Đề tài: Tìm hiểu mạng riêng ảo và ứng dụng, HOT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
-------o0o-------
TÌM HIỂU MẠNG RIÊNG ẢO VÀ ỨNG DỤNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ Thông tin
HẢI PHÒNG - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG
-------o0o-------
TÌM HIỂU MẠNG RIÊNG ẢO VÀ ỨNG DỤNG
ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY
Ngành: Công nghệ Thông tin
Sinh viên thực hiện : Hoàng Văn Hanh
Mã sinh viên : 1512101003
Giáo viên hướng dẫn : TS. Ngô Trường Giang
HẢI PHÒNG - 2019
CHƯƠNG 2: HẢI PHÒNG - 2019

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC DÂN LẬP HẢI PHÒNG Độc lập - Tự do - Hạnh phúc
-------o0o-------
NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP
Sinh viên: Hoàng Văn Hanh Mã sinh viên: 1512101003
Lớp: CT1901 Ngành: Công nghệ Thông tin
Tên đề tài:
“TÌM HIỂU MẠNG RIÊNG ẢO VÀ ỨNG DỤNG”

1
Tìm hiểu về mạng riêng ảo và ứng dụng Đồ án tốt nghiệp
Hoàng Văn Hanh_CT1901M
MỞ ĐẦU
Ngày nay với sự phát triển của các phương tiện truyền thông, cùng với
sự bùng nổ thông tin, lĩnh vực truyền thông mạng máy tính đã và đang phát
triển không ngừng. Hiện nay trên thế giới có khoảng 3,9 tỷ người đang sử
dụng Internet tương đương một nửa dân số trên thế giới và các ứng dụng trên
Internet ngày càng phong phú. Các dịch vụ trên mạng Internet đã xâm nhập
vào hầu hết các lĩnh vực trong đời sống xã hội. Các thông tin trao đổi trên
Internet cũng đa dạng cả về nội dung và hình thức, trong đó có rất nhiều
thông tin cần bảo mật cao bởi tính kinh tế, tính chính xác và tin cậy của nó.
Bên cạnh đó, những dịch vụ mạng ngày càng có giá trị, yêu cầu phải
đảm bảo tính ổn định và an toàn cao. Tuy nhiên, các hình thức phá hoại mạng
cũng trở nên tinh vi và phức tạp hơn, do đó đối với mỗi hệ thống, nhiệm vụ
bảo mật đặt ra cho người quản trị là hết sức quan trọng và cần thiết.
Để đáp ứng yêu cầu đó, ngày nay đã có rất nhiều giải pháp bảo mật
được đặt ra nhằm đảm bảo an toàn thông tin khi trao đổi thông tin thông qua
mạng công cộng Internet. Một trong số các giải pháp đó là Mạng riêng ảo
VPN. Vậy Mạng riêng ảo VPN là gì, cách thức hoạt động cũng như ứng dụng
ra sao. Các câu hỏi sẽ được giải đáp trong đồ án này nhằm nắm bắt rõ về kỹ
thuật VPN.
Đồ án gồm 3 hạng mục chính:
 Chương I: Tổng quan về an ninh mạng
 Chương II: Mạng riêng ảo VPN
 Chương III: Thực nghiệm cấu hình VPN trên thiết bị Cisco

2
MỤC LỤC
MỞ ĐẦU....................................................................................................... 1
MỤC LỤC .................................................................................................... 2
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT ....................................................................... 5
DANH MỤC HÌNH VẼ................................................................................ 7
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN AN NINH MẠNG..................................... 8
1.1 An ninh mạng là gì ............................................................................. 8
1.1.1 Khái niệm về an ninh mạng ........................................................ 8
1.1.2 Các đặc trưng kỹ thuật của an ninh mạng.................................... 9
1.1.2.1 Tính xác thực (Authentication)............................................ 9
1.1.2.2 Tính khả dụng (Availability)............................................... 9
1.1.2.3 Tính bảo mật (Confidential).............................................. 10
1.1.2.4 Tính toàn vẹn (Integrity) ................................................... 10
1.1.2.5 Tính khống chế (Accountlability)...................................... 11
1.1.2.6 Tính không thể chối cãi (Nonreputation)........................... 11
1.1.3 Các lỗ hổng và điểm yếu mạng ................................................. 11
1.2 Một số phương thức tấn công mạng.................................................. 12
1.2.1 Xem trộm thông tin (Release of Message Content) ................... 12
1.2.2 Thay đổi thông điệp (Modification of Message) ....................... 13
1.2.3 Mạo danh (Masquerada) ........................................................... 13
1.2.4 Phát lại thông điệp (Replay)...................................................... 14
1.3 Một số giải pháp bảo mật.................................................................. 14
1.3.1 Hệ thống tường lửa ................................................................... 14
1.3.2 Hệ thống phát hiện và chống xâm nhập IDS/IPS....................... 15
1.3.3 Công nghệ mạng LAN ảo (VLAN)........................................... 16
1.3.4 Mạng riêng ảo (VPN) ............................................................... 17
CHƯƠNG 2: MẠNG RIÊNG ẢO VPN................................................ 19
2.1 Mạng riêng ảo VPN.......................................................................... 19
2.1.1 Định nghĩa VPN ....................................................................... 19

3
2.1.2 Các thành phần tạo nên VPN .................................................... 20
2.1.2.1 VPN client ........................................................................ 20
2.1.2.2 VPN server ....................................................................... 20
2.1.2.3 IAS server......................................................................... 20
2.1.2.4 Firewall............................................................................. 21
2.1.2.5 Giao thức đường hầm (Tunneling Protocol)...................... 21
2.1.3 Lợi ích của VPN ....................................................................... 22
2.1.4 Các yêu cầu cơ bản đối với một giải pháp VPN ........................ 23
2.2 Ưu và nhược điểm của VPN............................................................. 24
2.2.1 Ưu điểm.................................................................................... 24
2.2.2 Nhược điểm.............................................................................. 25
2.3 Các công nghệ VPN ......................................................................... 25
2.3.1 Site – to – Site VPNs ................................................................ 26
2.3.1.1 Intranet VPNs (VPN nội bộ) ............................................. 26
2.3.1.2 Extranet VPNs (VPN mở rộng)......................................... 27
2.3.2 Remote Access VPNs (VPN truy cập) ...................................... 29
2.4 Các giao thức trong VPN.................................................................. 30
2.4.1 Giao thức đường hầm điểm tới điểm (PPTP) ............................ 30
2.4.1.1 Giới thiệu PPTP ................................................................ 30
2.4.1.2 Nguyên tắc hoạt động........................................................ 31
2.4.1.3 Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng.............................. 32
2.4.2 Giao thức đường hầm lớp 2 L2TP............................................. 33
2.4.2.1 Giới thiệu.......................................................................... 33
2.4.2.2 Các thành phần của L2TP ................................................. 34
2.4.2.3 Dữ liệu đường hầm L2TP.................................................. 35
2.4.2.4 Những thuận lợi và bất lợi................................................. 37
2.4.3 Giao thức bảo mật IP (Internet Protocol Security)..................... 37
2.4.3.1 Giới thiệu.......................................................................... 37
2.4.3.2 Giao thức đóng gói tải tin an toàn ESP.............................. 40
2.4.3.3 Giao thức xác thực tiêu đề AH .......................................... 42

4
2.4.3.4 Giao thức trao đổi khóa IKE (Internet Key Exchange) ...... 44
2.4.3.5 Quy trình hoạt động .......................................................... 44
2.4.3.6 Những hạn chế của IPSec.................................................. 45
2.4.4 SSL/TSL................................................................................... 46
2.4.4.1 Giao thức SSL (Secure Socket Layer)............................... 46
2.4.4.2 Giao thức TLS .................................................................. 46
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM CẤU HÌNH VPN TRÊN THIẾT BỊ
CISCO .......................................................................................... 48
3.1 Phát biểu bài toán ............................................................................. 48
3.2 Triển khai thực nghiệm..................................................................... 49
3.2.1 Mô hình triển khai thực nghiệm................................................ 49
3.2.2 Giải thích mô hình .................................................................... 49
3.2.3 Cấu hình thực nghiệm............................................................... 51
3.2.3.1 Mô hình VPN Site – to – Site............................................ 51
3.2.3.2 Kết quả.............................................................................. 54
3.2.3.3 Mô hình VPN Remote Access........................................... 65
3.2.3.4 Kết quả.............................................................................. 68
KẾT LUẬN................................................................................................. 71
TÀI LIỆU THAM KHẢO.......................................................................... 72

5
DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt Từ đầy đủ Ý nghĩa
ATM Asynchronous Transfer Mode Công nghệ truyền tải không đồng bộ
AH Authentication Header Giao thức tiêu đề xác thực
CLI Command – line Interface Giao diện dòng lệnh
ESP Encapsulation Security Payload Giao thức tải an ninh đóng gói
GRE Generic Routing Encapsulation Giao thức mã hóa định tuyến
IETF Internet Engineering Task Force Cơ quan chuẩn Internet
IKE Internet Key Exchange Giao thức trao đổi khoá Internet
IP Internet Protocol Giao thức Internet
IPSec Internet Protocol Security Giao thức bảo mật Internet
ISAKMP Internet Security Association and
Key Management Protocol
Hiệp hội bảo mật Internet và giao thức
quản lý khóa
ISP Internet Service Provides Nhà cung cấp dịch vụ Internet
L2F Layer 2 Forwarding Giao thức chuyển tiếp lớp 2
L2TP Layer 2 Tunneling Protocol Giao thức đường hầm lớp 2
LAC L2TP Access Concentrator Bộ tập trung truy cập L2TP
LNS L2TP Network Server Máy chủ mạng L2TP
NAS Network Access Server Máy chủ truy cập mạng
NAT Network Address Translation Phân giải địa chỉ mạng
OSI Open Systems Interconnection Kết nổi hệ thống mở
PAP Password Authentication Protocol Giao thức xác thực mật khẩu
POP Post Office Protocol Giao thức bưu điện
PPP Point To Point Protocol Giao thức điểm tới điểm

6
PPTP Point To Point Tunneling Protocol Giao thức đường ngầm điểm tới điểm
QoS Quanlity of Service Chất lượng dịch vụ
RAS Remote Access Server Dịch vụ truy nhập từ xa
SA Security Association Kết hợp an ninh
SPI Security Parameter Index Chỉ số thông số an ninh
TCP Transmission Control Protocol Giao thức điều khiển đường truyền
UDP User DataGram Protocol Giao thức UDP
VPN Virtual Private Network Mạng riêng ảo
WAN Wide Are Network Mạng diện rộng

