Đồ án Tìm hiểu công nghệ IP-VPN

Cùng với xu hướng IP hóa mạng viễn thông hiện nay, vấn đề đảm bảo an ninh cho dữ liệu khi truyền qua mạng IP là vấn đề mang tính chất tất yếu. Đối với các tổ chức có phạm vi hoạt động rộng khắp, nhân viên luôn di chuyển trong quá trình làm việc thì việc truyền thông dữ liệu một cách an toàn với chi phí thấp, giảm nhẹ các công việc quản lý hoạt động của mạng luôn được đặt ra, và IP-VPN là một giải pháp hiệu quả. Theo như dự đoán của nhiều hãng trên thế giới thì thị trường VPN sẽ là thị trường phát triển rất mạng trong tương lai. Thực tế thì VPN không phải là một khái niệm mới. Nó được định nghĩa là mạng kết nối các site khách hàng đảm bảo an ninh trên cơ sở hạ tầng mạng chung cùng với các chính sách điều khiển truy nhập và đảm bảo an ninh như một mạng riêng. Đã có rất nhiều phương án triển khai VPN như: X.25, ATM, Frame Relay, leased line Tuy nhiên khi thực hiện các giải pháp này thì chi phí rất lớn để mua sắm các thiết bị, chi phí cho vận hành, duy trì, quản lý rất lớn và do doanh nghiệp phải gánh chịu trong khi các nhà cung cấp dịch vụ chỉ đảm bảo về một kênh riêng cho số liệu và không chắc chắn về vấn đề an ninh của kênh riêng này. Với IP-VPN, các doanh nghiệp sẽ giảm được chi phí cho vận hành, duy trì quản lý đơn giản, khả năng mở rộng tại các vùng địa lí khác nhau một cách linh hoạt và không hạn chế. Vấn đề an toàn của số liệu khi truyền bị phụ thuộc nhiều vào các giải pháp thực hiện IP-VPN của doanh nghiệp, ví dụ như giao thức đường ngầm sử dụng, các thuật toán mã hóa đi kèm và độ phức tạp của các thuật toán mã hóa này nhưng không phụ thuộc vào kiến trúc cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông. Mục đích của đồ án “Công nghệ IP-VPN” là tìm hiểu những vấn đề kỹ thuật cơ bản có liên quan đến việc thực hiện IP-VPN, nội dung cụ thể như sau:  Chương 1: Bộ giao thức TCP/IP. Chương này trình bày khái niệm của mô hình phân lớp bộ giao thức TCP/IP. Trong đó tập trung đến 2 lớp là lớp Internet và lớp vận chuyển. Đây là lớp giao thức nền tảng chung cho các thiết bị trong mạng Internet, là cơ sở quan trọng cho nền tảng các mạng dựa trên IP. Qua đấy chúng ta cũng nhận ra rằng mạng Internet nguyên thủy hoàn toàn không hỗ trợ các dịch vụ an ninh và IP-VPN là một trong giải pháp cho vấn đề an ninh Internet.  Chương 2: Công nghệ mạng riêng ảo trên Internet IP-VPN. Chương này bắt đầu với việc phân tích khái niệm IP-VPN, ưu điểm của nó để có thể trở thành một giải pháp có khả năng phát triển mạnh trên thị trường. Tiếp theo là trình bày về các khối chức năng cơ bản của IP-VPN, phân loại mạng riêng ảo theo cấu trúc của nó. Cuối cùng là trình bày về các giao thức đường ngầm sử dụng cho IP-VPN. Ở đây chỉ trình bày một cách khái quát nhất về hai giao thức đường ngầm hiện đang tồn tại và các sản phẩm tương đối phổ biến trên thị trường là PPTP và L2TP.  