Một số giải pháp bảo mật hệ thống mạng
I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Hiện nay, hầu hết các tổ chức, đơn vị, trường học đều đã kết nối mạng nội bộ mạng đến các chi nhánh, đối tác và đã thừa hưởng nhiều lợi ích từ đó. Nhưng chính sự thuận lợi này lại chứa nhiều mối nguy hiểm tiềm ẩn như: virus, hacker, v.v công nghệ cao.
II. MỘT SỐ TIÊU CHÍ ĐÁNH GIÁ AN TOÀN MẠNG
Theo Microsoft, Cisco, juniper… để đánh giá tính sẵn sàng và khả năng bảo mật mạng máy tính, các tiêu chí được quan tâm hàng đầu là: (xem bảng 1)
1
Hệ thống mạng của tổ chức được thiết kế đúng chuẩn và triển khai mô hình mạng nào (Miền hay nhóm)?
2
Hệ thống website và các ứng dụng có hệ thống cân bằng tải hay không?
3
Tổ chức bạn có triển khai hệ thống tường lửa chưa? Phần cứng hay phần mềm?
4
Hệ điều hành, phần mềm có cập nhật vá lỗi chưa?
5
Tổ chức bạn có ghi nhật ký truy nhập và giám sát hệ thống chưa?
6
Tổ chức bạn bảo về dữ liệu và sao lưu dự phòng như thế nào?
7
Tổ chức bạn có hệ thống phát hiện và ngăn chặn xâm nhập không?
8
Tổ chức của bạn có hệ thống quét virus theo mô hình chủ- khách không?
9
Tổ chức bạn đã triển khai các phương pháp bảo mật nào?
10
Thường xuyên kiểm tra, đánh giá về khả năng bảo mật của tổ chức hay không?
11
Thường xuyên đào tạo người dùng về mạng máy tính trong tổ chức hay không?
…
….Và một số tiêu chí khác
Bảng 1: Một số tiêu chí đánh giá bảo mật của hệ thống mạng
1.1.Nguyên lý thiết kế hệ thống bảo mật
An ninh mạng phải được thiết lập dựa trên các nguyên tắc sau:
+ Bảo vệ có chiều sâu (defense in depth): Hệ thống phải được bảo vệ theo chiều sâu, phân thành nhiều tầng và tách thành nhiều lớp khác nhau. Mỗi tầng và lớp đó sẽ được thực hiện các chính sách bảo mật hay ngăn chặn khác nhau. Mặt khác cũng là để phòng ngừa khi một tầng hay một lớp nào đó bị xâm nhập thì xâm nhập trái phép đó chỉ bó hẹp trong tầng hoặc lớp đó thôi và không thể ảnh hưởng sang các tầng hay lớp khác.
+ Sử dụng nhiều công nghệ khác nhau: Không nên tin cậy vào chỉ một công nghệ hay sản phẩm công nghệ bảo đảm an ninh cho mạng của một hãng nào đó. Bởi nếu như sản phẩm của hãng đó bị hacker tìm ra lỗ hổng thì dễ dàng các sản phẩm tương tự của hãng đó trong mạng cũng sẽ bị xuyên qua và việc phân tầng, phân lớp trong chính sách phòng vệ là vô nghĩa. Vì vậy khi tiến hành phân tầng, tách lớp, nên sử dụng nhiều sản phẩm công nghệ của nhiều hãng khác nhau để hạn chế nhược điểm trên. Đồng thời sử dụng nhiều cộng nghệ và giải pháp bảo mật kết hợp để tăng cường sức mạnh hệ thống phòng vệ như phối hợp Firewall làm công cụ ngăn chặn trực tiếp, IDS làm công cụ “đánh hơi”, phản ứng phòng vệ chủ động, Anti-virus để lọc virus…v.v
Từ các tiêu chí và nguyên tắc trên tôi xin đưa ra một số nhóm giải pháp sau: III. CÁC NHÓM GIẢI PHÁP 3.1. NHÓM GIẢI PHÁP VỀ QUY HOẠCH, THIẾT KẾ
+ Các tiêu chuẩn đáp ứng: Các sản phẩm bảo mật phải đáp ứng một số chứng nhận tiêu chuẩn như Common Criteria, ISO/IEC 15408:2005 và ISO/IEC 18405:2005 EAL4, ICSA Firewall và VPN, FIPS-140…
Kiến trúc SOA gồm có 3 lớp:
Lớp cơ sở hạ tầng mạng (networked infrasstructure layer): là lớp mạng liên kết các khối chức năng theo kiến trúc phân tầng, có trật tự.
Lớp dịch vụ tương tác (Interactive services layer): bao gồm sự kết hợp một số kiến trúc mạng đầy đủ với nhau tạo thành các chức năng cho phép nhiều ứng dụng có thể sử dụng trên mạng.
