớp biên mà còn cần các cơ chế bảo vệ bên trong. Việc phân chia VLAN giúp cô lập các vùng mạng, ngăn chặn sự lây lan của mã độc nếu một khu vực bị xâm nhập. Thêm vào đó, triển khai hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS/IPS) để giám sát và ngăn chặn các hành vi đáng ngờ là một yêu cầu bắt buộc để xây dựng một vành đai an ninh vững chắc.

III. Phương pháp thiết kế hệ thống mạng LAN WAN cho HUFLIT

Để giải quyết các thách thức trên, đồ án đã đề xuất một phương pháp thiết kế mạng LAN/WAN cho HUFLIT một cách bài bản và khoa học. Cốt lõi của phương pháp này là xây dựng một kiến trúc mạng phân cấp, bao gồm lớp Core, lớp Distribution và lớp Access, giúp tối ưu hóa luồng dữ liệu và đơn giản hóa việc quản lý. Nền tảng của hệ thống là việc lựa chọn hệ điều hành mạng (NOS) phù hợp, cùng với các dịch vụ mạng thiết yếu. Dựa trên phân tích, Windows Server đã được chọn vì khả năng quản lý người dùng tập trung mạnh mẽ qua Active Directory. Toàn bộ hệ thống được mô hình hóa chi tiết qua sơ đồ vật lý (Physical Topology) và sơ đồ logic (Logical Topology). Sơ đồ vật lý xác định vị trí lắp đặt của các thiết bị mạng Cisco/Aruba/Unifi cho trường học (ví dụ), trong khi sơ đồ logic định nghĩa cách dữ liệu di chuyển qua các VLAN và subnet, đảm bảo một hạ tầng mạng cho trường đại học hoạt động mạch lạc và hiệu quả.

3.1. Lựa chọn hệ điều hành Windows Server và các dịch vụ cốt lõi

Tài liệu nghiên cứu chỉ ra rằng Windows Server là lựa chọn tối ưu cho HUFLIT. Lý do chính là khả năng quản lý định danh và truy cập tập trung thông qua Active Directory (AD). Với AD, quản trị viên có thể dễ dàng tạo tài khoản, phân quyền cho sinh viên, giảng viên và nhân viên, cũng như áp đặt các chính sách bảo mật đồng bộ trên toàn mạng. Các dịch vụ mạng cốt lõi khác được triển khai trên Windows Server bao gồm DNS để phân giải tên miền nội bộ, DHCP để cấp phát địa chỉ IP tự động, và File Server để lưu trữ dữ liệu tập trung. Sự kết hợp này tạo ra một môi trường quản trị thống nhất, giảm thiểu sai sót thủ công và nâng cao tính an toàn cho toàn bộ hệ thống.

3.2. Triển khai mạng máy tính qua phân chia VLAN hiệu quả

Phân chia VLAN (Virtual LAN) là kỹ thuật nền tảng để triển khai mạng máy tính cho phòng học và các khu vực khác một cách an toàn và hiệu quả. Trong dự án này, hệ thống mạng được chia thành nhiều VLAN riêng biệt: VLAN cho Ban Giám đốc, VLAN cho phòng hành chính, VLAN cho các phòng LAB của sinh viên, và VLAN dành riêng cho hệ thống Wi-Fi (Access Point). Việc này mang lại hai lợi ích lớn. Thứ nhất, nó cô lập lưu lượng truy cập, ngăn chặn các thiết bị trong VLAN này "nhìn thấy" các thiết bị ở VLAN khác, qua đó tăng cường bảo mật. Thứ hai, nó giảm broadcast traffic, giúp cải thiện hiệu suất chung của toàn mạng. Các VLAN được kết nối với nhau thông qua cơ chế định tuyến trên Switch Layer 3 hoặc trên Router.

IV. Bí quyết bảo mật hệ thống mạng giáo dục với pfSense IDS

An ninh mạng là trụ cột không thể thiếu. Đồ án đã đưa ra một bí quyết bảo mật hệ thống mạng viện giáo dục hiệu quả bằng cách kết hợp giữa tường lửa mã nguồn mở pfSense và hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS). pfSense được chọn làm giải pháp tường lửa và router trung tâm, đóng vai trò là "người gác cổng" cho toàn bộ mạng. Nó không chỉ lọc gói tin dựa trên các quy tắc nghiêm ngặt mà còn cung cấp các tính năng cao cấp như VPN, cân bằng tải và định tuyến giữa các VLAN. Để tăng cường khả năng phòng thủ, hệ thống IDS/IPS như Suricata được tích hợp để giám sát lưu lượng mạng một cách liên tục. Giải pháp này chủ động phát hiện các dấu hiệu tấn công hoặc hành vi bất thường và gửi cảnh báo tức thì. Bên cạnh đó, một chiến lược sao lưu và phục hồi dữ liệu bài bản cũng được thiết lập, đảm bảo khả năng khôi phục hệ thống nhanh chóng sau sự cố, là một phần quan trọng trong công tác bảo trì mạng cho viện giáo dục.