Chương 3: Giao thức IPSec cho IP-VPN. Chương này trình bày các vấn đề sau đây: thứ nhất là giới thiệu, khái niệm về giao thức IPSec và các chuẩn RFC có liên quan. Thứ hai, trình bày vấn đề đóng gói thông tin IPSec, cụ thể là hai giao thức đóng gói là AH (nhận thực tiêu đề) và ESP (đóng gói an toàn tải tin). Thứ ba, trình bày về kết hợp an ninh SA và giao thức trao đổi khóa IKE để thiết lập các chính sách và tham số cho kết hợp an ninh giữa các bên VPN. Thứ tư, giới thiệu về các giao thức đang tồn tại ứng dụng cho IPSec, bao gồm có: mật mã bản tin, toàn vẹn bản tin, nhận thực các bên và quản lý khóa. Cuối cùng là một ví dụ về IP-VPN sử dụng giao thức đường ngầm IPSec.  Chương 4: An toàn dữ liệu trong IP-VPN. Nội dung của chương này là một số thuật toán được áp dụng để đảm bảo an toàn dữ liệu cho IP-VPN dựa trên IPSec. Đối với vấn đề an toàn dữ liệu có 2 vấn đề chính đó là mật mã dữ liệu và xác thực dữ liệu. Đối với mật mã dữ liệu, tồn tại hai thuật toán là khóa đối xứng và khóa công khai. Ở đây đã trình bày chi tiết về thuật toán khóa đối xứng DES và cơ sở lí thuyết của thuật toán khóa công khai. Ngoài ra, phần này còn trình bày về trao đổi khóa Diffie-Hellman. Đối với xác thực dữ liệu có hai vấn đề trọng tâm là xác thực nguồn gốc dữ liệu và xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu: thuật toán MD5/SHA-1để đảm bảo vấn đề toàn vẹn dữ liệ; giới thiệu các phương pháp xác thực và chứng thực số để xác định nguồn gốc dữ liệu.  Chương 5: Thực hiện VPN. Do có nhiều hãng tham gia phát triển các sản phẩm cho IP-VPN và mỗi hãng lại có nhiều dòng sản phẩm nên thực tế có rất nhiều mô hình thực hiện VPN. Chương này giới thiệu một số mô hình cụ thể thực hiện IP-VPN. Phần cuối của chương giới thiệu tình hình thị trường VPN Việt Nam.

doc122 trang | Chia sẻ: tuandn | Ngày: 02/05/2013 | Lượt xem: 1967 | Lượt tải: 5download
Bạn đang xem nội dung tài liệu Đồ án Tìm hiểu công nghệ IP-VPN, để tải tài liệu về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
Mục lục Mục lục i Danh mục hình vẽ v Danh mục bảng viii Ký hiệu viết tắt ix LỜI NÓI ĐẦU 1 CHƯƠNG 1: BỘ GIAO THỨC TCP/IP 3 1.1 Khái niệm mạng Internet 3 1.2 Mô hình phân lớp bộ giao thức TCP/IP 4 1.3 Các giao thức trong mô hình TCP/IP 5 1.3.1 Giao thức Internet 5 1.3.1.1 Giới thiệu chung 5 1.3.1.2. Cấu trúc IPv4 6 1.3.1.3. Phân mảnh IP và hợp nhất dữ liệu 8 1.3.1.4. Địa chỉ và định tuyến IP 9 1.3.1.4. Cấu trúc gói tin IPv6 9 1.3.2. Giao thức lớp vận chuyển 11 1.3.2.1. Giao thức UDP 11 1.3.2.2. Giao thức TCP 12 1.4 Tổng kết 17 CHƯƠNG 2: CÔNG NGHỆ MẠNG RIÊNG ẢO TRÊN INTERNET IP-VPN 18 2.1 Gới thiệu về mạng riêng ảo trên Internet IP-VPN 18 2.1.1 Khái niệm về mạng riêng ảo trên nền tảng Internet 18 2.1.2 Khả năng ứng dụng của IP-VPN 18 2.2 Các khối cơ bản trong mạng IP-VPN 19 2.2.1 Điều khiển truy nhập 20 2.2.2 Nhận thực 21 2.2.3 An ninh 21 2.2.4 Truyền Tunnel nền tảng IP-VPN 22 2.2.5 Các thỏa thuận mức dịch vụ 24 2.3 Phân loại mạng riêng ảo theo kiến trúc 24 2.3.1 IP-VPN truy nhập từ xa 24 2.3.2 Site-to-Site IP-VPN 26 2.3.2.1 Intranet IP-VPN 