BÁO CÁO THỰC TẬP TỐT NGHIỆP
Đề tài: Tìm hiểu giải pháp mã nguồn mở OpenVPN trong Linux
Lời cảm ơn
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo bộ môn Kỹ thuật hệ thống và mạng máy tính,những người đã dạy dỗ, trang bị cho em những kiến thức bổ ích trong suối những năm học tập.
Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc nhất với thầy Bùi Thanh Phong, thầy đã tận tình giúp đỡ,hướng dẫn và cho em những lời khuyên quý báu trong quá trình thực tập.
Hà nội,ngày 24 tháng 2 năm 2014
Mục lục
I.Lời cảm ơn2
II.Mục lục3
III.Danh mục từ viết tắt4
VPN : Virtual private network4
IV.Lời mở đầu5
V.Tổng quan về VPN6
1.Định nghĩa về VPN6
2.Tại sao phải sử dụng VPN6
3.Kiến trúc của VPN7
4.Các giao thức trong VPN10
5.Hệ thống mạng và VPN17
5.1Remote Access VPNs17
5.2Site to Site (Lan to Lan)19
5.3Quá trình thiết lập một kết nối giữa Client và Server22
VI.Giải pháp mã nguồn mở OpenVPN trên Linux24
1.Lịch sử của OpenVPN24
2.OpenVPN là gì?25
3.Ưu điểm của OpenVPN26
4.Cài đặt OpenVPN trong Linux27
5.1Những hiểu biết cơ bản về hệ điều hành Linux và CentOS27
5.1.1Linux27
5.1.2CentOS29
5.2Cài đặt OpenVPN trong CentOS 6.5 x6430
7.Cấu hình VPN cơ bản34
7.1.Cấu hình OpenVPN server Linux34
7.2.Cấu hình OpenVPN client trên MacOS với Tunnelblick41
7.3.Cấu hình OpenVPN client trên Windows XP SP345
8.Thử nghiệm sử dụng OpenVPN trên máy ảo46
9.Giám sát và xử lý sự cố47
9.1Trên Server47
9.2Trên Client47
VII.Kết luận48
VIII.Tài liệu tham khảo49
IX.Ý kiến giảng viên hướng dẫn50
Danh mục từ viết tắt
VPN : Virtual private network
ISP : Internet service provider
SSL : Secure Sockets Layer
NAS : Network-attached storage
OSI : Open Systems Interconnection Reference Model
IETF : Internet Engineering Task Force
GNU : General Public License
KDE: Desktop Environment
GNOME: GNU Network Object Model Environment
HTTPS : Hypertext Transfer Protocol Secure
TCP : Transmission Control Protocol
UDP : User Datagram Protocol
NAT : Network address translation
SSH : Secure Shell
LDAP : Lightweight Directory Access Protocol
IPsec : Internet Protocol Security
DNS : Domain Name System
Lời mở đầu
Hiện nay,Internet đã phát triển mạnh mẽ cả về mặt mô hình lẫn tổ chức, đáp ứng khá đầy đủ các nhu cầu của người sử dựng. Internet đã được thiết kế để kết nối nhiều mạng với nhau và cho phép thông tin chuyển đến người sử dụng một cách tự do và nhanh chóng.Để làm được điều này người ta sử dụng một hệ thống các thiết bị định tuyến để kết nối các LAN và WAN với nhau.Các máy tính được kết nối vào Internet thông qua các nhà cung cấp dịch vụ ISP. Với Internet, những dịch vụ như đào tạo từ xa, mua hàng trực tuyến, tư vấn các lĩnh vực và rất nhiều điều khác đã trở thành hiện thực. Tuy nhiên do Internet có phạm vi toàn cầu và không một tổ chức, chính phủ cụ thể nào quản lý nên rất khó khăn trong việc bảo mật và an toàn dữ liệu, cũng như việc quản lý dịch vụ.