Lớp ứng dụng (Application layer): Bao gồm các loại ứng dụng cộng tác và nghiệp vụ. Các ứng dụng này kết hợp với các dịch vụ tương tác cung cấp ở lớp dưới sẽ giúp triển khai nhanh và hiệu quả
3.1.2. Phương thức thiết kế phân lớp – Hierarchical
Trong phần này, tôi xin giới thiệu sơ lược về các phương thức thiết kế mạng và bảo mật được sử dụng trong việc thiết kế các hệ thống mạng lớn và hiện đại của các tổ chức và doanh nghiệp lớn. Tương ứng với kiến trúc SOA là thuộc lớp Cơ sở hạ tầng mạng.
a) Khu vực LAN
Hình 1: Sơ đồ thiết kế hệ thống mạng SOA theo các khu vực, tầng.
b) Khu vực kết nối WAN
Từ mô hình trên ta cũng thấy được rằng khu vực này được thiết kế theo tầng. Tầng lõi, tầng phân tán, tầng truy xuất vừa đảm bảo tính dự phòng đường truyền, lưu lượng mạng được phân bố đều, toàn mạng được chia thành nhiều phân đoạn để dễ dàng kiểm soát và bảo mật.
a) Khu vực các máy chủ public
Đây là vùng cung cấp các kết nối ra môi trường Internet và các cơ quan thành viên, đối tác. Tại đây phải đảm bảo tính sẵn sàng cao và tính dự phòng đường truyền. Vì vậy hệ thống cân bằng tải và dự phòng đường truyền WAN cần được triển khai.
Khu vực này thường được biết đến với tên là vùng phi quân sự (DMZ-demilitarized zone) có nghĩa rằng tại khu vực này được hệ thống tường lửa kiểm soát vào ra các máy chủ rất chặt chẽ nhằm ngăn chặn các cuộc tấn công của Hacker, người dùng trong LAN…
+ Ưu điểm: dự phòng, dễ phát triển, hiệu năng cao, dễ khắc phục sự cố, thích hợp với môi trường đào tạo và nghiên cứu ở các trường đại học và cao đẳng, doanh nghiệp lớn.
3.1.3 Mô hình triển khai dịch vụ và quản lý người dùng
+ Khó khăn khi xây dựng mạng theo phân lớp là chi phí khá cao, cần đội ngũ quản trị hệ thống chuyên nghiệp
Mô hình này được triển khai trên cơ sở hạ tầng đã thiết kế là yếu tố quyết định đến hiệu năng hoạt động và cách thức quản lý hệ thống.
Thực tế một số cơ quan, doanh nghiệp hiện nay đang triển khai hệ thống mạng theo mô hình mạng ngang hàng. Mô hình này chỉ triển khai cho các tổ chức có quy mô nhỏ hẹp. Khi quy mô hệ thống có trên hàng trăm máy tính, nhiều phòng ban, chức năng thì việc quản lý theo mô hình ngang hàng không còn phù hợp nữa. Giải pháp triển khai dịch vụ và quản lý người dùng theo mô hình chủ-khách là giải pháp tối ưu, hiệu quả nhất. Hệ thống này có nhiều thuận lợi và tính năng tối ưu như:
– Phần quyền truy nhập vào các tài nguyên dùng chung trên mạng.
– Triển khai cấu hình các phần mềm, dịch vụ tự động cho các máy khách, người dùng nhanh chóng.
– Triển khai một chính sách bảo mật cho toàn đơn vị một cách dễ dàng, thống nhất, tập trung, ví dụ: Khi người dùng không sử dụng trong thời gian nhất định, hệ thống sẽ tự lock, luôn yêu cầu người dùng đặt mật khẩu cho hệ điều hành ở chế độ phức tạp, thường xuyên thay đổi mật khẩu…nhằm tránh các hacker dùng các phần mềm giải mã mật khẩu.
3.1.4. Phân hoạch VLAN (LAN ảo)
– Dễ dàng giám sát an ninh, bảo mật, logging v.v
Thực trạng hệ thống mạng ở một số doanh nghiệp hiện nay được phân chia thành các khu vực, chưa kiểm soát được lưu lượng download và upload cũng như băng thông truy xuất Internet của người dùng. Mô hình mạng như vậy là một miền quảng bá, mỗi gói tin kiểu quảng bá thì ở bất kỳ máy nào cũng có thể tới được tất cả các máy tính khác trong mạng nên có những vấn đề sau:
– Về băng thông: Toàn doanh nghiệp là một vùng quảng bá rất lớn, số máy tính, số người dùng sẽ tăng lên khi đơn vị phát triển thêm các khu vực khác. Do vậy băng thông, hiệu năng của toàn mạng sẽ giảm, thậm chí thường gây tắc nghẽn.
– Về bảo mật: Việc kiểm soát bảo mật gặp rất nhiều khó khăn khi hệ thống trải rộng khắp toàn cơ quan, doanh nghiệp.