26 2.3.2.2 Extranet IP-VPN 27 2.4 Các giao thức đường ngầm trong IP-VPN 28 2.4.1 PPTP (Point - to - Point Tunneling Protocol) 29 2.4.1.1 Duy trì đường ngầm bằng kết nối điều khiển PPTP 29 2.4.1.2 Đóng gói dữ liệu đường ngầm PPTP 30 2.4.1.3 Xử lí dữ liệu đường ngầm PPTP 31 2.4.1.4 Sơ đồ đóng gói 31 2.4.2 L2TP (Layer Two Tunneling Protocol) 32 2.4.2.1 Duy trì đường ngầm bằng bản tin điều khiển L2TP 33 2.4.2.2 Đường ngầm dữ liệu L2TP 33 2.4.2.3 Xử lý dữ liệu đường ngầm L2TP trên nền IPSec 34 2.4.2.4 Sơ đồ đóng gói L2TP trên nền IPSec 34 2.5 Tổng kết 36 CHƯƠNG 3: GIAO THỨC IPSEC CHO IP-VPN 37 3.1 Gới thiệu 37 3.1.1 Khái niệm về IPSec 37 3.1.2 Các chuẩn tham chiếu có liên quan 38 3.2 Đóng gói thông tin của IPSec 40 3.2.1 Các kiểu sử dụng 40 3.2.1.1 Kiểu Transport 40 3.1.1.2 Kiểu Tunnel 41 3.2.2 Giao thức tiêu đề xác thực AH 42 3.2.2.1 Giới thiệu 42 3.2.2.2 Cấu trúc gói tin AH 42 3.2.2.3 Quá trình xử lý AH 44 3.2.3 Giao thức đóng gói an toàn tải tin ESP 47 3.2.3.1 Giới thiệu 47 3.2.3.2 Cấu trúc gói tin ESP 47 3.2.3.3 Quá trình xử lý ESP 50 3.3 Kết hợp an ninh SA và giao thức trao đổi khóa IKE 55 3.3.1 Kết hợp an ninh SA 55 3.3.1.1 Định nghĩa và mục tiêu 55 3.3.1.2 Kết hợp các SA 56 3.3.1.3 Cơ sở dữ liệu SA 57 3.3.2 Giao thức trao đổi khóa IKE 57 3.3.2.1 Bước thứ nhất 58 3.3.2.2 Bước thứ hai 60 3.3.2.3 Bước thứ ba 62 3.3.2.4 Bước thứ tư 64 3.3.2.5 Kết thúc đường ngầm 64 3.4 Những giao thức đang tồn tại ứng dụng cho xử lý IPSec 64 3.4.1 Mật mã bản tin 64 3.4.1.1 Tiêu chuẩn mật mã dữ liệu DES 64 3.4.1.2 Tiêu chuẩn mật mã hóa dữ liệu gấp ba 3DES 65 3.4.2 Toàn vẹn bản tin 65 3.4.2.1 Mã nhận thực bản tin băm HMAC 66 3.4.2.2 Thuật toán MD5 66 3.4.2.3 Thuật toán băm an toàn SHA 66 3.4.3 Nhận thực các bên 67 3.4.3.1 Khóa chia sẻ trước 67 3.4.3.2 Chữ ký số RSA 67 3.4.3.3 RSA mật mã nonces 67 3.4.4 Quản lí khóa 68 3.4.4.1 Giao thức Diffie-Hellman 68 3.4.4.2 Quyền chứng nhận CA 69 3.5 Ví dụ về hoạt động của một IP-VPN sử dụng IPSec 70 3.6 Tổng kết 71 CHƯƠNG 4: AN TOÀN DỮ LIỆU TRONG IP-VPN 73 4.1 Giới thiệu 73 4.2 Mật mã 74 4.2.1 Khái niệm mật mã 74 4.2.2 Các hệ thống mật mã khóa đối xứng 75 4.2.2.1 Các chế độ làm việc ECB, CBC 75 4.2.2.2 Giải thuật DES (Data Encryption Standard) 77 4.2.2.3 Giới thiệu AES (Advanced Encryption Standard) 79 4.2.2.4Thuật toán mật mã luồng (stream cipher) 80 4.2.3 Hệ thống mật mã khóa công khai 81 4.2.3.1 Giới thiệu và lý thuyết về mã khóa công khai 81 4.2.3.2 Hệ thống mật mã khóa công khai RSA 82 4.2.4 Thuật toán trao đổi khóa Diffie-Hellman 84 4.3 Xác thực 85 4.3.1 Xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu 85 4.3.1.1 Giản lược thông điệp MD dựa trên các hàm băm một chiều 86 4.3.1.2 Mã xác thực bản tin MAC dựa trên các hàm băm một chiều sử dụng khóa 89 4.3.1.3 Chữ ký số dựa trên hệ thống mật mã khóa công khai 91 4.3.2 Xác thực nguồn gốc dữ liệu 92 4.3.2.1 Các phương thức xác thực 92 4.3.2.2 Các chứng thực số (digital certificates) 94 CHƯƠNG 5: THỰC HIỆN IP-VPN 