4.1. Cấu hình tường lửa pfSense để kiểm soát truy cập mạng

pfSense được cấu hình làm gateway trung tâm, quản lý toàn bộ lưu lượng ra vào Internet cũng như giữa các VLAN nội bộ. Các quy tắc (rules) được thiết lập một cách chi tiết trên từng giao diện mạng (interface). Ví dụ, quy tắc cho phép VLAN sinh viên truy cập Internet nhưng chặn truy cập vào VLAN của khối hành chính. Đồng thời, các quy tắc cũng được áp dụng để cho phép các dịch vụ cần thiết như DNS, HTTP/HTTPS và chặn các cổng (port) không sử dụng hoặc có rủi ro cao. Việc sử dụng pfSense, một giải pháp mã nguồn mở, không chỉ giúp tiết kiệm chi phí bản quyền mà còn mang lại sự linh hoạt và khả năng tùy biến mạnh mẽ, đáp ứng chính xác yêu cầu của một tường lửa (Firewall) cho trường học.

4.2. Triển khai hệ thống phát hiện xâm nhập IDS Suricata

Trong khi tường lửa hoạt động như một bức tường thành, hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS) như Suricata đóng vai trò như những người lính tuần tra. Suricata được triển khai để phân tích sâu các gói tin trong thời gian thực, so sánh với một cơ sở dữ liệu lớn các "chữ ký" tấn công đã biết. Nó có khả năng phát hiện nhiều loại hình tấn công tinh vi mà tường lửa có thể bỏ sót, chẳng hạn như SQL injection, quét cổng, hoặc các hoạt động của mã độc. Khi phát hiện một mối đe dọa, Suricata sẽ ghi lại log chi tiết và gửi cảnh báo đến quản trị viên, giúp họ phản ứng kịp thời trước khi thiệt hại xảy ra, đóng vai trò then chốt trong việc bảo mật hệ thống mạng viện giáo dục.

V. Kết quả triển khai hệ thống mạng không dây tốc độ cao

Kết quả thực tiễn từ việc triển khai hệ thống mạng theo kế hoạch đã chứng minh tính hiệu quả và khả thi của mô hình. Các cấu hình VLAN cho từng phòng ban và phòng LAB đã hoạt động ổn định, đảm bảo sự tách biệt và an toàn về mặt logic. Hệ thống DHCP Server đã cấp phát địa chỉ IP thành công cho các máy trạm, giúp tự động hóa quá trình kết nối và giảm thiểu công việc quản trị. Đặc biệt, giải pháp mạng WiFi cho giáo dục đã được triển khai thành công, cung cấp một hệ thống mạng không dây tốc độ cao phủ sóng khắp các khu vực quan trọng, đáp ứng nhu cầu học tập linh hoạt của sinh viên. Các máy trạm trong các VLAN khác nhau có thể giao tiếp với nhau thông qua định tuyến trên pfSense một cách có kiểm soát. Toàn bộ hệ thống được chứng minh là hoạt động đúng như thiết kế, tạo ra một môi trường mạng ổn định, an toàn và hiệu suất cao cho Viện Giáo Dục Quốc Tế HUFLIT.

5.1. Cấu hình VLAN thực tế cho phòng LAB và khu hành chính

Theo kết quả triển khai trong tài liệu, các VLAN đã được tạo và gán thành công cho các cổng switch tương ứng. Ví dụ, các phòng LAB sinh viên được gom vào các VLAN riêng (ví dụ: VLAN 30, VLAN 40), trong khi khu vực hành chính thuộc một VLAN khác (ví dụ: VLAN 20). Cổng kết nối từ switch access lên switch core được cấu hình ở chế độ Trunk, cho phép lưu lượng của nhiều VLAN đi qua. Điều này đã được kiểm chứng qua việc các máy tính trong cùng một VLAN có thể giao tiếp với nhau, và không thể giao tiếp trực tiếp với máy tính ở VLAN khác. Đây là một bước quan trọng trong việc triển khai mạng máy tính cho phòng học theo đúng tiêu chuẩn bảo mật.

5.2. Cấp phát IP tự động với DHCP cho các khu vực chức năng

Hệ thống máy chủ DHCP đã được cấu hình với các dải IP (DHCP pool) riêng biệt cho từng VLAN. Khi một thiết bị kết nối vào mạng, nó sẽ tự động nhận được một địa chỉ IP, Subnet Mask, Default Gateway và DNS Server tương ứng với VLAN mà nó thuộc về. Kết quả kiểm tra cho thấy các máy trạm trong phòng LAB đã nhận được địa chỉ IP trong dải đã định sẵn một cách chính xác. Việc tự động hóa này giúp việc tư vấn lắp đặt mạng cho cơ sở giáo dục trở nên đơn giản hơn rất nhiều trong khâu vận hành, đặc biệt khi có số lượng lớn thiết bị cần kết nối.