Các doanh nghiệp có chỗi chi nhánh, cửa hàng ngày càng trở nên phổ biến.Không những vậy, nhiều doanh nghiệp còn triển khai đội ngũ bán hàng đến tận người dùng.Do đó, để kiểm soát, quản lý, tận dụng tốt nghuồn tài nguyên, nhiều doanh nghiệp đã triển khai giải pháp phần mềm quản lý nguồn tài nguyên có khả năng hỗ trợ truy cập, truy xuất thông tin từ xa. Tuy nhiên, việc truy xuất cơ sở dữ liệu từ xa luôn đòi hỏi cao về vấn đề an toàn, bảo mật.
Để giải quyết vấn đề trên, nhiều doanh nghiệp đã chọn giải pháp mô hình mạng riêng ảo VPN. Với mô hình mới này,người ta không phải đầu tư thêm nhiều về cơ sở hạ tầng mà các tính năng như bảo mật và dộ tin cậy vậy được bảo đảm, đồng thời có thể quản lý riêng sự hoạt động của magj này. VPN cho phép người sử dụng làm việc tại nhà riêng , trên đường đi hoặc các văn phòng chi nhánh có thể kết nối an toàn tới máy chủ của tổ chức mình bằng cơ sở hạ tầng được cung cấp bởi mạng công cộng. Nhưng thông thường, triển khai phần mềm VPN và phần cứng tốn nhiều thời gian và chi phí , do đó OpenVPN là một giải pháp mã nguồn mở VPN hoàn toàn miễn phí và cực kỳ hiệu quả cho các doanh nghiệp.
Nội dung báo cáo được trình bày theo 2 phần chính:
1.Những tìm hiểu cơ bản về VPN
2.Tìm hiểu về OpenVPN và triển khai trong mô hình máy ảo
Tổng quan về VPN
Định nghĩa về VPN
Trước kia khi một công ty,tổ chức muốn kết nối các văn phòng,chinh nhánh với nhau họ phải thuê riêng một kênh đường truyền leased line từ các ISP.Ngày nay với sự phát triển nhanh chóng và phổ biến của internet,việc thuê một kênh riêng đã trở nên không hiệu quả,ngoài ra chi phí cho việc thuê kênh riêng hiện nay là khá cao.Để đáp ứng hai yêu cầu hiệu quả và chi phí thì VPN đã ra đời,đưa đến cho các doanh nghiệp giải pháp để kết nối các văn phòng và chi nhánh.Vậy VPN là gì?
Có khá nhiều định nghĩa về VPN,em xin đưa một vài ví dụ cụ thể :
“Mạng riêng ảo hay VPN (viết tắt cho Virtual Private Network) là một mạng dành riêng để kết nối các máy tính của các công ty,tập đoàn hay các tổ chức với nhau thông qua mạng Internet công cộng.” nguồn: Wikipedia
“Một mạng VPN có thể hiểu là một thiết lập logic vật lý bảo mật được thực hiện bởi những phần mềm đặc biệt.Thiết lập sự riêng tư bằng việc bảo vệ kết nối điểm cuối” nguồn: OpenVPN-Markus Feiler
Nhưng có lẽ định nghĩa đơn giản nhất dành cho VPN là:
“Bản chất của VPN là một kết nối bảo mật giữa hai hoặc nhiều điểm của mạng công cộng” nguồn: SSL VPN-Joseph Steinberg & Timothy Speed
Hình 1: Mô Hình mạng riêng ảo (VPN)
Tại sao phải sử dụng VPN
VPN ra đời từ nhu cầu kết nối giữa các công ty mẹ với các công ty con và chi nhánh.Chính vì vậy,cho tới nay thì các công ty,tổ chức chính là đối tượng chính sử dụng VPN.Đặc biệt là các công ty có nhu cầu cao về việc trao đổi thông tin,dữ liệu giữa các văn phòng với nhau nhưng lại không đòi hỏi yêu cầu quá cao về tính bảo mật,cũng như dữ liệu.Vì vậy đối với các doanh nghiệp,những lý do sau khiến mỗi đơn vị,tổ chức,công ty sử dụng VPN:
Giảm chi phí thường xuyên
Tiết kiệm 60% chi phí thuê đường truyền,cũng như là chi phí gọi đường dài của những văn phòng ở xa.Với những nhân viên di động thì việc đăng nhập vào mạng VPN chung của công ty thông qua các POP tại địa điểm đó.