7
DANH MỤC HÌNH VẼ
Hình 1-1 Xem trộm thông điệp..................................................................... 12
Hình 1-2 Thay đổi thông điệp....................................................................... 13
Hình 1-3 Mạo danh và gửi đi thông điệp ...................................................... 13
Hình 1-4 Sao chép và gửi đi thông điệp giả.................................................. 14
Hình 1-5 Mô hình VLAN............................................................................. 17
Hình 2-1 Mô hình mạng VPN ...................................................................... 19
Hình 2-2 Mô hình VPN nội bộ ..................................................................... 26
Hình 2-3 Mô hình mạng VPN mở rộng ........................................................ 28
Hình 2-4 Mô hình VPN truy cập từ xa.......................................................... 29
Hình 2-5 Đường hầm L2TP.......................................................................... 34
Hình 2-6 Quy trình đóng gói gói tin L2TP ................................................... 35
Hình 2-7 Quá trình xử lý de – tunneling gói tin L2TP .................................. 36
Hình 2-8 Transport mode packet .................................................................. 39
Hình 2-9 Khuôn dạng gói ESP ..................................................................... 41
Hình 2-10 AH Header .................................................................................. 42
Hình 3-1 Mô hình VPN Site – to – Site ........................................................ 49
Hình 3-2 Mô hình VPN Remote Access....................................................... 49
Hình 3-3 Cấu hình Router HQ...................................................................... 54
Hình 3-6 Cấu hình Router Branch ................................................................ 57
Hình 3-9 Cấu hình Router ISP...................................................................... 62
Hình 3-10 Ping thông giữa các máy Client ................................................... 63
Hình 3-11 Truy xuất dữ liệu thành công....................................................... 64
Hình 3-12 Thao tác với dữ liệu tại máy chủ.................................................. 65
Hình 3-13 Khởi tạo kết nối VPN Remote Access......................................... 67
Hình 3-14 Cấu hình Router HQ.................................................................... 68
Hình 3-15 Cấu hình Router ISP.................................................................... 69
Hình 3-16 Khởi tạo kết nối VPN .................................................................. 70
Hình 3-17 Ping thành công từ máy Remote Access tới Server...................... 70

8
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN AN NINH MẠNG
1.1 An ninh mạng là gì
1.1.1 Khái niệm về an ninh mạng
An ninh mạng có thể hiểu là cách bảo vệ, đảm bảo an toàn cho tất cả
các thành phần mạng bao gồm dữ liệu, thiết bị, cơ sở hạ tầng mạng và đảm
bảo mọi tài nguyên mạng được sử dụng tương ứng với một chính sách hoạt
động được ấn định và chỉ với những người có thẩm quyền tương ứng.
An ninh mạng bảo gồm:
 Xác định các khả năng, nguy cơ xâm phạm mạng, các sự cố rủi ro đối
với thiết bị, dữ liệu trên mạng để có các giải pháp phù hợp đảm bảo an
toàn mạng.
 Đánh giá nguy cơ tấn công của Hacker đến mạng. An toàn mạng là một
vấn đề cực kì quan trọng trong các hoạt động, giao dịch điện tử và trong
khai thác, sử dụng tài nguyên mạng.
Tầm quan trọng của lĩnh vực an ninh mạng ngày càng tăng do sự phụ
thuộc ngày càng nhiều vào các hệ thống máy tính và Internet tại các quốc
gia, cũng như sự phụ thuộc vào hệ thống mạng không dây như Bluetooth, Wi-
Fi, và sự phát triển của các thiết bị thông minh, bao gồm điện thoại thông
minh, TV và các thiết bị khác kết nối vào hệ thống Internet of Things.
Một thách thức đối với an ninh mạng là xác định chính xác cấp độ an
toàn cần thiết cho việc điều khiển hệ thống và các thành phần mạng. Đánh giá
các nguy cơ, các lỗ hổng khiến mạng có thể bị xâm nhập. Khi đánh giá được
hết những nguy cơ ảnh hưởng tới an ninh mạng thì mới có thể có được những
biện pháp tốt nhất để đảm bảo an ninh mạng.
Sử dụng hiệu quả các công cụ bảo mật (như Firewall ...) và những biện
pháp, chính sách cụ thể chặt chẽ.

9
1.1.2 Các đặc trưng kỹ thuật của an ninh mạng
1.1.2.1 Tính xác thực (Authentication)
Các hoạt động kiểm tra tính xác thực là quan trọng nhất trong các hoạt
động của một phương thức bảo mật. Một hệ thống thông thường phải thực
hiện kiểm tra tính xác thực của một thực thể trước khi thực thể đó thực hiện
kết nối với hệ thống. Cơ chế kiểm tra tính xác thực của các phương thức bảo
mật dựa vào 3 mô hình chính sau:
 Đối tượng cần kiểm tra cần phải cung cấp những thông tin trước, ví dụ
như Password, hoặc mã số thông số cá nhân PIN (Personal Information
Number).
 Kiểm tra dựa vào mô hình những thông tin đã có, đối tượng kiểm tra
cần phải thể hiện những thông tin mà chúng sở hữu, ví dụ như Private
Key, hoặc số thẻ tín dụng.
 Kiểm tra dựa vào mô hình những thông tin xác định tính duy nhất, đối
tượng kiểm tra cần phải có những thông tin để định danh tính duy nhất
của mình ví dụ như thông qua giọng nói, dấu vân tay, chữ ký ...
1.1.2.2 Tính khả dụng (Availability)
Tính khả dụng là đặc tính mà thông tin trên mạng được các thực thể
tiếp cận và sử dụng theo yêu cầu, khi cần thiết bất cứ khi nào, trong hoàn cảnh
nào. Tính khả dụng nói chung dùng tỷ lệ giữa thời gian hệ thống được sử
dụng bình thường với thời gian quá trình hoạt động để đánh giá. Tính khả
dụng cần đáp ứng những yêu cầu sau:
 Nhận biết và phân biệt thực thể.
 Khống chế tiếp cận (bao gồm cả việc khống chế tự tiếp cận và khống
chế tiếp cận cưỡng bức).
 Khống chế lưu lượng (chống tắc nghẽn…).

10
 Khống chế chọn đường (cho phép chọn đường nhánh, mạch nối ổn
định, tin cậy).
 Giám sát tung tích (tất cả các sự kiện phát sinh trong hệ thống được lưu
giữ để phân tích nguyên nhân, kịp thời dùng các biện pháp tương ứng).
1.1.2.3 Tính bảo mật (Confidential)
Tính bảo mật là đặc tính tin tức không bị tiết lộ cho các thực thể hay
quá trình không được uỷ quyền biết hoặc không để cho các đối tượng đó lợi
dụng. Thông tin chỉ cho phép thực thể được uỷ quyền sử dụng. Kỹ thuật bảo
mật thường là phòng ngừa dò la thu thập (làm cho đối thủ không thể dò la thu
thập được thông tin), phòng ngừa bức xạ (phòng ngừa những tin tức bị bức xạ
ra ngoài bằng nhiều đường khác nhau), tăng cường bảo mật thông tin (dưới sự
khống chế của khoá mật mã), bảo mật vật lý (sử dụng các phương pháp vật lý
để đảm bảo tin tức không bị tiết lộ).
1.1.2.4 Tính toàn vẹn (Integrity)
Là đặc tính khi thông tin trên mạng chưa được uỷ quyền thì không thể
tiến hành biến đổi được. Những nhân tố chủ yếu ảnh hưởng tới sự toàn vẹn
thông tin trên mạng gồm: sự cố thiết bị, sai mã, bị tác động của con người và
virus máy tính.
Một số phương pháp bảo đảm tính toàn vẹn thông tin trên mạng:
 Giao thức an toàn có thể kiểm tra thông tin bị sao chép, sửa đổi. Nếu
phát hiện thì thông tin đó sẽ bị vô hiệu hoá.
 Phương pháp phát hiện sai và sửa sai. Phương pháp sửa sai mã hoá đơn
giản nhất và thường dùng là phép kiểm tra chẵn - lẻ.
 Biện pháp kiểm tra mật mã ngăn ngừa hành vi xuyên tạc và cản trở
truyền tin.
 Chữ ký điện tử: bảo đảm tính xác thực của thông tin.

11
 Yêu cầu cơ quan quản lý hoặc trung gian chứng minh tính chân thực
của thông tin.
1.1.2.5 Tính khống chế (Accountlability)
Là đặc tính về năng lực khống chế truyền bá và nội dung vốn có của tin
tức trên mạng.
1.1.2.6 Tính không thể chối cãi (Nonreputation)
Trong quá trình giao lưu tin tức trên mạng, xác nhận tính chân thực
đồng nhất của những thực thể tham gia, tức là tất cả các thực thể tham gia
không thể chối bỏ hoặc phủ nhận những thao tác và cam kết đã được thực
hiện.
1.1.3 Các lỗ hổng và điểm yếu mạng
Các lỗ hổng bảo mật hệ thống là các điểm yếu có thể tạo ra sự ngưng
trệ của dịch vụ, thêm quyền với người sử dụng hoặc cho phép các truy cập trái
phép vào hệ thống. Các lỗ hổng tồn tại trong các dịch vụ như Web, Ftp … và
trong các hệ điều hành như Windows NT, Windows 95, UNIX hoặc trong các
ứng dụng. Gồm có 3 loại lỗ hổng bảo mật:
Lỗ hổng loại C: cho phép thực hiện các phương thức tấn công theo kiểu
từ chối dịch vụ DoS (Dinal of Services). Mức nguy hiểm thấp, chỉ ảnh hưởng
chất lượng dịch vụ, có thể làm ngưng trệ, gián đoạn hệ thống, không phá hỏng
dữ liệu hoặc chiếm quyền truy nhập.
Lổ hổng loại B: cho phép người sử dụng có thêm các quyền trên hệ
thống mà không cần thực hiện kiểm tra tính hợp lệ. Mức độ nguy hiểm trung
bình, những lỗ hổng này thường có trong các ứng dụng trên hệ thống, có thể
dẫn đến lộ thông tin yêu cầu bảo mật.
Lỗ hổng loại A: Các lỗ hổng này cho phép người sử dụng ở ngoài cho
thể truy nhập vào hệ thống bất hợp pháp. Lỗ hổng rất nguy hiểm, có thể làm
phá hủy toàn bộ hệ thống.

12
Hacker có thể lợi dụng những lỗ hổng trên để xâm nhập vào hệ thống,
lợi dụng các lỗ hổng hệ thống, hoặc từ chính sách bảo mật, hoặc sử dụng các
công cụ dò xét để cướp quyền truy nhập. Sau khi xâm nhập có thể tiếp tục tìm
hiểu các dịch vụ trên hệ thống, nắm bắt được các điểm yếu và thực hiện các
hành động phá hoại tinh vi hơn.
1.2 Một số phương thức tấn công mạng
1.2.1 Xem trộm thông tin (Release of Message Content)
Trong trường hợp này Hacker ngăn chặn các thông điệp giữa người gửi
và người nhận, và xem được nội dung của thông điệp đó.
Hình 1-1 Xem trộm thông điệp

13
1.2.2 Thay đổi thông điệp (Modification of Message)
Hình 1-2 Thay đổi thông điệp
Trường hợp này Hacker chặn các thông điệp và ngăn không cho các
thông diệp này tới đích. Sau đó thay đổi nội dung của thông điệp và gửi cho
người nhận. Người nhận không hề biết nội dung thông điệp đã bị thay đổi.
1.2.3 Mạo danh (Masquerada)
Trường hợp này Hacker sẽ giả là người gửi và gửi đi thông điệp cho
người nhận. Người nhận không biết điều này và nghĩ rằng đó là thông điệp từ
người gửi.
Hình 1-3 Mạo danh và gửi đi thông điệp

