CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU CHUNG VỀ ỨNG DỤNG 1. Mô tả tình huống Một trường đại học đang chuẩn bị cho năm học mới. Trong giai đoạn tuyển sinh cao điểm, bộ phận tuyển sinh nhận được phản ánh về việc ứng dụng web quản lý hồ sơ sinh viên hoạt động chậm hoặc không khả dụng do lượng yêu cầu truy cập tăng đột biến. Tình trạng này ảnh hưởng nghiêm trọng đến quá trình xử lý và đáp ứng nhu cầu của sinh viên tiềm năng, gây ra sự chậm trễ và mất đi tính hiệu quả của bộ phận tuyển sinh.
Vấn đề Ứng dụng web hiện tại không thể đáp ứng tốt lượng truy cập tăng cao trong giai đoạn tuyển sinh cao điểm, dẫn đến tốc độ xử lý chậm và tình trạng không khả dụng. Điều này gây cản trở bộ phận tuyển sinh trong việc cung cấp dịch vụ hiệu quả cho sinh viên tiềm năng, làm ảnh hưởng đến trải nghiệm của người dùng cũng như danh tiếng của nhà trường. Do đó, cần tìm một giải pháp để cải thiện hiệu suất và tính sẵn có của hệ thống. Tính năng của ứng dụng Ứng dụng web quản lý hồ sơ sinh viên bao gồm các tính năng như đăng ký thông tin sinh viên, theo dõi tình trạng hồ sơ, quản lý tài liệu và xử lý yêu cầu trực tuyến.
Các tính năng này giúp bộ phận tuyển sinh và sinh viên tiềm năng dễ dàng trao đổi thông tin, đồng thời tối ưu hóa quy trình tuyển sinh. Ai là người dùng ứng dụng? Người dùng của ứng dụng bao gồm bộ phận tuyển sinh, sinh viên tiềm năng và các quản lý của nhà trường. Sinh viên tiềm năng sử dụng ứng dụng để nộp hồ sơ và theo 4 dõi quy trình tuyển sinh, trong khi bộ phận tuyển sinh và quản lý sử dụng ứng dụng để xử lý và quản lý hồ sơ một cách hiệu quả. Tại sao ứng dụng nên được triển khai trên nền tảng đám mây? Triển khai ứng dụng web quản lý hồ sơ sinh viên lên nền tảng đám mây, như Amazon Web Services (AWS), mang lại nhiều lợi ích quan trọng: • Tăng khả năng mở rộng: Đáp ứng nhu cầu truy cập tăng cao trong giai đoạn tuyển sinh cao điểm.
• Cải thiện hiệu suất: Đảm bảo ứng dụng hoạt động mượt mà và nhanh chóng, giảm thiểu thời gian chờ của người dùng. • Nâng cao tính sẵn có: Giảm thiểu thời gian gián đoạn, đảm bảo ứng dụng luôn hoạt động liên tục, phục vụ người dùng bất kỳ lúc nào. • Tăng cường bảo mật: Bảo vệ dữ liệu sinh viên khỏi các nguy cơ an ninh mạng, đảm bảo tính bảo mật và an toàn cho hệ thống. • Giảm chi phí: AWS cung cấp mô hình chi trả theo nhu cầu, giúp nhà trường tối ưu hóa chi phí vận hành, chỉ trả cho những tài nguyên thực sự cần thiết.
5 CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ GIẢI PHÁP ĐIỆN TOÁN ĐÁM MÂY (PI 6.1 Thiết kế tổng quan 2. Sơ đồ kiến trúc hệ thống Trong hệ thống triển khai trên AWS, các thành phần và dịch vụ sau được sử dụng nhằm đảm bảo hiệu suất, tính sẵn sàng, và bảo mật cho ứng dụng quản lý hồ sơ sinh viên: • Client: Người dùng hoặc thiết bị gửi yêu cầu đến ứng dụng. • Internet Gateway: Cổng kết nối giữa VPC (Virtual Private Cloud) và internet, cho phép lưu lượng truy cập từ bên ngoài vào các tài nguyên trong VPC. • Application Load Balancer: Bộ cân bằng tải, có trách nhiệm phân phối lưu lượng đến các phiên bản EC2 nhằm tối ưu hóa hiệu suất và đảm bảo tính sẵn sàng cao.