98 5.1 Giới thiệu 98 5.2 Các mô hình thực hiện IP-VPN 99 5.2.1 Access IP-VPN 100 5.2.1.1 Kiến trúc khởi tạo từ máy khách 100 5.2.1.2 Kiến trúc khởi tạo từ máy chủ truy nhập NAS 101 5.2.2 Intranet IP-VPN và Extranet IP-VPN 101 5.2.3 Một số sản phẩm thực hiện IP-VPN 102 5.3 Ví dụ về thực hiện IP-VPN 102 5.3.1 Kết nối Client-to-LAN 103 5.3.2 Kết nối LAN-to-LAN 105 5.4 Tình hình triển khai VPN ở Việt Nam 106 KẾT LUẬN 107 Tài liệu tham khảo 108 Các website chính 109 Danh mục hình vẽ Hình 1.1: Mô hình phân lớp bộ giao thức TCP/IP 4 Hình 1.2: Định tuyến khi sử dụng IP datagram. 5 Hình 1. 3: Giao thức kết nối vô hướng 6 Hình 1.4: Cấu trúc gói tin IPv4 6 Hình 1.5: Hiện tượng phân mảnh trong IP 8 Hình 1.6: Các lớp địa chỉ IPv4 9 Hình 1.7: Cấu trúc tiêu đề IPv6 10 Hình 1.8: Cấu trúc tiêu đề UDP 12 Hình 1.9: Cấu trúc tiêu đề TCP 12 Hình 1.10: Thiết lập kết nối theo giao thức TCP 14 Hình 1.11: Thủ tục đóng kết nối TCP 15 Hình 1.12: Cơ chế cửa sổ trượt với kích thước cố định 17 Hình 2.1: Các yếu tố thúc đẩy sự phát triển của thị trường IP-VPN 19 Hình 2.2: Truyền Tunnel trong nối mạng riêng ảo 22 Hình 2.3: Che đậy địa chỉ IP riêng bằng truyền Tunnel 23 Hình 2.4: IP-VPN truy nhập từ xa 26 Hình 2.5: Intranet IP-VPN 27 Hình 2.6: Extranet IP-VPN 27 Hình 2.7: Gói dữ liệu của kết nối điều khiển PPTP 30 Hình 2.8: Dữ liệu đường ngầm PPTP 30 Hình 2.9: Sơ đồ đóng gói PPTP 31 Hình 2.10: Bản tin điều khiển L2TP 33 Hình 2.11: Đóng bao gói tin L2TP 34 Hình 2.12: Sơ đồ đóng gói L2TP 35 Hình 3.1 Gói tin IP ở kiểu Transport 40 Hình 3.2: Gói tin IP ở kiểu Tunnel 41 Hình 3.3: Thiết bị mạng thực hiện IPSec kiểu Tunnel 41 Hình 3.4: Cấu trúc tiêu đề AH cho IPSec Datagram 43 Hình 3.5: Khuôn dạng IPv4 trước và sau khi xử lý AH ở kiểu Transport 45 Hình 3.6: Khuôn dạng IPv6 trước và sau khi xử lý AH ở kiểu Traport 45 Hình 3.7: Khuôn dạng gói tin đã xử lý AH ở kiểu Tunnel 45 Hình 3.8: Xử lý đóng gói ESP 48 Hình 3.9: Khuôn dạng gói ESP 48 Hình 3.10: Khuôn dạng IPv4 trước và sau khi xử lý ESP ở kiểu Transport 50 Hình 3.11: Khuôn dạng IPv6 trước và sau khi xử lý ESP ở kiểu Transport 50 Hình 3.12: Khuôn dạng gói tin đã xử lý ESP ở kiểu Tunnel 51 Hình 3.13: Kết hợp SA kiểu Tunnel khi 2 điểm cuối trùng nhau 56 Hình 3.14: Kết hợp SA kiểu Tunnel khi một điểm cuối trùng nhau 56 Hình 3.15: Kết hợp SA kiểu Tunnel khi không có điểm cuối trùng nhau 57 Hình 3.16: Các chế độ chính, chế độ tấn công, chế độ nhanh của IKE 58 Hình 3.17: Danh sách bí mật ACL 59 Hình 3.18: IKE pha thứ nhất sử dụng chế độ chính (Main Mode) 60 Hình 3.19: Các tập chuyển đổi IPSec 63 Hình 3.20: Ví dụ về hoạt động của IP-VPN sử dụng IPSec 70 Hình 4.1: Các khái niệm chung sử dụng trong các thuật toán mật mã 74 Hình 4.2: Chế độ chính sách mã điện tử ECB 76 Hình 4.3: Thuật toán mật mã khối ở chế độ CBC 77 Hình 4.4: Sơ đồ thuật toán DES 77 Hình 4.5: Mạng Fiestel 78 Hình 4.6: Phân phối khóa trong hệ thống mật mã khóa đối xứng 79 Hình 4.7: Mật mã luồng 80 Hình 4.8: Sơ đồ mã khóa công khai 81 Hình 4.9: Một bít thay đổi trong bản tin dẫn đến 50% các bít MD thay đổi 87 Hình 4.10: Các hàm băm thông dụng MD5, SHA 87 Hình 4.11: Cấu trúc cơ bản của MD5, SHA 88 Hình 4.12: Xác thực tính toàn vẹn dựa trên mã xác thực bản tin MAC 89 Hình 4.13: Quá trình tạo mã xác thực bản tin MAC 90 Hình 4.14: Chữ ký số 91 Hình 4.15: Giao thức hỏi đáp MAC 93 Hình 4.16: Giao thức hỏi đáp sử dụng chữ ký số 94 Hình 4.17: Mô hình tin tưởng thứ nhất (PGP Web of Trust) 95 Hình 4.18: Mô hình tin tưởng thứ hai (phân cấp tin tưởng với các CAs) 96 Hình 4.19: Cấu trúc chung của một chứng thực X.509 97 Hình 5.1: Ba mô hình IP-VPN 99 Hình 5.2: Truy nhập IP-VPN từ xa khởi tạo từ phía người sử dụng 100 Hình 5.3: Truy nhập IP-VPN khởi tạo từ máy chủ 101 Hình 5.4: IP-VPN khởi tạo từ routers 101 Hình 5.5: Các thành phần của kết nối Client-to-LAN 103 Hình 5.6: Đường ngầm IPSec Client-to-LAN 104 Hình 5.7: Phần mềm IPSec Client 105 Hình 5.8: Đường ngầm IPSec LAN-to-LAN 106 Danh mục bảng Bảng 3.1: Các RFC đưa ra có liên quan đến IPSec 38 Bảng 3.2: Kết quả khi kết hợp lệnh permit và deny 60 Bảng 3.3: Tổng kết chương các giao thức của IPSec 72 Bảng 4.1: Một số giao thức và thuật toán ứng dụng thông dụng 73 Bảng 4.2: Thời gian bẻ khóa trong giải thuật RSSA/DSS và ECC. 82 Bảng 4.3: Tóm tắt giải thuật RSA và độ phức tạp 83 Bảng 4.4: Các bước thực hiện để trao đổi khóa Diffie Hellman 84 Bảng 5.1: Ví dụ về các sản phẩm của Cisco và Netsreen 102 Ký hiệu viết tắt Viết tắt  Chú giải tiếng Anh  Chú giải tiếng Việt   3DES  Triple DES  Thuật toán mã 3DES   AA  Acccess Accept  Chấp nhận truy nhập   AAA  Authentication, Authorization and Accounting  Nhận thực, trao quyền và thanh toán   AC  Access Control  Điều khiển truy nhập   ACK  Acknowledge  Chấp nhận   ACL  Acess Control List  Danh sách điều khiển truy nhập   ADSL  Asymmetric Digital Subscriber Line  Công nghệ truy nhập đường dây thuê bao số không đối xứng   AH  Authentication Header  Giao thức tiêu đề xác thực   ARP  Address Resolution Protocol  Giao thức phân giải địa chỉ   ARPA  Advanced Research Project Agency  Cục nghiên cứu các dự án tiên tiến của Mỹ   ARPANET  Advanced Research Project Agency  Mạng viễn thông của cục nghiên cứu dự án tiên tiến Mỹ   ATM  Asynchronous Transfer Mode  Phương thức truyền tải không đồng bộ   BGP  Border Gateway Protocol  Giao thức định tuyến cổng miền   B-ISDN  Broadband-Intergrated Service Digital Network  Mạng số tích hợp đa dịch vụ băng rộng   BOOTP  Boot Protocol  Giao thức khởi đầu   CA  Certificate Authority  Thẩm quyền chứng nhận   CBC  Cipher Block Chaining  Chế độ chuỗi khối mật mã   CHAP  Challenge - Handshake Authentication Protocol  Giao thức nhận thực đòi hỏi bắt tay   CR  Cell Relay  Công nghệ chuyển tiếp tế bào   CSU  Channel Service Unit  Đơn vị dịch vụ kênh   DCE  Data communication Equipment  Thiết bị truyền thông dữ liệu   DES  Data Encryption Standard  Thuật toán mã DES   DH  Diffie-Hellman  Giao thức trao