14
1.2.4 Phát lại thông điệp (Replay)
Trường hợp này Hacker sao chép lại thông điệp từ người gửi. Sau đó
một thời gian Hacker gửi lại bản sao chép này cho người nhận. Người nhận
tin rằng thông điệp này vẫn từ phía người gửi, nội dung của thông điệp là
giống nhau.
Hình 1-4 Sao chép và gửi đi thông điệp giả
1.3 Một số giải pháp bảo mật
1.3.1 Hệ thống tường lửa
Tường lửa là hệ thống kiểm soát truy cập giữa mạng nội bộ và mạng
Internet. Một kỹ thuật được tích hợp vào hệ thống mạng để chống sự truy cập
trái phép, nhằm bảo vệ các nguồn thông tin nội bộ và hạn chế sự xâm nhập
không mong muốn vào hệ thống.
Firewalls cung cấp hai chức năng chính cho nhà quản trị mạng. Thứ
nhất là chức năng kiểm soát những gì mà người dùng từ mạng ngoài có thể
nhìn thấy được và những dịch vụ nào được cho phép sử dụng ở mạng nội bộ.
Thứ hai là kiểm soát những nơi nào, dịch vụ nào của Internet mà một user
trong mạng nội bộ có thể được truy cập, được sử dụng.
Firewalls có hai loại và mỗi loại có ưu điểm khác nhau. Firewall cứng
có hiệu năng ổn định, không phụ thuộc vào hệ điều hành, virus, mã độc, ngăn

15
chặn tốt giao thức ở tầng mạng trong mô hình TCP/IP. Firewall mềm rất linh
hoạt trong những cấu hình ở giao thức tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP.
1.3.2 Hệ thống phát hiện và chống xâm nhập IDS/IPS
Hệ thống phát hiện xâm nhập IDS (Intrusion Detect System) cung cấp
thêm cho việc bảo vệ thông tin mạng ở mức độ cao hơn. IDS cung cấp thông
tin về các cuộc tấn công vào hệ thống mạng. Tuy nhiên IDS không tự động
cấm hoặc là ngăn chặn các cuộc tấn công.
Hệ thống ngăn chặn xâm nhập IPS (Intrusion Prevent System) nhằm
mục đích bảo vệ tài nguyên, dữ liệu và mạng. Chúng sẽ làm giảm bớt những
mối đe dọa tấn công bằng việc loại bỏ lưu lượng mạng bất hợp pháp, trong
khi vẫn cho phép các hoạt động hợp pháp được tiếp tục.
IPS ngăn chặn các cuộc tấn công dưới những dạng sau:
 Ứng dụng không mong muốn và tấn công kiểu “Trojan horse” nhằm
vào mạng và ứng dụng cá nhân, qua việc sử dụng các nguyên tắc xác
định và danh sách kiểm soát truy nhập.
 Các tấn công từ chối dịch vụ như tràn các gói tin SYN và ICMP bởi
việc dùng các thuật toán dựa trên cơ sở “ngưỡng”.
 Sự lạm dụng các ứng dụng và giao thức qua việc sử dụng những qui tắc
giao thức ứng dụng và chữ kí.
 Những tấn công quá tải hay lạm dụng ứng dụng bằng việc sử dụng giới
hạn tài nguyên dựa trên cơ sở ngưỡng.
Ưu điểm: phát hiện các cuộc tấn công nhanh và chính xác, không đưa
ra các cảnh báo sai làm giảm khả năng hoạt động của mạng, giúp người quản
trị xác định các lỗ hổng bảo mật trong hệ thống của mình.
Nhược điểm: Không phát hiện được các tấn công không có trong mẫu,
các tấn công mới. Do đó hệ thống phải luôn cập nhật các mẫu tấn công mới.

16
Hạn chế: So với Firewall, IDS/ IPS đã thể hiện được nhiều tính năng
ưu việt. Nó không chỉ có khả năng phát hiện ra các cuộc tấn công, mà còn
chống lại các cuộc tấn công này một cách hữu hiệu. Tuy vậy hệ thống này vẫn
còn những hạn chế. Các sản phẩm IPS không thể nhận biết được trạng thái
tầng ứng dụng (chỉ có thể nhận biết được các dòng thông tin trên tầng mạng).
Do vậy các cuộc tấn công trên tầng ứng dụng sẽ không bị phát hiện và ngăn
chặn.
1.3.3 Công nghệ mạng LAN ảo (VLAN)
Về mặt kỹ thuật, VLAN là một miền quảng bá được tạo bởi các switch.
Bình thường thì router đóng vai tạo ra miền quảng bá. VLAN là một kỹ thuật
kết hợp chuyển mạch lớp 2 và định tuyến lớp 3 để giới hạn miền đụng độ và
miền quảng bá. VLAN còn được sử dụng để bảo mật giữa các nhóm VLAN
theo chức năng nhóm.
VLAN là một đoạn mạng theo logic dựa trên chức năng, đội nhóm,
hoặc ứng dụng của một tổ chức chứ không phụ thuộc vào vị trí vật lý hay kết
nối vật lý trong mạng. Tất cả các trạm và server được sử dụng bởi cùng một
nhóm làm việc sẽ được đặt trong cùng VLAN bất kể vị trí hay kết nối vật lý
của chúng.
Ưu điểm: VLAN cho phép người quản trị mạng tổ chức mạng theo
logic chứ không theo vật lý nữa. Nhờ đó những công việc sau thực hiện dễ
dàng hơn:
 Có tính linh động cao: di chuyển máy trạm trong LAN dễ dàng.
 Thêm máy trạm vào LAN dễ dàng: Trên một switch nhiều cổng, có thể
cấu hình VLAN khác nhau cho từng cổng, do đó dẽ dàng kết nối thêm
các máy tính với các VLAN.
 Tiết kiệm băng thông của mạng: do VLAN có thể chia nhỏ LAN thành
các đoạn (là một vùng quản bá). Khi một gói tin buảng bả, nó sẽ được

17
truyền đi chỉ trong một VLAN duy nhất, không truyền đi ở các VLAN
khác nên giảm lưu lượng quảng bá, tiết kiệm băng thông đường truyền.
Hình 1-5 Mô hình VLAN
1.3.4 Mạng riêng ảo (VPN)
VPN cung cấp kênh an toàn cho các kết nối, các cá nhân có thể dùng
Internet truy cập tài nguyên trên mạng cục bộ một cách bảo mật và thoải mái
khi họ ở nhà hoặc đi du lịch một cách nhanh chóng và hiệu quả trên cả máy
tính hay thiết bị di động.
Mạng VPN đảm bảo an toàn và bảo vệ sự lưu thông trên mạng và cung
cấp sự riêng tư, sự chứng thực và toàn vẹn dữ liệu thông qua các giải thuật mã
hoá.
Để cung cấp kết nối giữa các máy tính, các gói thông tin được đóng gói
bằng một header có chứa những thông tin định tuyến, cho phép dữ liệu có thể
gửi từ máy truyền qua môi trường mạng chia sẻ và đến được máy nhận, như
truyền trên các đường ống riêng được gọi là tunnel.
Khi truyền các gói tin cần phải áp dụng các cơ chế mã hóa và chứng
thực để bảo mật như SSL (Secure Socket Layer), IPSec (IP Security Tunnel

18
Mode, PPTP (Point to Point Tunneling Protocol), L2TP (Layer 2 Tunneling
Protocol).

19
CHƯƠNG 2: MẠNG RIÊNG ẢO VPN
2.1 Mạng riêng ảo VPN
2.1.1 Định nghĩa VPN
VPN được hiểu như là một giải pháp mở rộng một mạng riêng thông
qua một mạng chung (thường là Internet). Mỗi VPN sẽ kết nối với một VPN
khác, các site khác hay nhiều người dùng từ xa. Thay thế cho kết nối thực như
leased – line, VPN sử dụng các kết nối ảo được dẫn từ các mạng nội bộ tới
các site của người dùng từ xa.
Các giải pháp VPN được thiết kế cho những tổ chức có xu hướng tăng
cường thông tin từ xa vì phạm vi hoạt động rộng (toàn quốc hay toàn cầu).
Tài nguyên ở trung tâm có thể kết nối đến từ nhiều nguồn giúp tiết kiệm chi
phí và thời gian.
VPN được gọi là mạng ảo bởi chúng chỉ sử dụng các kết nối tạm thời.
Những kết nối bảo mật được thiết lập giữa các host, giữa host với mạng hay
giữa hai mạng với nhau.
Hình 2-1 Mô hình mạng VPN

20
2.1.2 Các thành phần tạo nên VPN
2.1.2.1 VPN client
VPN client có thể là một máy tính hoặc một bộ định tuyến. Loại VPN
khách hàng sử dụng cho mạng của công ty phụ thuộc vào nhu cầu cá nhân
của công ty đó.
Mặt khác, nếu công ty có một vài nhân viên thường xuyên đi công tác
xa và cần phải truy cập vào mạng của công ty trên đường đi, máy tính
xách tay của nhân viên có thể thiết lập như VPN client.
Về mặt kỹ thuật, bất kỳ hệ điều hành đều có thể hoạt động như một
VPN Client miễn là nó có hỗ trợ các giao thức như: giao thức đường hầm
điểm-điểm PPTP (Point to Point Tunneling Protocol), giao thức đường hầm lớp
2 L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) và giao thức bảo mật Internet IPSec
(Internet Protocol Security). Ngày nay, với các phiên bản Windows mới thì
khả năng truy cập mạng VPN càng được phát triển tối ưu hơn, do đó vấn đề
không tương thích với các phiên bản hệ điều hành hiện nay là không tồn tại.
2.1.2.2 VPN server
VPN server hoạt động như một điểm kết nối cho các VPN client. Về
mặt kỹ thuật, một máy chủ VPN có thể được cài đặt trên một số hệ điều hành
như Window Server, Linux …
VPN Server khá đơn giản. Nó là một máy chủ được cài đặt dịch vụ
máy chủ định tuyến và truy cập từ xa RRAS (Routing and Remote Access
Server). Khi một kết nối VPN đã được chứng thực, các máy chủ VPN chỉ
đơn giản là hoạt động như một bộ định tuyến cung cấp cho khách hàng VPN
có thể truy cập đến một mạng riêng.
2.1.2.3 IAS server
Một trong những yêu cầu bổ sung cho một máy chủ VPN là cần có một
máy chủ dịch vụ xác thực người dùng truy cập từ xa RADIUS (Remote

21
Authentication Dial in User Service). RADIUS là một server sử dụng quay số
xác thực từ xa. RADIUS là cơ chế mà các nhà cung cấp dịch cụ Internet
thường sử dụng để xác thực các thuê bao để thiết lập kết nối Internet.
Microsoft cũng có phiên bản riêng của RADIUS được gọi là dịch vụ
xác thực Internet IAS (International Accounting Standards).
2.1.2.4 Firewall
Các thành phần khác theo yêu cầu của mạng riêng ảo VPN (Virtual
Private Network) là một tường lửa tốt. Máy chủ VPN chấp nhận kết nối từ
mạng ngoài, nhưng điều đó không có nghĩa là mạng ngoài cần phải có quyền
truy cập đầy đủ đến máy chủ VPN. Chúng ta phải sử dụng một tường lửa để
chặn bất kỳ cổng nào không sử dụng.
Yêu cầu cơ bản cho việc thiết lập kết nối VPN là địa chỉ IP của máy
chủ VPN có thông qua tường lửa để tiếp cận với máy chủ VPN.
Chúng ta có thể đặt một máy chủ ISA giữa tường lửa và máy chủ
VPN. Ý tưởng là có thể cấu hình tường lửa để điều chỉnh tất cả lưu lượng
truy cập VPN có liên quan đến ISA Server chứ không phải là máy chủ VPN.
ISA Server sau đó hoạt động như một proxy VPN. Cả hai VPN Client và
VPN Server chỉ giao tiếp với máy chủ ISA mà không bao giờ giao tiếp trực
tiếp với nhau. Điều này có nghĩa là ISA Server che chắn các VPN Server từ
các VPN Client truy cập đến, vì thế cho VPN Server sẽ có thêm một lớp bảo
vệ.
2.1.2.5 Giao thức đường hầm (Tunneling Protocol)
VPN client truy cập vào một máy chủ VPN qua một đường hầm ảo.
Đường hầm ảo này là một lối đi an toàn qua môi trường công cộng (như
Internet). Để có được đường hầm, cần phải sử dụng một trong các giao thức
đường hầm. Một số giao thức để lựa chọn để tạo đường hầm như: IPSec,
L2TP, PPTP và GRE. Nhưng để lựa chọn một giao thức đường hầm phù hợp