Giảm chi phí đầu tư
So với việc phải đầu tư từ đầu như trước đây thì giờ đây mọi chi phí về máy chủ,đường truyền,bộ định tuyến,bộ chuyển mạch … Các công ty có thể thuê chúng từ các đơn vị cung cấp dịch vụ.Như vậy vừa giảm được chi phí đầu tư trang thiết bị.
Giảm chi phí duy trì nơi hệ thống và bảo trì
Thuận tiện cho việc nâng cấp hay bảo trì trong quá trình sử dụng vì hiện nay các công ty cung cấp dịch vụ sẽ chịu trách nhiệm bảo trì hệ thống họ cung cấp hoặc nâng cấp theo nhu cầu của khách hàng.
Truy cập mọi lúc mọi nơi
Mọi nhân viên có thể sử dụng hạ tầng,dịch vụ của bên cung cấp trong điều kiện cho phép để kết nối vào mạng VPN của công ty.Điều này đặc biệt quan trọng thời kỳ hiện nay,khi mà thông tin không chỉ còn được đánh giá bằng độ chính xác mà còn cả tính tức thời.
Kiến trúc của VPN
Một hệ thống VPN được xây dựng lên bởi 2 thành phần chính là (Tunneling) đường hầm kết nối và (Secure services) các dịch vụ bảo mật cho kết nối đó.Tunneling chính là thành phần “Virtual” và Sercure services là thành phần “Private” của một mạng riêng ảo VPN(Virtual Private Network).
Đường hầm kết nối (Tunneling)
Khác với việc thuê một đường truyền riêng các kết nối bằng việc sử dụng cách tạo đường hầm không liên tục,mà chỉ được xác lập khi có yêu cầu kết nối.Do vậy khi không còn được sử dụng các kết nối này sẽ được huỷ,giải phóng băng thông,tài nguyên mạng cho các yêu cầu khác.Điều này cho thấy một ưu điểm rất lớn của VPN so với việc thuê đường truyền riêng đó là sự linh hoạt.
Cấu trúc logic của mạng được thiết lập dành cho thiết bị mạng tương ứng của mạng đó mà không cần quan tâm đến hạ tầng mạng hiện có là một đặc điểm “ảo” khác của VPN.Các thiết bị phần cứng của mạng đều trở nên tàng hình với người dùng và thiết bị của mạng VPN.Chính vì thế trong quá trình tạo ra đường hầm,những kết nối hình thành nên mạng riêng ảo không có cùng tính chất vật lý với những kết nối cố định trong mạng Lan thông thường.
Tạo đường hầm chính là hình thành 2 kết nối đặc biệt giữa hai điểm cuối trên mạng.Các gói tin IP trước khi chuyển đi phải được đóng gói,mã hoá gói tin gốc và thêm IP header mới.Sau đó các gói tin sẽ được giải mã,tách bỏ phần tiêu đề tại gateway của điểm đến,trước khi được chuyển đến điểm đến đầu cuối.
Đường hầm kết nối khiến việc định tuyến trở nên dễ dàng hơn,hoàn toàn trong suốt với người sử dụng.
Có hai loại đường hầm kết nối thường trực và tạm thời.Tính hiệu quả và tối ưu của một đường hầm kết nối thường trực là không cao.Do đó đường hầm tạm thời thường được sử dụng hơn vì tính linh động và hữu dụng hơn cho VPN.
Có hai kiểu kết nối hình thành giữa hai đầu kết nối của mỗi đường hầm là Lan to Lan và Client to Lan.
(i)Lan to Lan
Kết nối lan to lan được hình thành giữa 2 văn phòng chi nhánh hoặc chi nhánh với công ty.Các nhân viên tại những văn phòng và chi nhánh đều có thể sử dụng đường hầm để trao đổi dữ liệu.