đổi khóa Diffie-Hellman   DLCI  Data Link Connection Identifier  Nhận dạng kết nối lớp liên kết dữ liệu   DNS  Domain Name System  Hệ thông tên miền   DSL  Digital Subscriber Line  Công nghệ đường dây thuê bao số   DSLAM  DSL Access Multiplex  Bộ ghép kênh DSL   DTE  Data Terminal Equipment  Thiết bị đầu cuối số liệu   EAP  Extensible Authentication Protocol  Giao thức xác thực mở rộng   ECB  Electronic Code Book Mode  Chế độ sách mã điện tử   ESP  Encapsulating Sercurity Payload  Giao thức đóng gói an toàn tải tin   FCS  Frame Check Sequence  Chuỗi kiểm tra khung   FDDI  Fiber Distributed Data Interface  Giao diện dữ liệu cáp quang phân tán   FPST  Fast Packet Switched Technology  Kỹ thuật chuyển mạch gói nhanh   FR  Frame Relay  Công nghệ chuyển tiếp khung   FTP  File Transfer Protocol  Giao thức truyền file   GRE  Generic Routing Encapsulation  Đóng gói định tuyến chung   HMAC  Hashed-keyed Message Authenticaiton Code  Mã nhận thực bản tin băm   IBM  International Bussiness Machine  Công ty IBM   ICMP  Internet Control Message Protocol  Giao thức bản tin điều khiển Internet   ICV  Intergrity Check Value  Giá trị kiểm tra tính toàn vẹn   IETF  Internet Engineering Task Force  Cơ quan tiêu chuẩn kỹ thuật cho Internet   IKE  Internet Key Exchange  Giao thức trao đổi khóa   IKMP  Internet Key Management Protocol  Giao thức quản lí khóa qua Internet   IN  Intelligent Network  Công nghệ mạng thông minh   IP  Internet Protocol  Giao thức lớp Internet   IPSec  IP Security Protocol  Giao thức an ninh Internet   ISAKMP  Internet Security Association and Key Management Protocol  Giao thức kết hợp an ninh và quản lí khóa qua Internet   ISDN  Intergrated Service Digital Network  Mạng số tích hợp đa dịch vụ   ISO  International Standard Organization  Tổ chức chuẩn quốc tế   ISP  Internet Service Provider  Nhà cung cấp dịch vụ Internet   IV  Initial Vector  Véc tơ khởi tạo   L2F  Layer 2 Forwarding  Giao thức chuyển tiếp lớp 2   L2TP  Layer 2 Tunneling Protocol  Giao thức đường ngầm lớp 2   LAN  Local Area Network  Mạng cục bộ   LCP  Link Control Protocol  Giao thức điều khiển đường truyền   MAC  Message Authentication Code  Mã nhận thực bản tin   MD5  Message Digest 5  Thuật toán tóm tắt bản tin MD5   MTU  Maximum Transfer Unit  Đơn vị truyền tải lớn nhất   NAS  Network Access Server  Máy chủ truy nhập mạng   NGN  Next Generation Network  Mạng thế hệ kế tiếp   NSA  National Sercurity Agency  Cơ quan an ninh quốc gia Mỹ   OSI  Open System Interconnnection  Kết nối hệ thống mở   OSPF  Open Shortest Path First  Giao thức định tuyến OSPF   PAP  Password Authentication Protocol  Giao thức nhận thực khẩu lệnh   PDU  Protocol Data Unit  Đơn vị dữ liệu giao thức   PKI  Public Key Infrastructure  Cơ sở hạn tầng khóa công cộng   POP  Point - Of - Presence  Điểm hiển diễn   PPP  Point-to-Point Protocol  Giao thức điểm tới điểm   PPTP  Point-to-Point Tunneling Protocol  Giao thức đường ngầm điểm tới điểm   