22
cho một mô hình mạng ở một công ty hay một doanh nghiệp bất kỳ là một
quyết định quan trọng khi lập kế hoạch để triển khai hệ thống VPN cho doanh
nghiệp, công ty đó.
Lợi thế lớn nhất mà L2TP hơn PPTP là nó dựa trên IPSec. IPSec mã
hóa dữ liệu, cung cấp xác thực dữ liệu, dữ liệu của người gửi sẽ được mã hóa
và đảm bảo không bị thay đổi nội dung trong khi truyền.
Mặc dù L2TP có vẻ là có lợi thế hơn so với PPTP, nhưng PPTP cũng
có lợi thế riêng đó là khả năng tương thích. PPTP hoạt động tốt với các hệ
điều hành Windows hơn L2TP.
2.1.3 Lợi ích của VPN
 VPN giúp giảm đáng kể chi phí đường truyền
VPN tiết kiệm chi phí cho việc thuê đường truyền và giảm chi phí phát
sinh cho người dùng từ xa, họ có thể truy cập vào mạng nội bộ thông qua các
điểm cung cấp dịch vụ ở địa phương POP (Point of Presence) hạn chế thuê
đường truy cập của nhà cung cấp. Giá thành cho việc kết nối Lan – to – Lan
giảm đáng kể so với việc thuê đường Leased – line, hay các giải pháp truyền
tin truyền thống như Frame Relay, ATM hay IDSN.
 Giảm chi phí quản lí và hỗ trợ
Việc sử dụng dịch vụ nhà cung cấp chúng ta chỉ cần quản lý các kết nối
đầu cuối tại các chi nhánh mạng mà không phải quản lý các thiết bị chuyển
mạch trên mạng. Đồng thời có thể tận dụng cơ sở hạ tầng của mạng Internet
và đội ngũ kỹ thuật của nhà cung cấp dịch vụ.
 Đảm bảo an toàn thông tin
Dữ liệu truyền trên mạng được mã hóa và phân quyền sử dụng cho từng
người dùng (user) khác nhau, đồng thời được truyền trong các đường hầm
(Tunnel) nên thông tin có độ an toàn cao.

23
 Dễ dàng kết nối
Hiện nay, một công ty thường sẽ có rất nhiều các chi nhánh tại nhiều
quốc gia khác nhau. Việc quản lý, truy cập thông tin tại các chi nhánh là cần
thiết. Sử dụng VPN có thể dễ dàng kết nối hệ thống giữa các chi nhánh thành
một mạng LAN với chi phí thấp.
 Bảo mật địa chỉ IP
Thông tin gửi đi trên VPN đã được mã hóa các địa chỉ bên trong mạng
riêng (private) và chỉ sử dụng các địa chỉ bên ngoài (public) internet.
 Hiệu suất băng thông
Sự lãng phí băng thông khi không có kết nối nào được kích hoạt. Trong
kĩ thuật VPN thì các đường hầm chỉ được hình thành khi có yêu cầu truyền tải
thông tin. Băng thông mạng chỉ được sử dụng khi có kích hoạt kết nối
Internet. Do đó hạn chế rất nhiều sự lãng phí băng thông.
2.1.4 Các yêu cầu cơ bản đối với một giải pháp VPN
Khi xây dựng một mạng riêng ảo cần đáp ứng các yêu cầu:
 Tính tương thích (compatibility)
Các mạng nội bộ của các công ty, doanh nghiệp không thể kết nối trực
tiếp với mạng Internet bởi không theo chuẩn TCP/IP. Muốn sử dụng được IP
VPN thì các hệ thống mạng nội bộ cần phải được chuyển sang một hệ thống
địa chỉ theo chuẩn được sử dụng trong Internet và bổ sung tính năng cần thiết
cho việc tạo kênh kết nối ảo. Cũng như cài đặt cổng kết nối Internet có chức
năng trong việc chuyển đổi các thủ tục khác nhau sang chuẩn IP. Vậy nên các
nhà cung cấp dịch vụ phải tương thích với các thiết bị hiện có của người
dùng.
 Tính bảo mật (security)

24
Bảo mật thông tin khách hàng là một yếu tố quan trọng đối với một giải
pháp VPN. Các dữ liệu của người dùng cần được đảm bảo, đạt được mức độ
an toàn giống như một hệ thống mạng dùng riêng.
Cung cấp tính năng bảo đảm an toàn cần đảm bảo giữa cung cấp tính
năng an toàn thích hợp như cung cấp mật khẩu cho người dùng trong mạng,
mã hóa dữ liệu đồng thời đơn giản trong việc duy trì quản lý, sử dụng. Đòi
hỏi thuận tiện và đơn giản cho người sử dụng cũng như nhà quản trị mạng.
 Tính khả dụng (availability)
Một giải pháp VPN cần thiết phải cung cấp được tính bảo đảm về chất
lượng, hiệu suất sử dụng dịch vụ cũng như dung lượng truyền.
 Tiêu chuẩn chất lượng dịch vụ (QoS)
Tiêu chuẩn đánh giá của một mạng lưới có khả năng đảm bảo chất
lượng dịch vụ cung cấp đầu cuối đến đầu cuối. QoS liên quan đến khả năng
đảm bảo độ trễ dịch vụ trong một phạm vi nhất định hoặc liên quan đến cả hai
vấn đề trên.
2.2 Ưu và nhược điểm của VPN
2.2.1 Ưu điểm
VPN mang lại lợi ích thực sự và tức thời cho các công ty. Có thể dùng
VPN để đơn giản hoá việc thông tin giữa các nhân viên làm việc ở xa, người
dùng từ xa, mở rộng Intranet đến từng văn phòng, chi nhánh, không những
chúng ta có thể triển khai Extranet đến tận khách hàng và các đối tác chủ chốt
mà còn làm giảm chi phí cho các công việc trên thấp hơn nhiều so với việc
mua thiết bị và đường dây cho mạng WAN riêng. Những lợi ích này dù trực
tiếp hay gián tiếp đều bao gồm: tiết kiệm chi phí, tính mềm dẻo, khả năng mở
rộng và một số ưu điểm khác.

25
2.2.2 Nhược điểm
Mặc dù phổ biến nhưng mạng riêng ảo VPN (Virtual Private Network)
khi triển khai hệ thống cần lưu ý một số hạn chế.
VPN đòi hỏi sự hiểu biết chi tiết về vấn đề an ninh mạng, việc cấu
hình và cài đặt phải cẩn thận, chính xác đảm bảo tính an toàn trên hệ thống
mạng Internet công cộng.
Độ tin cậy và hiệu suất của một VPN dựa trên Internet không phải là
dưới sự kiểm soát trực tiếp của công ty, vì vậy giải pháp thay thế là hãy sử
dụng một nhà cung cấp dịch vụ Internet tốt và chất lượng.
Việc sử dụng các sản phầm VPN và các giải pháp của các nhà cung
cấp khác nhau không phải lúc nào cũng tương thích do các vấn đề về tiêu
chuẩn công nghệ VPN. Khi sử dụng pha trộn và kết hợp các thiết bị sẽ có thể
gây ra những vấn đề kỹ thuật hoặc nếu sử dụng không đúng cách sẽ lãng phí
rất nhiều chi phí triển khai hệ thống.
Một hạn chế hay nhược điểm rất khó tránh khỏi của VPN đó là vấn đề
bảo mật cá nhân, bởi vì việc truy cập từ xa hay việc nhân viên kết nối với hệ
thống văn phòng bằng máy tính xách tay, máy tính riêng, khi đó nếu các máy
tính của họ thực hiện hàng loạt các ứng dụng khác, ngoài việc kết nối tới văn
phòng làm việc thì những tin tặc có thể lợi dụng yếu điểm từ máy tính cá
nhân của họ tấn công vào hệ thống của công ty. Vì vậy việc bảo mật cá nhân
luôn được các chuyên gia khuyến cáo phải đảm bảo an toàn.
2.3 Các công nghệ VPN
Các công nghệ VPN nhằm đáp ứng các yêu cầu cơ bản:
 Có thể truy cập hệ thống bất cứ lúc nào bằng các thiết bị thông minh
như điện thoại, máy tính …, và liên lạc giữa các nhân viên của một tổ
chức tới các tài nguyên trên mạng.
 Kết nối thông tin giữa các văn phòng từ xa của một tổ chức.

26
 Điều khiển, quản lý truy nhập tài nguyên mạng khi cần thiết của khách
hàng, nhà cung cấp và các đối tượng quan trọng của công ty.
Dựa theo những yêu cầu đó, ngày nay VPN đã phát triển và phân chia
ra 2 loại công nghệ VPN chính:
 Site – to – Site VPNs
 Remote Access VPNs
2.3.1 Site – to – Site VPNs
2.3.1.1 Intranet VPNs (VPN nội bộ)
VPN nội bộ được sử dụng để kết nối các chi nhánh văn phòng tới
Corporate Intranet (Backbone router) sử dụng campus router. Cách thiết lập
này rất tốn chi phí bởi phải sử dụng 2 router để thiết lập được mạng, cùng với
đó là chi phí triển khai, quản lý và bảo trì mạng Intranet Backbone sẽ rất tốn
kém.
VPN nội bộ được sử dụng để bảo mật các kết nối giữa các địa điểm
khác nhau của một tổ chức. Cho phép tất cả các điểm có thể truy cập các
nguồn dữ liệu được cho phép trong toàn bộ mạng. Các VPN nội bộ liên kết
các phòng, các chi nhánh trên một cơ sở hạ tầng chung và sử dụng các kết nối
luôn luôn được mã hóa.
Hình 2-2 Mô hình VPN nội bộ

27
 Thuận lợi của Intranet dựa trên VPN
Giảm chi phí hơn do giảm số lượng router được sử dụng theo mô hình
WAN Backbone.
Internet hoạt động như một kết nối trung gian nên nó dễ dàng cung cấp
những kết nối mới ngang hàng.
Kết nối nhanh hơn do chỉ cần kết nối đến các nhà cung cấp dịch vụ,
loại bỏ các vấn đề về khoảng cách địa lí.
 Một số bất lợi chính
Dữ liệu vẫn còn tunnel trong suốt quá trình chia sẻ trên mạng công
cộng nên vẫn tồn tại các nguy cơ tấn công, điển hình là tấn công từ chối dịch
vụ DoS.
Khả năng mất dữ liệu trên đường truyền khá cao.
Một số trường hợp trao đổi dữ liệu sẽ rất chậm khi dữ liệu là loại high-
end hay multimedia do truyền thông qua Internet.
Kết nối dựa trên Internet nên tính hiệu quả không liên tục, QoS không
được đảm bảo.
2.3.1.2 Extranet VPNs (VPN mở rộng)
Không giống như Intranet, Extranet không hoàn toàn cách li từ bên
ngoài, Extranet cho phép truy cập những tài nguyên mạng cần thiết của khách
hàng, nhà cung cấp hay những đối tác giữ vai trò quang trọng trong một tổ
chức.
Mạng Extranet rất tốn kém do có nhiều đoạn mạng riêng biệt trên
Intrenet kết hợp lại với nhau để tạo nên một mạng Extranet. Điều này khiến
cho việc triển khai và quản lý gặp khó khăn vì có nhiều các mạng con, đồng
thời cũng gây khó khăn cho công tác bảo trì và quản trị. Mạng Extranet cũng
rất khó để mở rộng bởi sẽ có những vấn đề gặp phải khi thêm mới một kết nối
mạng Intranet.