(ii)Client to lan
Kiểu kết nối client to lan dành cho các kết nối di động của các nhân viên ở xa đến công ty hay chi nhánh.Để thực hiện được điều này,các máy client phải chạy một phần mềm đặc biệt cho phép kết nối với gateway của công ty hay chinh nhánh.Khi kết nối này được thực hiện thì đã xác lập một đường hầm kết nối giữa công ty và nhân viên ở xa.
b)Dịch vụ bảo mật (secure services)
Nếu chỉ thực hiện tạo ra một đường hầm kết nối đến chi nhánh hay nhân viên ở xa mà không hề có cơ chế bảo vệ cho các dữ liệu di chuyển trên nó thì cũng như việc các ngân hàng chuyển tiền mà không có lực lượng bảo vệ vậy.Tất cả các dữ liệu sẽ không được bảo vệ,hoàn toàn có thể bị đánh cắp,thay đổi trên quá trình vận chuyển một cách dễ dàng.Chính vì vậy các cơ chế bảo mật cho VPN chính là xương sống của giải pháp này.
Một mạng VPN cần cung cấp 4 chức năng bảo mật cho dữ liệu:
•Xác thực(Authentication): Đảm bảo dữ liệu đến từ một nguồn quy định.
•Điều khiển truy cập (Access control) : hạn chế quyền từ những người dùng bất hợp pháp.
•Tin cậy (Confidentiality): Ngăn chặn việc theo dõi hay sao chép dữ liệu trong quá trình vận chuyển trên mạng.
•Tính toàn vẹn (Data integrity): đảm bảo dữ liệu không bị thay đổi,được bảo toàn từ đầu gửi đến đầu nhận.
Các dịch vụ bảo mật trên được cung cấp tại lớp 2 (Data link) và lớp 3 (Network) trong mô hình 7 lớp OSI.Các dịch vụ bảo mật đều được triển khai tại các lớp thấp của mô hình OSI làm giảm sự tác động đến người dùng.Việc bảo mật có thể thực hiện tại các đầu cuối (end to end) hoặc giữa các nút (node to node).
Bảo mật tại các điểm đầu cuối là hình thức bảo mật có được độ tin cậy cao,ví dụ như tại 2 máy tính đầu cuối.Tuy vậy nhưng hình thức bảo mật đầu cuối hay client to client lại có nhược điểm làm tang sự phức tạp cho người dùng,khó khăn cho việc quản lý.
Trái với bảo mật điểm đầu cuối,bảo mật tại các nút thân thiện hơn với người dùng cuối.Giảm số tác vụ có thể làm chậm hệ thống máy tính như mã hoá hay giải mã.Tuy nhiên việc bảo mật tại các nút lại yêu cầu mạng sau nó phải có độ tin cậy cao.Mỗi hình thức bảo mật đều có ưu điểm riêng,tuỳ theo từng yêu cầu của hệ thống cần xây dựng mà chọn hình thức phù hợp.
Các giao thức trong VPN
a)Ipsec
mô hình Ipsec
Internet Security Protocol là một cấu trúc được khởi sướng và duy trì phát triển bởi lực lượng chuyên trách về kỹ thuật liên mạng (IETF) nhằm cung cấp các dịch vụ bảo mật cho giao thức Ipv4 và Ipv6.Nó được xây dựng để phục vụ cho các cấu trúc tầng trên cùng,đúng hơn là tập chung vào các thuật toán mã hoá và phương pháp trao đổi các khoá.Ipsec được thiết kế chạy trên ứng dụng để bảo mật cho hệ thống mạng của chính nó.Nâng cấp Ipsec chỉ có nghĩa là nâng cấp tính năng bảo mật,các ứng dụng mạng hiện tại có thể tiếp tục sử dụng để truyền dữ liệu.
Ipsec cung cấp ba phương thức bảo mật đó là :
➢Thuật toán mã hoá