PSTN  Public Switched Telephone Network  Mạng chuyển mạch thoại công cộng   RADIUS  Remote Authentication Dial-in User Service  Dịch vụ nhận thực người dùng quay số từ xa   RARP  Reverse Address Resolution Protocol  Giao thức phân giải địa chỉ ngược   RAS  Remote Access Service  Dịch vụ truy nhập từ xa   RFC  Request for Comment  Các tài liệu về tiêu chuẩn IP do IETF đưa ra   RIP  Realtime Internet Protocol  Giao thức báo hiệu thời gian thực   RSA  Rivest-Shamir-Adleman  Tên một quá trình mật mã bằng khóa công cộng   SA  Security Association  Liên kết an ninh   SAD  SA Database  Cơ sở dữ liệu SA   SHA-1  Secure Hash Algorithm-1  Thuật toán băm SHA-1   SMTP  Simple Mail Transfer Protocol  Giao thức truyền thư đơn giản   SN  Sequence Number  Số thứ tự   SPI  Security Parameter Index  Chỉ số thông số an ninh   SS7  Signalling System No7  Hệ thống báo hiệu số 7   TCP  Transmission Control Protocol  Giao thức điều khiển truyền tải   TFTP  Trivial File Transfer Protocol  Giao thức truyền file bình thường   TLS  Transport Level Security  An ninh mức truyền tải   UDP  User Data Protocol  Giao thức dữ liệu người sử dụng   VPN  Virtual Private Network  Mạng riêng ảo   WAN  Wide Area Network  Mạng diện rộng   Các ký hiệu toán học Ký hiệu  Ý nghĩa   C  Văn bản mật mã.   D  Thuật toán giải mã.   DK  Thuật toán giải mã với khóa K.   E  Thuật toán mật mã.   EK  Thuật toán mật mã với khóa K.   IV  Vectơ khởi tạo.   K  Khóa K.   KR  Khóa bí mật.   KU  Khóa công cộng.   Li, Ri  Bít bên trái và bên phải tại vòng thứ i của thuật toán mã hóa DES.   P  Văn bản rõ.   LỜI NÓI ĐẦU Cùng với xu hướng IP hóa mạng viễn thông hiện nay, vấn đề đảm bảo an ninh cho dữ liệu khi truyền qua mạng IP là vấn đề mang tính chất tất yếu. Đối với các tổ chức có phạm vi hoạt động rộng khắp, nhân viên luôn di chuyển trong quá trình làm việc thì việc truyền thông dữ liệu một cách an toàn với chi phí thấp, giảm nhẹ các công việc quản lý hoạt động của mạng luôn được đặt ra, và IP-VPN là một giải pháp hiệu quả. Theo như dự đoán của nhiều hãng trên thế giới thì thị trường VPN sẽ là thị trường phát triển rất mạng trong tương lai. Thực tế thì VPN không phải là một khái niệm mới. Nó được định nghĩa là mạng kết nối các site khách hàng đảm bảo an ninh trên cơ sở hạ tầng mạng chung cùng với các chính sách điều khiển truy nhập và đảm bảo an ninh như một mạng riêng. Đã có rất nhiều phương án triển khai VPN như: X.25, ATM, Frame Relay, leased line… Tuy nhiên khi thực hiện các giải pháp này thì chi phí rất lớn để mua sắm các thiết bị, chi phí cho vận hành, duy trì, quản lý rất lớn và do doanh nghiệp phải gánh chịu trong khi các nhà cung cấp dịch vụ chỉ đảm bảo về một kênh riêng cho số liệu và không chắc chắn về vấn đề an ninh của kênh riêng này. Với IP-VPN, các doanh nghiệp sẽ giảm được chi phí cho vận hành, duy trì quản lý đơn giản, khả năng mở rộng tại các vùng địa lí khác nhau một cách linh hoạt và không hạn chế. Vấn đề an toàn của số liệu