28
Sự khác nhau giữa một VPN nội bộ và một VPN mở rộng đó là sự truy
cập mạng mà được công nhận ở một trong hai đầu cuối của VPN.
Hình 2-3 Mô hình mạng VPN mở rộng
 Một số thuận lợi
Extranet hoạt động trên Internet nên có thể lựa chọn nhà phân phối và
đưa ra các giải pháp giải quyết tùy theo nhu cầu của tổ chức.
Giảm bớt chi phí cho nhân viên bảo trì bởi nhà cung cấp sẽ bảo trì một
phần Internet-connectivity.
Dễ dàng triển khai, quản lý và chỉnh sửa thông tin.

29
 Một số bất lợi
Do truyền thông qua Internet nên trao đổi dữ liệu sẽ rất chậm khi dữ
liệu là loại high-end hay multimedia.
Kết nối dựa trên Internet nên tính hiệu quả không liên tục, QoS không
được đảm bảo.
2.3.2 Remote Access VPNs (VPN truy cập)
Remote Access VPN cho phép truy cập bất cứ lúc nào bằng các thiết bị
truyền thông của nhân viên kết nối đến tài nguyên mạng của tổ chức. Đặc biệt
là những người dùng thường xuyên di chuyển hoặc các chi nhánh văn phòng
nhỏ mà không có kết nối thường xuyên đến mạng Intranet.
Các VPN truy cập thường sẽ yêu cầu một phần mềm client chạy trên
máy của người sử dụng. Được gọi là VPN truy cập từ xa.
Hình 2-4 Mô hình VPN truy cập từ xa
 Một số thuận lợi
Hỗ trợ cho người dùng cá nhân được loại trừ bởi kết nối từ xa đã được
tạo điều kiện thuận lợi bởi ISP.

30
Việc quay số từ khoảng cách xa được thay thế bằng những kết nối cục
bộ.
Giảm giá thành chi phí cho các kết nối với khoảng cách xa.
Tốc độ kết nối sẽ cao hơn so với kết nối trực tiếp đến những địa điểm
xa do đây là kết nối mang tính cục bộ.
VPNs cung cấp khả năng truy cập đến trung tâm tốt hơn bởi vì nó hỗ
trợ dịch vụ truy cập ở mức độ tối thiểu nhất cho dù có sự tăng nhanh chóng
các kết nối đồng thời đến mạng.
 Một số bất lợi
Khả năng mất dữ liệu vẫn khá cao, các phân đoạn của gói dữ liệu có thể
đi ra ngoài và bị thất lạc.
Thuật toán mã hóa phức tạp, protocol overhead tăng đáng kể gây khó
khăn cho quá trình xác nhận. Cùng với đó là việc nén dữ liệu IP và PPP-based
diễn ra chậm.
Do truyền thông qua mạng Internet, nên khi trao đổi các gói dữ liệu lớn
như các gói dữ liệu truyền thông, media, âm thanh sẽ rất chậm.
2.4 Các giao thức trong VPN
Giao thức đường hầm là nền tảng trong VPN. Giao thức đường hầm
đóng vai trò quan trọng trong việc thực hiện đóng gói và vận chuyển các gói
tin để truyền đi trên đường mạng Internet.
2.4.1 Giao thức đường hầm điểm tới điểm (PPTP)
2.4.1.1 Giới thiệu PPTP
Giao thức PPTP (Point – to – Point Tunneling Protocol) là một giao
thức mạng cho phép chuyển giao an toàn dữ liệu từ một Client đến máy chủ
bằng cách tạo ra đường hầm ảo trên TCP/IP dựa trên mạng lưới dữ liệu. PPTP
hỗ trợ theo yêu cầu, đa giao thức, mạng riêng ảo trên các mạng công cộng như
Internet.

31
Giao thức PPTP được phát triển bởi các công ty chuyên về thiết bị công
nghệ viễn thông, xây dựng dựa trên nền tảng của PPP, PPTP có thể cung cấp
khả năng truy nhập tạo đường hầm thông qua Internet đến các site đích. PPTP
sử dụng phương thức đóng gói tin định tuyến chung GRE được mô tả để đóng
và tách các gói PPP.
2.4.1.2 Nguyên tắc hoạt động
PPTP làm việc ở lớp liên kết dữ liệu trong mô hình OSI, bao gồm các
phương thức đóng gói, tách gói tin IP và truyền gói tin từ máy này sang máy
khác.
PPTP đóng các gói tin và khung dữ liệu của giao thức PPP vào trong
một IP datagrams để truyền thông qua mạng Internet trên nền IP. Kết nối TCP
(cổng 1723) được sử dụng để khởi tạo, duy trì đường hầm và GRE (Protocol
47) được dùng cho việc đóng gói những gói tin PPP cho dữ liệu trong kênh.
Phần tải của khung PPP có thể được mã hóa và nén lại.
Cơ chế xác thực người dùng thường được cung cấp bởi ISP, việc xác
thực trong quá trình thiết lập kết nối PPTP sử dụng các cơ chế xác thực của
kết nối PPP. Một số cơ chế được sử dụng:
 Giao thức xác thực mở rộng EAP
 Giao thức xác thực có thử thách bắt tay CHAP
 Giao thức xác định mật khẩu PAP
Giao thức PAP là một cơ chế xác thực hoạt động dựa trên nguyên tắc
mật khẩu được gửi qua các kết nối và không bảo mật. CHAP là một giao thức
xác thực mạnh hơn, sử dụng phương pháp bắt tay ba chiều để hoạt động và
ngăn chặn các cuộc tấn công bằng cách sử dụng các giá trị bí mật duy nhất và
không thể đoán được. Phương thức mã hóa điểm tới điểm MPPE được sử
dụng để mã hóa phần tỉa tin PPP trên đường truyền. MPPE chỉ cung cấp mã

32
khóa trong lúc truyền dữ liệu trên đường truyền mà không cung cấp mã khóa
tại các thiết bị đầu cuối.
Khi PPP được thiết lập kết nối, PPTP sử dụng quy luật đóng gói của
PPP để đóng gói các gói truyền thông trong đường hầm. PPTP định nghĩa hai
loại gói tin là điều khiển và dữ liệu, sau đó chúng được gán vào các kênh
riêng biệt. PPTP tách các kênh điều khiển và kênh dữ liệu thành những luồng
điều khiển với giao thức điều khiển truyền dữ liệu TCP và luồng dữ liệu với
giao thức IP.
Dữ liệu là các dữ liệu thông thường của người dùng. Các gói điều khiển
được đưa vào theo chu kì để lấy thông tin trạng thái kết nối và quản lý báo
hiệu giữa máy khách PPTP và máy chủ PPTP. Các gói tin điều khiển cũng
dùng để gửi các thông tin quản lý thiết bị và thông tin cấu hình giữa hai đầu
đường hầm.
Kênh điều khiển được sử dụng cho việc thiết lập một đường hầm giữa
máy khách và máy chủ PPTP. Máy chủ PPTP là một Server có sử dụng giao
thức PPTP với một giao diện được nối với Internet và một giao diện khác nối
với Intranet, còn phần mềm client có thể nằm ở máy người dùng từ xa hoặc
tại các máy chủ ISP.
2.4.1.3 Ưu nhược điểm và khả năng ứng dụng
Ưu điểm của PPTP là được thiết kế để hoạt động ở lớp 2 trong khi
IPSec chạy ở lớp 3 của mô hình OSI. Việc hỗ trợ truyền dữ liệu ở lớp 2, PPTP
có thể lan truyền trong đường hầm bằng các giao thức khác IP trong khi IPSec
chỉ có thể truyền các gói tin IP trong đường hầm.
PPTP là một giải pháp tạm thời thích hợp cho việc quay số truy nhập
với số lượng người dùng giới hạn. Một vấn đề của PPTP là việc xác thực
người dùng thông qua hệ điều hành. Máy chủ PPTP cũng quá tải nếu như có
một số lượng lớn người dùng truy nhập hay một lưu lượng lớn dữ liệu truyền

33
qua, đây là một trong số những yêu cầu của mạng LAN – LAN. Tính bảo mật
của PPTP không mạnh như IPSec, nhưng quản lý bảo mật trong PPTP lại dễ
dàng hơn nhiều.
Khó khăn lớn nhất mà PPTP gặp phải là cơ chết bảo mật yếu kém bởi
PPTP sử dụng mã hóa đồng bộ trong khóa được xuất phát từ việc sử dụng mã
hóa đối xứng của giao thức này là cách tạo ra khóa từ mật khẩu của người
dùng. Hơn thế nữa, mật khẩu còn được gửi khôn bảo mật trong quá trình xác
nhận.
2.4.2 Giao thức đường hầm lớp 2 L2TP
2.4.2.1 Giới thiệu
Giao thức L2TP là sự kết hợp của hai giao thức PPTP và L2F. Được
phát triển bởi IETF, L2TP kết hợp những đặc điểm tốt nhất của PPTP và L2F.
Vì vậy, L2TP có tính linh động, có thể thay đổi và hiệu quả chi phí cho giải
pháp truy cập từ xa của L2F và khả năng kết nối điểm điểm nhanh của PPTP.
Các đặc tính của L2TP bao gồm:
 L2TP hỗ trợ đa giao thức và đa công nghệ mạng, như IP, ATM, FR, và
PPP.
 L2TP không yêu cầu việc triển khai thêm bất cứ phần mềm nào, như
điều khiển và hệ điều hành hỗ trợ. Do đó, cả người dùng và mạng riêng
Intranet cũng không cần triển khai thêm các phần mềm chuyên biệt.
 L2TP cho phép người dùng từ xa truy cập vào mạng từ xa thông qua
mạng công cộng với một địa chỉ IP chưa đăng ký (hoặc riêng tư).
Quá trình xác nhận và chứng thực của L2TP được thực hiện bởi cổng
mạng máy chủ. Do đó, nhà cung cấp dịch vụ không cần dữ liệu xác nhận hoặc
quyền truy cập của người dùng từ xa, mạng riêng Intrnet cũng có thể tự định
nghĩa những chính sách truy cập riêng. Khiến cho quy trình xử lí thiết lập
đường hầm nhanh hơn so với giao thức tạo đường hầm trước đây.