• VPC (Virtual Private Cloud): Mạng ảo nơi các tài nguyên AWS của chúng ta được triển khai, cung cấp môi trường cô lập và bảo mật cho các dịch vụ. 6 • Public Subnets (A và B): Các subnet công cộng chứa các phiên bản EC2, cho phép truy cập trực tiếp từ internet. • Private Subnets (A và B): Các subnet riêng tư chứa các cơ sở dữ liệu hoặc dịch vụ không cần truy cập trực tiếp từ internet, đảm bảo an toàn dữ liệu. • Amazon EC2: Các phiên bản máy chủ chạy ứng dụng, được triển khai trong các Public Subnet để xử lý các yêu cầu từ người dùng.
• Amazon RDS: Dịch vụ cơ sở dữ liệu quan hệ, được triển khai trong các Private Subnet để lưu trữ dữ liệu ứng dụng một cách an toàn. • Auto-scaling: Tính năng tự động điều chỉnh số lượng phiên bản EC2 dựa trên nhu cầu lưu lượng, giúp tối ưu hóa chi phí và hiệu suất. • IAM Role: Vai trò IAM cung cấp quyền truy cập cho các dịch vụ AWS khác nhau, giúp quản lý quyền một cách hiệu quả và bảo mật. • AWS Secrets Manager: Dịch vụ quản lý các thông tin bí mật như mật khẩu, khóa API, giúp bảo mật thông tin nhạy cảm.2 Phân tích các thành phần được triển khai Phiên bản EC2 sử dụng trong hệ thống thường là các phiên bản tầm trung như T3 hoặc M5, nhằm đảm bảo sự cân bằng giữa chi phí và hiệu suất.
EC2 được triển khai trong Public Subnet để xử lý trực tiếp các yêu cầu từ client thông qua Application Load Balancer. Auto-scaling được cấu hình để tăng/giảm số lượng EC2 dựa trên nhu cầu lưu lượng, giúp duy trì hiệu suất và tối ưu chi phí. Application Load Balancer (ALB) được chọn thay vì các loại Load Balancer khác (Network hoặc Classic) vì nó hỗ trợ tốt cho các ứng dụng web hiện đại, đặc biệt là khi sử dụng giao thức HTTP/HTTPS. ALB phân phối yêu cầu dựa trên Layer 7 (tầng ứng dụng), cho phép nó quản lý lưu lượng web tốt hơn và tối ưu hơn cho các ứng dụng có nhiều endpoint hoặc microservices.
VPC được thiết lập với các Public Subnets chứa EC2 và Private Subnets chứa RDS. Thiết lập này đảm bảo rằng chỉ các máy chủ xử lý ứng dụng (EC2) mới có thể 7 trực tiếp giao tiếp với internet, trong khi các cơ sở dữ liệu (RDS) nằm trong subnet riêng tư để đảm bảo bảo mật và không thể truy cập trực tiếp từ bên ngoài. Amazon RDS được triển khai trong Private Subnet để bảo vệ dữ liệu khỏi các nguy cơ bên ngoài. Cấu hình backup tự động và replication theo chế độ Multi-AZ (nhiều vùng khả dụng) giúp đảm bảo tính sẵn sàng và khôi phục dữ liệu khi có sự cố.
Auto-scaling được thiết lập dựa trên các chỉ số như CPU usage và số lượng yêu cầu trên mỗi phiên bản EC2. Điều này giúp hệ thống tự động điều chỉnh tài nguyên một cách linh hoạt, đảm bảo rằng ứng dụng vẫn hoạt động tốt ngay cả khi nhu cầu tăng cao đột biến. Cấu hình bảo mật IAM Role và AWS Secrets Manager được sử dụng để đảm bảo rằng chỉ những thành phần và người dùng được phép mới có thể truy cập vào các dịch vụ cần thiết. IAM Role kiểm soát quyền truy cập giữa các dịch vụ như EC2, RDS và S3.