khi truyền bị phụ thuộc nhiều vào các giải pháp thực hiện IP-VPN của doanh nghiệp, ví dụ như giao thức đường ngầm sử dụng, các thuật toán mã hóa đi kèm và độ phức tạp của các thuật toán mã hóa này…nhưng không phụ thuộc vào kiến trúc cơ sở hạ tầng của mạng viễn thông. Mục đích của đồ án “Công nghệ IP-VPN” là tìm hiểu những vấn đề kỹ thuật cơ bản có liên quan đến việc thực hiện IP-VPN, nội dung cụ thể như sau: Chương 1: Bộ giao thức TCP/IP. Chương này trình bày khái niệm của mô hình phân lớp bộ giao thức TCP/IP. Trong đó tập trung đến 2 lớp là lớp Internet và lớp vận chuyển. Đây là lớp giao thức nền tảng chung cho các thiết bị trong mạng Internet, là cơ sở quan trọng cho nền tảng các mạng dựa trên IP. Qua đấy chúng ta cũng nhận ra rằng mạng Internet nguyên thủy hoàn toàn không hỗ trợ các dịch vụ an ninh và IP-VPN là một trong giải pháp cho vấn đề an ninh Internet. Chương 2: Công nghệ mạng riêng ảo trên Internet IP-VPN. Chương này bắt đầu với việc phân tích khái niệm IP-VPN, ưu điểm của nó để có thể trở thành một giải pháp có khả năng phát triển mạnh trên thị trường. Tiếp theo là trình bày về các khối chức năng cơ bản của IP-VPN, phân loại mạng riêng ảo theo cấu trúc của nó. Cuối cùng là trình bày về các giao thức đường ngầm sử dụng cho IP-VPN. Ở đây chỉ trình bày một cách khái quát nhất về hai giao thức đường ngầm hiện đang tồn tại và các sản phẩm tương đối phổ biến trên thị trường là PPTP và L2TP. Chương 3: Giao thức IPSec cho IP-VPN. Chương này trình bày các vấn đề sau đây: thứ nhất là giới thiệu, khái niệm về giao thức IPSec và các chuẩn RFC có liên quan. Thứ hai, trình bày vấn đề đóng gói thông tin IPSec, cụ thể là hai giao thức đóng gói là AH (nhận thực tiêu đề) và ESP (đóng gói an toàn tải tin). Thứ ba, trình bày về kết hợp an ninh SA và giao thức trao đổi khóa IKE để thiết lập các chính sách và tham số cho kết hợp an ninh giữa các bên VPN. Thứ tư, giới thiệu về các giao thức đang tồn tại ứng dụng cho IPSec, bao gồm có: mật mã bản tin, toàn vẹn bản tin, nhận thực các bên và quản lý khóa. Cuối cùng là một ví dụ về IP-VPN sử dụng giao thức đường ngầm IPSec. Chương 4: An toàn dữ liệu trong IP-VPN. Nội dung của chương này là một số thuật toán được áp dụng để đảm bảo an toàn dữ liệu cho IP-VPN dựa trên IPSec. Đối với vấn đề an toàn dữ liệu có 2 vấn đề chính đó là mật mã dữ liệu và xác thực dữ liệu. Đối với mật mã dữ liệu, tồn tại hai thuật toán là khóa đối xứng và khóa công khai. Ở đây đã trình bày chi tiết về thuật toán khóa đối xứng DES và cơ sở lí thuyết của thuật toán khóa công khai. Ngoài ra, phần này còn trình bày về trao đổi khóa Diffie-Hellman. Đối với xác thực dữ liệu có hai vấn đề trọng tâm là xác thực nguồn gốc dữ liệu và xác thực tính toàn vẹn của dữ liệu: thuật toán MD5/SHA-1để đảm bảo vấn đề toàn vẹn dữ liệ; giới thiệu các phương pháp xác thực và chứng thực số để xác định nguồn gốc dữ liệu. Chương 5: Thực hiện VPN. Do có nhiều hãng tham gia phát triển các sản phẩm cho IP