34
L2TP thiếp lập đường hầm PPP không giống như PPTP, không kết thúc
ở gần vùng của ISP, những đường hầm được mở rộng đến cổng của mạng
máy chủ (đích).
Hình 2-5 Đường hầm L2TP
Khi gói tin PPP được gửi thông qua đường hầm L2TP, chúng được
đóng gói như thông điệp User Datagram Protocol (UDP). L2TP dùng những
thông điệp UDP cho việc tạo đường hầm dữ liệu cũng như duy trì đường hầm.
2.4.2.2 Các thành phần của L2TP
L2TP bao gồm 3 thành phần cơ bản, một Network Access Server
(NAS), một L2TP Access Concentrator (LAC) và một L2TP Network Server
(LNS).
L2TP NAS là thiết bị truy cập điểm tới điểm được cung cấp dựa trên
yêu cầu kết nối Internet đến người dùng từ xa. NAS phản hồi lại xác nhận
người dùng từ xa ở nhà cung cấp ISP cuối và xác định nếu có yêu cầu kết nối
ảo. L2TP được đặt tại ISP site và có vai trò như client trong quá trình thiết lập
L2TP Tunnel. NAS có thể hỗ trợ đồng thời nhiều yêu cầu kết nối và có thể hỗ
trợ một phạm vi rộng các client (như các sản phẩm mạng của Microsoft,
Unix, Linux, VAX – VMS).
L2TP LACs là một bộ tập kết truy cập L2TP có vai trò thiết lập một
đường hầm thông qua một mạng công cộng (như PSTN, Internet) đến LNS ở
điểm cuối của mạng chủ. LACs như điểm kết thúc của môi trường vật lý giữa

35
client và LNS của mạng chủ. LACs thường được đặt tại ISP site, tuy nhiên
người dùng từ xa cũng có thể hoạt động như LAC trong trường hợp đường
hầm L2TP tự nguyện.
LNS được đặt tại cuối mạng chủ, chúng dùng để kết thúc kết nối L2TP
ở cuối mạng chủ. Khi LNS nhận được yêu cầu cho kết nối ảo từ LAC, nó thiết
lập đường hầm và xác nhận người dùng, là người khởi tạo yêu cầu kết nối.
Nếu LNS chấp nhận yêu cầu kết nối, nó tạo giao diện ảo.
2.4.2.3 Dữ liệu đường hầm L2TP
Tương tự như PPTP, L2TP đóng gói dữ liệu thông qua nhiều tầng đóng
gói.
Hình 2-6 Quy trình đóng gói gói tin L2TP
Đầu tiên, một PPP Header sẽ được thêm vào dữ liệu gốc, dữ liệu không
mã hóa trước khi đóng gói.

36
L2TP đóng gói khung của PPP, một L2TP Header được thêm vào sau
khi dữ liệu được đóng gói bên trong một PPP packet.
Kế tiếp, gói dữ liệu được đóng gói thêm bên trong một UDP frame, tức
là một UDP header được thêm vào L2TP frame đã đóng gói.
UDP frame này được mã hóa, một phần đầu IPSec ESP được thêm vào.
Một phần đuôi IPSec AH cũng được chèn vào gói dữ liệu đã được mã hóa.
Phần đầu IP cuối cùng được thêm vào gói dữ liệu IPSec đã được đóng
gói. Phần đầu IP chứa địa chỉ IP của L2TP server (LNS) và người dùng từ xa.
Cuối cùng phần đầu và cuối của tầng Data Link được thêm vào gói dữ
liệu IP. Hai phần này sẽ giúp gói tin đi đi đến nút đích.
Quy trình xử lí de – tunneling những gói dữ liệu L2TP đã tunnel thì
ngược lại với quy trình đường hầm.
Hình 2-7 Quá trình xử lý de – tunneling gói tin L2TP
L2TP hỗ trợ 2 chế độ đường hầm là chế độ đường hầm bắt buộc
(Compulsory Tunnel Mode) và chế độ đường hầm tự nguyện (Voluntary

37
Tunnel Mode). Những đường hầm này đóng vai trò quan trọng trong bảo mật
dữ liệu.
2.4.2.4 Những thuận lợi và bất lợi
Những thuận lợi mà một giải pháp L2TP mang lại:
 L2TP là một nền tảng độc lập, nó hỗ trợ nhiều công nghệ mạng khác
nhau. Ngoài ra L2TP còn hỗ trợ giao dịch qua kết nối WAN non – IP
mà không cần một IP.
 L2TP không đòi hỏi bất kì cấu hình nào từ phía người dùng hay ISP.
 Với sự hỗ trợ của IPSec trong suốt quá trình tạo hầm, L2TP cung cấp
một trong những kỹ thuật mã hóa an toàn nhất.
 L2TP cung cấp chức năng điều khiển cấp thấp có thể giảm các gói dữ
liệu xuống tùy ý nếu đường hầm quá tải. Điều này làm cho qua trình
giao dịch bằng L2TP nhanh hơn so với quá trình giao dịch bằng L2F.
 Việc triển khai L2TP cũng gặp một số bất lợi như:
 L2TP chậm hơn so với PPTP hay L2F bởi vì nó dùng IPSec để xác
nhận mỗi gói dữ liệu nhận được.
 Mặc dù PPTP được lưu chuyển như một giai pháp VPN dựng sẵn, một
Routing and Remote Access Server (RRAS) cần có những cấu hình mở
rộng.
2.4.3 Giao thức bảo mật IP (Internet Protocol Security)
2.4.3.1 Giới thiệu
IPSec – Internet Protocol Security có quan hệ tới một số bộ giao thức
(AH, ESP, FIP – 140, …) được phát triển bởi Internet Engineering Task Force
(IETF). Mục đích của việc phát triển IPSec là cung cấp một cơ cấu bảo mật ở
tầng 3 (Network Layer) của mô hình OSI.
Mọi giao tiếp trong một mạng trên cơ sở IP đều dựa trên các giao thức
IP. Do đó khi một cơ chế bảo mật cao được tích hợp với giao thức IP, toàn bộ

38
mạng được bảo mật bởi vì các giao tiếp đều đi qua tầng 3. Vì vậy IPSec được
phát triển ở lớp 3 thay vì lớp 2. IPSec sử dụng các dịch vụ được định nghĩa
trong IPSec để đảm bảo sự xác thực dữ liệu, tính toàn ven dữ liệu và sự tin
cậy của dữ liệu khi trên hạ tầng mạng công cộng.
IPSec là một phương pháp để bảo vệ IP datagram. IPSec có thể bảo vệ
gói tin giữa các host, giữa cổng an ninh mạng, hoặc giữa các host và cổng an
ninh. IPSec cũng thực hiện đóng gói dữ liệu và xử lý các thông tin để thiết
lập, duy trì, và hủy bỏ đường hầm khi không dùng đến nữa. Các gói tin truyền
trong đường hầm có khuôn dạng giống như các gói tin bình thường khác và
không làm thay đổi các thiết bị, kiến trúc cũng như các ứng dụng hiện có trên
mạng trung gian, qua đó cho phép giảm đáng kể chi phí để triển khai và quản
lý.
Encapsulating Security Payload (ESP) và Authentication Header (AH)
là hai giao thức được sử dụng để cung cấp tính toàn vẹn cho các gói tin IP. Cơ
chế hoạt động trong IPSec gồm có IPSec Transport Mode và IPSec Tunnel
Mode và các dịch vụ của nó.
 IPSec Transport Mode
Transport mode bảo vệ giao thức tầng trên và các ứng dụng và vận
chuyển địa chỉ IP nguồn ở dạng “clear”. Địa chỉ IP nguồn được sử dụng để
định tuyến các gói dữ liệu qua mạng Internet. Trong Transport mode, chỉ mã
hóa phần payload của mỗi gói tin.

39
Hình 2-8 Transport mode packet
Khó khăn lớn nhất khi triển khai Transport mode là cho phép các thiết
bị trong mạng nhìn thấy địa chỉ nguồn và đích của gói tin và có thể thực hiện
một số xử lý (như phân tích lưu lượng) dựa trên các thông tin của tiêu đề IP.
Do sự phức tạp trong việc triển khai trong thực tế, nên người ta sẽ sử dụng
một VPN gateway để bảo vệ dữ liệu từ tất cả các site đến một site ngang
hàng.
 IPSec Tunnel Mode
IPSec VPN sử dụng Transport mode và cơ chế đóng gói GRE là những
cách sử dụng phổ biến tại các site trong một mạng site - to - site VPN. Nhưng
vì một lý do nào đó một site lại không hỗ trợ GRE nhưng lại đòi hỏi thiết lập
IPSec VPN với các site khác. Trong trường hợp này vấn đề sẽ được giải quyết
nhanh chóng nếu sử dụng IPSec Tunnel Mode.
Trong chế độ Tunnel Mode cả phần header và payload đều được mã
hóa để tăng cường tính bảo mật trong việc truyền tải dữ liệu. Gói tin IP sẽ
được đóng gói thêm một IP Header mới và các IPSec Header (ESP hoặc AH)
sẽ được chèn giữa IP Header cũ và mới.
Các giao thức bảo mật trong IPSec gồm hai giao thức chính là ESP và
AH. ESP sử dụng IP Protocol number 50 và AH sử dụng IP Protocol number
51.

40
Khi hoạt động ở Transport mode thì IP Header vẫn được giữ nguyên và
lúc này giao thức ESP sẽ được chèn vào giữa tải (Payload) và IP Header của
gói tin. Còn ở Tunnel mode thì sau khi đóng gói dữ liệu thì giao thức ESP sẽ
mã hoá payload và sẽ chèn một IP Header mới vào gói tin trước khi được
truyền đi.
2.4.3.2 Giao thức đóng gói tải tin an toàn ESP
 Giới thiệu
Giao thức ESP đảm nhận công việc mã hoá, xác thực và đảm bảo tính
toàn vẹn dữ liệu. Sau khi đóng gói bằng giao thức ESP, mọi thông tin dùng
mã hoá và giải mã gói tin sẽ nằm trong ESP Header. Các thuật toán mã hoá
được dùng trong giao thức này là DES, 3DES, AES, MD5, SHA, ... ESP cũng
có thể được sử dụng để mã hóa toàn bộ IP datagram hoặc phân đoạn tầng vận
chuyển (TCP, UDP, ICMP, IGMP). Sự mã hoá của ESP có thể bị vô hiệu hoá
thông qua thuật toán mã hoá Null ESP Algorithm. Vì vậy ESP chỉ có thể cung
cấp mã hoá dữ liệu hoặc đảm bảo tính toàn vẹn dữ liệu hoặc mã hoá và đảm
bảo tính toàn vẹn dữ liệu.
ESP hoạt động được ở hai chế độ Transport Mode và Tunnel Mode.
Việc xử lý ESP phụ thuộc vào chế độ hoạt động của IPSec và phiên bản sử
dụng của giao thức IP.
ESP thêm một header và trailer vào xung quanh nội dung của mỗi gói
tin. ESP Header được cấu thành bởi hai trường là: SPI và Sequence Number.
 Cấu trúc gói tin ESP
Các trường trong cấu trúc một gói tin ESP được thể hiện trong hình
sau:

41
Hình 2-9 Khuôn dạng gói ESP
SPI (chỉ số thông số an ninh): Là một số bất kì có độ dài 32 bit, mỗi
đầu cuối của mỗi kết nối IPSec được tuỳ chọn giá trị SPI. Cùng với địa chỉ IP
đích và giao thức an ninh ESP cho phép nhận dạng duy nhất chính sách SA
(Security Associate) cho gói tin. SPI là trường bắt buộc và thường được lựa
chọn bởi phía thu khi thiết lập SA.
Sequence Number (số thứ tự): Đây là trường 32 bit không dấu chứa
một giá trị mà khi mỗi gói được gửi đi thì tăng một đơn vị. Thường được
dùng cung cấp dịch vụ anti - replay. Khi SPI được thiết lập, chỉ số này là 0.
Trước khi mỗi gói tin được gửi, chỉ số này luôn tăng lên 1 và được đặt trong
ESP header.
Payload Data (dữ liệu tải tin): Đây là trương bắt buộc, bao gồm một số
lượng biến đổi các byte dữ liệu số hoặc một phần dữ liệu yêu cầu bảo mật đã
được mô tả trong trường Next Header. Trường này được mã hóa cùng với
thuật toán mã hóa đã lựa chọn trong suốt quá trình thiết lập SA. Thuật toán
thường được dùng để mã hóa ESP là DES-CBC.
Padding (đệm): Có độ lớn trong khoảng 0 – 255 bit, là trường được
thêm vào cho đủ kích thước mỗi gói tin.
Pad length (độ dài đệm): Chiều dài của padding, đây là trường bắt buộc
có tác dụng xác định số byte đệm được thêm vào.