Secrets Manager bảo mật thông tin nhạy cảm như mật khẩu cơ sở dữ liệu và khóa API, giúp giảm thiểu nguy cơ lộ lọt dữ liệu. Việc lựa chọn các cấu hình như trên giúp tối ưu hóa hiệu suất, tính sẵn sàng, và bảo mật cho hệ thống quản lý hồ sơ sinh viên, đặc biệt trong giai đoạn tuyển sinh cao điểm. Các thành phần này hoạt động cùng nhau để đảm bảo ứng dụng có thể xử lý lưu lượng truy cập lớn mà không gây gián đoạn dịch vụ. 8 CHƯƠNG 3: CÁC GIẢI PHÁP AN TOÀN VÀ BẢO MẬT (PI 6.
Phân tích các khía cạch an toàn và bảo mật Bảo vệ dữ liệu nhạy cảm: Ứng dụng xử lý thông tin cá nhân và dữ liệu hồ sơ sinh viên, do đó việc bảo vệ dữ liệu này là rất quan trọng. Nếu dữ liệu không được bảo vệ đúng cách, nó có thể bị lộ hoặc xâm phạm, gây ra thiệt hại cho sinh viên và nhà trường. Xác thực và ủy quyền: Cần đảm bảo rằng chỉ những người dùng được ủy quyền mới có quyền truy cập vào các chức năng nhạy cảm của ứng dụng. Việc xác thực người dùng và phân quyền cho họ dựa trên vai trò là rất quan trọng để ngăn chặn truy cập trái phép.
Ngăn chặn tấn công mạng: Ứng dụng phải có khả năng chống lại các tấn công mạng như tấn công từ chối dịch vụ (DDoS), tấn công SQL Injection và tấn công Cross- Site Scripting (XSS). Điều này yêu cầu các biện pháp phòng ngừa được tích cực triển khai. Bảo mật trong quá trình truyền tải dữ liệu: Dữ liệu được gửi và nhận giữa client và server cần được mã hóa để bảo vệ thông tin nhạy cảm khỏi bị nghe lén hoặc thay đổi trong quá trình truyền tải. Các giải pháp bảo mật có thể triển khai Mã hóa dữ liệu: Sử dụng mã hóa mạnh cho dữ liệu nhạy cảm khi lưu trữ trong cơ sở dữ liệu (Amazon RDS) và trong quá trình truyền tải (sử dụng HTTPS).
Điều này giúp bảo vệ thông tin cá nhân và giảm thiểu rủi ro rò rỉ dữ liệu. Sử dụng AWS Identity and Access Management (IAM): Thiết lập IAM roles để quản lý quyền truy cập đến các tài nguyên AWS. Điều này giúp kiểm soát ai có quyền truy cập vào các dịch vụ và thông tin nhạy cảm, từ đó ngăn chặn các truy cập trái phép. Triển khai Application Load Balancer (ALB): ALB có thể được cấu hình để ngăn chặn các tấn công DDoS bằng cách phân phối lưu lượng một cách hiệu quả và kiểm tra 9 trạng thái sức khỏe của các phiên bản EC2, đảm bảo rằng chỉ những phiên bản hoạt động tốt mới nhận yêu cầu.
Giải pháp WAF (Web Application Firewall): Sử dụng AWS WAF để bảo vệ ứng dụng khỏi các tấn công như SQL Injection, XSS và các lỗ hổng bảo mật khác. WAF cho phép định nghĩa các quy tắc để chặn các yêu cầu độc hại trước khi chúng đến ứng dụng. Giám sát và ghi log: Thiết lập CloudWatch để theo dõi hoạt động của ứng dụng và ghi lại các sự kiện đáng ngờ. Ghi log giúp phát hiện và phản ứng kịp thời với các sự cố an ninh.
Quản lý thông tin nhạy cảm: Sử dụng AWS Secrets Manager để lưu trữ và quản lý thông tin nhạy cảm như mật khẩu và khóa API. Điều này không chỉ giúp bảo mật thông tin mà còn đơn giản hóa quy trình quản lý thông tin nhạy cảm. Kiểm tra bảo mật định kỳ: Thực hiện kiểm tra bảo mật định kỳ và các bài kiểm tra thâm nhập (penetration testing) để phát hiện và khắc phục các lỗ hổng bảo mật trong ứng dụng. Đào tạo nhân viên: Đảm bảo rằng nhân viên và các bên liên quan được đào tạo về các biện pháp bảo mật và nhận thức về các mối đe dọa an ninh mạng.
Việc nâng cao nhận thức sẽ giúp tạo ra một môi trường an toàn hơn cho hệ thống.