42
Next Header (tiêu đề tiếp theo): Là trường bắt buộc có độ dài 8 bit, nó
xác định kiểu dữ liệu chứa trong phần tải tin. Trong Tunnel mode, Payload là
gói tin IP, giá trị Next Header được cài đặt là 4. Trong Transport mode,
Payload luôn là giao thức lớp 4. Nếu giao thức lớp 4 là TCP thì giá trị Next
Header là 6, là UDP thì giá trị Next Header là 17. Mỗi ESP Trailer luôn chứa
một giá trị Next Header.
Authentication Data (dữ liệu xác thực): Trường này có độ dài biến đổi,
chứa một giá trị kiểm tra tính toàn vẹn Intergrity Check Value (ICV) tính trên
dữ liệu của toàn bộ gói ESP trừ trường Authentication Data.
2.4.3.3 Giao thức xác thực tiêu đề AH
Authentication Header (AH) là một giao thức khóa trong kiến trúc
IPSec. AH không mã hoá bất kì thành phần nào của gói tin và cung cấp tính
xác thực và tính toàn vẹn cho IP datagram.
AH có thể chống phát lại bằng cách yêu cầu host đặt bit replay trong
phần header để chỉ ra gói tin đã được nhìn thấy. Chức năng AH được áp dụng
cho toàn bộ datagram trừ bất kỳ trường IP header nào thay đổi từ trạng thái
này sang trạng thái khác. AH không cung cấp mã hóa và bởi vậy không cung
cấp tính bảo mật và tính riêng tư.
Cấu trúc tiêu đề AH được mô tả bởi hình sau:
Hình 2-10 AH Header

43
Next Header (tiêu đề tiếp theo): Có độ dài 8 bit để nhận dạng loại dữ
liệu của phần tải tin theo sau AH. Trong Tunnel mode, payload là gói tin IP,
giá trị Next Header được đặt là 4. Trong Transport mode, payload luôn được
xác định bởi giao thức của lớp Transport. Nếu giao thức lớp Transport là TCP
thì giá trị Next Header là 6, còn UDP là 17.
Payload Length (độ dài tải tin): Có độ dài 8 bit chứa độ dài của tiêu đề
AH.
Reserved (dự trữ): Trường 16 bit này được dùng để dự trữ cho các ứng
dụng trong tương lai. Thường có giá trị bằng 0 và tham gia trong việc tính dữ
liệu xác thực.
Security Parameters Index (SPI-chỉ số thông số an ninh): Có độ dài 32
bit, chứa giá trị ngẫu nhiên dùng để xác định chính sách Security Association
(SA) dùng để bảo mật gói tin. Nếu giá trị này đặt là 0 thì gói tin không được
bảo vệ. Giá trị ngẫu nhiên từ 1-255 đều được bảo vệ.
Sequence Number (số thứ tự): Là trường 32 bit không dấu chứa giá trị
khi mỗi gói tin được gửi đi thì tăng lên 1 đơn vị. Giá trị ban đầu là 1, không
bao giờ được đặt giá trị 0. Vì khi host gửi yêu cầu kiểm tra mà giá trị này
không tăng lên và nó sẽ thoả thuận một SA mới nếu SA này được thiết lập.
Host nhận sẽ dùng chuỗi số để phát hiện replayed datagrams. Bên nhận có thể
không kiểm tra chuỗi số, nhưng bên gửi phải có để tăng giá trị này và gửi
chuỗi số.
Authentication Data (dữ liệu xác thực): Chứa kết quả của giá trị
Integrity Check Value (ICV). Trường này có độ dài thay đổi và luôn là bội số
của 32 bit (đối với IPv4) hay 64 bit (đối với Ipv6). Có thể chứa thêm đệm nếu
chiều dài của ICV trong các bytes chưa đầy.

44
2.4.3.4 Giao thức trao đổi khóa IKE (Internet Key Exchange)
Các giao thức trao đổi khóa của IPSec đều dựa trên Internet Security
Association and Key Management Protocol (ISAKMP). ISAKMP tạo và quản
lý liên kết an toàn. Qúa trình này yêu cầu hệ thống IPSec tự xác thực với nhau
và thiết lập ISAKMP khóa chia sẻ.
Internet Key Exchange (IKE) là sự kết hợp của ISAKMP và giao thức
trao đổi khóa Oakley.
IKE SA là quá trình hai chiều và cung cấp một kênh giao tiếp bảo mật
giữa hai bên. Chức năng chủ yếu của IKE là thiết lập và duy trì các SA. IKE
thực hiện quá trình dò tìm, quá trình xác thực, quản lý và trao đổi khóa. IKE
sẽ dò tìm giữa hai đầu cuối IPSec và sau đó SA sẽ theo dõi tất cả các thành
phần của một phiên làm việc IPSec. Sau khi đã dò tìm thành công, các thông
số SA hợp lệ sẽ được lưu trữ trong cơ sở dữ liệu của SA.
Một phiên làm việc của IKE được tạo nên bởi 2 phase, phase I và II.
IKE gồm có 4 chế độ chính:
 Chế độ chính (Main mode)
 Chế độ linh hoạt (Aggressive mode)
 Chế độ nhanh (Quick mode)
 Chế độ nhóm mới (New Group mode)
2.4.3.5 Quy trình hoạt động
IPSec đòi hỏi nhiều thành phần công nghệ và phương pháp mã hóa.
Mục đích chính của IPSec là để bảo vệ luồng dữ liệu mong muốn với các dịch
vụ bảo mật cần thiết. Quá trình hoạt động của IPSec được chia thành năm
bước:
 Xác định luồng traffic cần quan tâm
 IKE bước 1: Một tập dịch vụ được thỏa thuận và công nhận giữa các
đối tượng ngang hàng.

45
 IKE bước 2: IKE thoả thuận các tham số SA IPSec và thiết lập
“matching” các SA IPSec trong các đối tượng ngang hàng. Kết quả cuối
cùng của hai bước IKE là một kênh thông tin bảo mật được tạo ra giữa
các đối tượng ngang hàng.
 Truyền dữ liệu: Dữ liệu được truyền qua các đối tượng ngang hàng trên
cơ sở các thông số bảo mật và các khóa đã được lưu trữ trong SA
database.
 Kết thúc đường hầm: Kết thúc các SA IPSec bằng cách xóa hay timing
out.
2.4.3.6 Những hạn chế của IPSec
IPSec vẫn còn ở trong giai đoạn phát triển để hướng tới hoàn thiện vì
vậy vẫn tồn tại một số vấn đề cần phải giải quyết để hỗ trợ thực hiện VPN tốt
hơn:
 Các gói tin được xử lí theo IPSec sẽ bị tăng kích thước do phải thêm
vào các tiêu đề. Bằng cách nén dữ liệu khi mã hóa có thể khắc phục vấn
đề đó nhưng các kĩ thuật này vẫn còn đang nghiên cứu và chưa được
chuẩn hóa.
 IKE vẫn là công nghệ chưa thực sự khẳng định được khả năng của
mình. Phương thức chuyển khóa thủ công lại không thích hợp cho mạng
có số lượng lớn các đối tượng di động.
 IPSec được thiết kế chỉ để hỗ trợ bảo mật cho lưu lượng IP, không hỗ
trợ các dạng lưu lượng khác.
 Việc tính toán nhiều giải thuật phức tạp trong IPSec vẫn còn là một vấn
đề khó đối với các trạm làm việc và máy PC cấu hình thấp.

46
2.4.4 SSL/TSL
2.4.4.1 Giao thức SSL (Secure Socket Layer)
Giao thức SSL nhằm mục đích bảo vệ thông tin trao đổi giữa Client và
Server trong các mạng máy tính. Là giao thức tần phiên sử dụng các phương
pháp mật mã cho việc bảo vệ thông tin. Dữ liệu khi truyền được giữ bí mật
bằng việc mã hóa, trong khi việc tạo và kiểm tra chữ kí số đảm bảo tính xác
thực và toàn vẹn thông tin.
Trong giao thức SSL có kết hợp mật mã đối xứng và bất đối xứng. Các
thuật toán mật mã bất đối xứng như RSA và thuật toán Diffie – Hellman. Các
hàm băm như MD5, SHA1. Các thuật toán mật mã đối xứng được hỗ trợ là
RC2, RC4 và 3DES. SSL hỗ trợ các chứng chỉ số thỏa mãn chuẩn X.509.
Thủ thục thăm dò trước (bắt tay) được thực hiện trước khi bảo vệ trực
tiếp sự trao đổi thông tin.
Các công việc được hoàn tất khi thực hiện thủ tục này bao gồm:
 Xác thực Client và Server
 Các điều kiện của thuật toán mật mã và nén được sử dụng
 Tạo một khóa chính bí mật
 Tạo một khóa phụ bí mật dựa trên khóa chính
2.4.4.2 Giao thức TLS
Được phát triển nhờ sử dụng SSL, TLS cho phép các Server và Client
cuối liên lạc một cách an toàn qua các mạng công cộng không an toàn. Thêm
vào các khả năng bảo mật được cung cấp bởi SSL, TLS cũng ngăn chặn nghe
trộm, giả mạo, chặn bắt gói tin.
Trong khi triển khai VPN, SSL và TLS có thể được thực thi tạo Server
VPN cũng như tại Client đầu cuối. Quá trình tạo mạng riêng ảo trên tầng
phiên, tầng cao nhất thuộc mô hình OSI, nó có khả năng đạt hiệu suất cao và

47
các tham số về mặt chức năng cho việc trao đổi thông tin, kiểm soát truy cập
là đáng tin cậy và dễ dàng quản lý.
Ngoài việc sử dụng bổ sung thêm sự bảo vệ bằng mật mã trong quá
trình tạo mạng riêng ảo trên tầng phiên, nó cũng có khả năng thực thi các
công nghệ Proxy. Hai giao thức SSL và TLS là hai giao thức thông dụng nhất
hiện nay.

48
CHƯƠNG 3: THỰC NGHIỆM CẤU HÌNH VPN TRÊN THIẾT BỊ
CISCO
3.1 Phát biểu bài toán
Công ty A hoạt động trong lĩnh vực thương mại. Với nhu cầu mở rộng
thị trường, công ty muốn mở thêm chi nhánh tại một số thành phố trong nước.
Tuy nhiên, các chi nhánh đều truy xuất chung cơ sở dữ liệu từ máy chủ được
đặt tại trụ sở chính. Cùng với đó là yêu cầu đảm bảo an toàn thông tin khi
chúng được trao đổi giữa các chi nhánh.
Bài toán đặt ra cho bộ phận IT đó là đưa ra một giải pháp để các chi
nhánh mới có thể truy cập trực tiếp tới cơ sở dữ liệu được đặt tại trụ sở chính.
Mặt khác, một số nhân viên của công ty thường xuyên phải đi công tác mong
muốn truy cập đến cơ sở dữ liệu để làm việc.
Xuất phát từ các nhu cầu nói trên, bộ phận IT đã đưa ra giải pháp triển
khai hệ thống Mạng riêng ảo VPN. Trong đó, mô hình VPN Site – to – Site
được đề xuất triển khai cho các chi nhánh mới và mô hình VPN Remote
Access được triển khai cho nhân viên từ xa.

49
3.2 Triển khai thực nghiệm
3.2.1 Mô hình triển khai thực nghiệm
Hình 3-1 Mô hình VPN Site – to – Site
Hình 3-2 Mô hình VPN Remote Access
3.2.2 Giải thích mô hình
 Mô hình VPN Site – to – Site
Internet
Trụ sở chính
Điểm truy cập miễn phí

50
Vùng “Trụ sở chính”: nơi đặt các máy chủ cơ sở dữ liệu của công ty
như Web Server, DNS Server … và các máy tính của các phòng ban trong
công ty.
Vùng “Chi nhánh”: gồm có các máy tính của chi nhánh mới
Vùng “Internet”: là vùng ngoài công ty, cung cấp dịch vụ Internet cho
công ty, quản lý bởi nhà cung cấp dịch vụ.
Để đáp ứng yêu cầu bài toán đặt ra là các máy tính tại Chi nhánh có thể
truy cập trực tiếp đến Server của công ty đặt tại Trụ sở chính và các máy tính
có thể truy xuất cho nhau, chúng ta tiến hành cấu hình VPN Site – to – Site
cho router được đặt tại Trụ sở chính (Router HQ) và router đặt tại Chi nhánh
(Router Branch). Một số yêu cầu kèm theo khi cấu hình là:
 Các máy tính tại Trụ sở chính có địa chỉ IP nằm trong dải 172.16.1.0/24
được cấp động qua DHCP Server (địa chỉ IP: 172.16.1.2).
 DNS server (địa chỉ IP: 172.16.1.3) dùng để phân giải tên miền cho
Webserver (địa chỉ IP: 172.16.1.4).
 Các máy tính tại Chi nhánh có địa chỉ IP nằm trong giải địa chỉ
192.168.10.0/24 được cấp động qua DHCP Server (IP: 192.168.10.2).
 Mô hình VPN Remote Access
Vùng “Trụ sở chính”: nơi đặt máy chủ cơ sở dữ liệu của của công ty.
Vùng “Điểm truy cập miễn phí”: các điểm wifi công cộng nơi mà nhân
viên công ty đến công tác.
Vùng “Internet”: cung cấp dịch vụ Internet, quản lý bởi nhà cung cấp
dịch vụ.
Để đáp ứng yêu cầu bài toán là các nhân viên của công ty khi đi công
tác xa vẫn có thể truy cập vào cơ sở dữ liệu tại trụ sở chính để làm việc,
chúng ta cần cấu hình VPN Remote Access cho router đặt tại Trụ sở chính
(router HQ). Một số yêu cầu kèm theo khi cấu hình:

51
 Máy tính cá nhân của nhân viên từ xa được cấp IP động thông qua
Router Wireless nằm trong dải IP 192.168.10.0/24.
 Máy chủ cơ sở dữ liệu đặt tại Trụ sở chính có địa chỉ IP: 172.16.1.2.
3.2.3 Cấu hình thực nghiệm
Sử dụng phần mềm Cisco Packet Tracer để xây dựng mô hình giả lập
cho hai bài toàn VPN Site – to – Site và VPN Remote Access.
3.2.3.1 Mô hình VPN Site – to – Site
Tiến hành cấu hình cơ bản cho router HQ, router Branch và router ISP
của mô hình.
Cấu hình VPN Site – to – Site cho router HQ:
 Assign Router cho router HQ
Router(config)#hostname HQ
HQ(config)#int f0/0
HQ(config-if)#ip address 172.16.1.1 255.255.255.0
HQ(config-if)#no shutdown
HQ(config-if)#int s0/0/0
HQ(config-if)#ip address 10.10.10.1 255.255.255.0
HQ(config-if)#no shutdown
 Configure Default Router
HQ(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 10.10.10.2
 Tạo Internet Key Exchange (IKE) key policy.
HQ(config)#crypto isakmp enable
HQ(config)#crypto isakmp policy 20
HQ(config-isakmp)#authentication pre-share
HQ(config-isakmp)#encryption 3des
HQ(config-isakmp)#hash md5

52
HQ(config-isakmp)#group 1
HQ(config-isakmp)#lifetime 3600
HQ(config-isakmp)#exit
HQ(config)#crypto isakmp key cisco123 address 11.11.11.1
 Configure VPN Site to Site
Configure ISAKMP policy:
HQ(config)#crypto isakmp enable
HQ(config)#crypto isakmp policy 20
HQ(config-isakmp)#authentication pre-share
HQ(config-isakmp)#encryption 3des
HQ(config-isakmp)#hash md5
HQ(config-isakmp)#group 1
HQ(config-isakmp)#lifetime 3600
HQ(config-isakmp)#exit
HQ(config)#crypto isakmp key cisco123 address 11.11.11.1
 Define IPSec Transform Set:
HQ(config)#crypto ipsec transform-set myset esp-3des esp-md5-hmac

53
 Create Accesslist:
HQ(config)#acces-list 100 permit ip 172.16.1.0 0.0.0.255 192.168.10.0
0.0.0.255
 Create Crypto map for IPSec:
HQ(config)#crypto map mymap 20 ipsec-isakmp
HQ(config-crypto-map)#set peer 11.11.11.1
HQ(config-crypto-map)#set transform-set myset
HQ(config-crypto-map)#match address 100
HQ(config-crypto-map)#exit
 Apply the crypto map:
HQ(config)#int s0/0/0
HQ(config)#crypto map mymap
 Testing and Verity VPN:
HQ#show crypto isakmp sa
HQ#show crypto ipsec sa
Cấu hình tương tự cho router Branch.

54
3.2.3.2 Kết quả
 Hình ảnh của router HQ sau khi cấu hình đầy đủ:
Hình 3-3 Cấu hình Router HQ

55

56

57
 Hình ảnh router Branch sau khi cấu hình đầy đủ:
Hình 3-6 Cấu hình Router Branch

58

59

60

61
 Hình ảnh router ISP sau khi cấu hình đầy đủ:

62
Hình 3-9 Cấu hình Router ISP

63
 Hình ảnh PC0 ở Trụ sở chính ping tới PC1 ở Chi nhánh thành công:
Hình 3-10 Ping thông giữa các máy Client
 Hình ảnh PC1 ở Chi nhánh kết nối thành công tới Server ở Trụ sở chính
và lấy được giữ liệu từ Server nội bộ:

64
Hình 3-11 Truy xuất dữ liệu thành công

65
Hình 3-12 Thao tác với dữ liệu tại máy chủ
3.2.3.3 Mô hình VPN Remote Access
Cấu hình cơ bản cho router ISP và HQ.
Cấu hình Remote Access cho router HQ:
 Cấp chứng thực AAA trên router HQ theo phương thức local:
HQ(config)# username cisco password cisco
HQ(config)# aaa new-model
HQ(config)# aaa authentication login default local none
 Tạo IP pool cho VPN client sử dụng để kết nối VPN:
HQ(config)# ip local pool VPNCLIENTS 172.16.1.10 172.16.1.20
 Cấu hình Group Authorization (nhóm thẩm định với VPN Server):

66
HQ(config)# aaa authorization network VPNAUTH local
 Tạo IKE Policy và Group (sử dụng pre-share key và dùng AES để mã
hóa với 256 bit):
HQ(config)# crypto isakmp policy 10
HQ(config-isakmp)# authentication pre-share
HQ(config-isakmp)# encryption aes 256
HQ(config-isakmp)# group 2
 Tạo ISAKMP group là ttggroup và password 123:
HQ(config)# crypto isakmp client configuration group ttggroup
HQ(config-isakmp-group)# key 123
HQ(config-isakmp-group)# pool VPNCLIENTS
HQ(config-isakmp-group)# netmask 255.255.255.0
 Cấu hình IPSec Transform sử dụng thuật toán 3DES và SHA-HMAC:
HQ(config)# crypto ipsec transform-set mytrans esp-3des esp-sha-
hmac
 Tạo 1 Dynamic Crypto Map:
HQ(config)# crypto dynamic-map mymap 10
HQ(config-crypto-map)# set transform-set mytrans
HQ(config-crypto-map)# reverse-route
HQ(config)# crypto map mymap client configuration address respond
HQ(config)# crypto map mymap isakmp authorization list VPNAUTH
HQ(config)# crypto map mymap 10 ipsec-isakmp dynamic mymap
 Cấu hình user chứng thực:
HQ(config)# aaa authentication login VPNAUTH local
HQ(config)# username hanh password 123
HQ(config)# crypto map mymap client authentication list VPNAUTH

67
 Khởi tạo kết nối VPN tại máy Remote Access:
Hình 3-13 Khởi tạo kết nối VPN Remote Access
Thông tin khởi tạo kết nối VPN:
 Tên nhóm (GroupName): ttggroup
 Khóa nhóm (Group Key): 123
 Địa chỉ máy chủ (Host IP): 203.162.1.2
 Tên người dùng (Username): hanh
 Mật khẩu (Password): 123

68
3.2.3.4 Kết quả
 Router HQ sau khi cấu hình:

69
 Router ISP sau khi cấu hình:
Hình 3-15 Cấu hình Router ISP
 Khởi tạo kết nối VPN thành công:

70
Hình 3-16 Khởi tạo kết nối VPN
 Ping thành công từ máy Remote Access tới Server tại HQ:
Hình 3-17 Ping thành công từ máy Remote Access tới Server

71
KẾT LUẬN
Đồ án “Tìm hiểu về mạng riêng ảo và ứng dụng” đã đạt được những
kết quả như sau:
Về lý thuyết, đồ án đã trình bày và hiểu được:
 Tổng quan về an ninh mạng, các lỗ hổng bảo mật, một số phương thức
tấn công mạng và một số giải pháp bảo mật.
 Tìm hiểu về Mạng riêng ảo VPN, các giao thức của VPN, ưu điểm và
nhược điểm của VPN.
Về thực nghiệm, đồ án đã tiến hành:
 Cấu hình thực nghiệm VPN Site – to – Site và VPN Remote Access
trên thiết bị Cisco thông qua phần mềm Cisco Packet Tracer.
Tuy nhiên, trong quá trình thực hiện đồ án, do năng lực còn hạn chế,
thời gian cũng như khả năng đọc hiểu tiếng Anh trong quá trình nghiên cứu
các tài liệu. Cũng như các chức năng của phần mềm Cisco Packet Tracer còn
hạn chế nên trong đồ án vẫn còn tồn tại nhiều thiếu sót. Em rất mong nhận
được sự đóng góp ý kiến của thầy cô để có thể khắc phục và hoàn thiện nội
dung đồ án cũng như tiếp tục nghiên cứu sâu hơn phục vụ cho quá trình làm
việc về sau.

72
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. http://vnpro.org/forum/
[2]. http://www.nhatnghe.com/forum/
[3]. http://www.ciscopress.com/
[4]. Greg Bastien & Christian Abera Degu, “CCSP Self-Study CCSP
SECUR Exam Certification Guide”.
[5]. Silviu Angelescu, “CCNA Certification All in One for Dummies”.
[6]. Kỹ thuật mạng riêng ảo, tác giả ThS. Trần Công Hùng, NXB Bưu
Điện năm 2002.

Đề tài: Tìm hiểu mạng riêng ảo và ứng dụng, HOT

More Related Content

What's hot (20)

Similar to Đề tài: Tìm hiểu mạng riêng ảo và ứng dụng, HOT (20)

More from Dịch vụ viết bài trọn gói ZALO 0917193864 (20)

Recently uploaded (20)

Đề tài: Tìm hiểu mạng riêng ảo và ứng dụng, HOT