Hình 2: Minh họa về nhiều VLAN khác nhau ở một trường học
3.2. NHÓM GIẢI PHÁP VỀ HỆ THỐNG NGĂN CHẶN, PHÁT HIỆN TẤN CÔNG 3.2.1 Hệ thống tường lửa đa tầng
Ví dụ: Tất cả các máy tính thuộc các phòng thực hành, thí nghiệm trong toàn trường thì thuộc vlan01; các phòng ban thuộc vlan02, các wireless thuộc vlan03 v.v. Các VLAN đó mặc định sẽ không liên lạc được với nhau. Khi muốn có sự liên lạc giữa các VLAN với nhau ta tiến hành cấu hình trên thiết bị định tuyến router và kiểm soát băng thông giữa các Vlan. (hình 2)
Hệ thống tường lửa là hệ thống kiểm soát truy nhập giữa mạng Internet và mạng nội bộ. Tường lửa có 2 loại: phần cứng và phần mềm. Mỗi loại có các ưu điểm khác nhau. Phần cứng có hiệu năng ổn định, không phụ thuộc vào hệ điều hành, virus, mã độc, ngăn chặn tốt giao thức ở tầng mạng trong mô hình tham chiếu TCP/IP. Phần mềm rất linh hoạt trong những cấu hình ở giao thức tầng ứng dụng trong mô hình TCP/IP.
Ví dụ, tường lửa tầng thứ nhất (thường là phần cứng) đã loại bỏ hầu hết các kiểu tấn công trực diện vào hệ thống máy chủ web, máy chủ mail như kiểu tấn công phân tán (DDOS), tức hacker dùng các công cụ tạo các yêu cầu truy xuất tới máy chủ từ nhiều máy tính khác trên mạng với tần suất cao để nhằm làm cho máy chủ quá tải và dẫn tới ngừng phục vụ.
Nhưng hacker cũng không dừng tại đó, chúng có thể vượt qua hệ thống tường lửal tầng thứ nhất với những gói tin hợp lệ để vào hệ thống mạng LAN. Bằng các giao thức tầng ứng dụng chúng có thể lại đạt được mục đích. Chính vì thế triển khai hệ thống tường lửa phần mềm sẽ hỗ trợ và làm gia tăng tính bảo mật cho toàn mạng. Trong trường hợp, một hệ thống tường lửa gặp sự cố thì hệ thống còn lại vẫn kiểm soát được.
Hình 3: Hệ thống tường lửa với 2 tầng trước và sau
3.2.2. Hệ thống phát hiện và chống xâm nhập IDS/IPS
Hiện nay các hình thức tấn công của người có ý đồ xấu ngày càng nhiều và tinh vi. Ví dụ: Trong đơn vị có thể tự cài đặt các công cụ (Ethereal, Cain & abel…) trên máy tính làm việc hoặc máy tính xách tay để tiến hành nghe lén hay quét trực tiếp lên các máy chủ, từ đó có thể lấy các tài khoản email, Web, FTP, SQL server nhằm thay đổi điểm thi, tiền học phí đã nộp, thay đổi lịch công tác…các hình thức tấn công kiểu này, hệ thống tường lửa không thể phát hiện [3].
3.2.3. Danh sách điều khiển truy xuất, an toàn cổng thiết bị, lọc địa chỉ mạng a) Danh sách điều khiển truy xuất
Giải pháp hữu hiệu cho thực trạng này là xây dựng hệ thống IDS/IPS (Intrusion Detection System/Intrusion prevention system). IDS/IPS là hệ thống bảo mật vô cùng quan trọng, nó có khả năng phát hiện ra các cuộc tấn công dựa vào các dấu hiệu thiết lập sẵn hoặc các đoạn mã độc hại, bất thường trên giao thông mạng; đồng thời có thể loại bỏ chúng trước khi có thể gây hại cho hệ thống.
Tình trạng các phòng ban, …đang tự triển khai mạng wireless và mở rộng mạng LAN, nhất là tại các phòng có nhiều thiết bị di động, laptop dẫn tới số kết nối vào mạng nội bộ tăng, băng thông toàn mạng giảm và khó kiểm soát bảo mật.
b) Bảo mật cổng của thiết bị, lọc địa chỉ vật lý của thiết bị mạng
Danh sách truy nhập là gồm các luật cho phép hay ngăn chặn các gói tin sau khi tham chiếu vào thông tin trong tiêu đề của gói tin để giới hạn các người dùng có thể truy xuất vào các hệ thống máy chủ nội bộ v.v.
Ở các điểm truy nhập mạng công cộng, việc mở rộng LAN của người dùng; việc truy xuất vào các máy chủ nội bộ cần được kiểm soát.
Các giải pháp như cấu hình bảo mật cổng của thiết bị, quản lý địa chỉ vật lý là giải pháp cực kỳ an ninh và hiệu quả trong trường hợp này.
– Cấu hình bảo mật cổng của thiết bị trên các switch nhằm đảm bảo không thể mở rộng LAN khi chưa có sự đồng ý của người quản trị hệ thống, nếu vi phạm điều đó, port trên switch đó sẽ chuyển về trạng thái cấm hoặc trạng thái ngừng hoạt động.
– Địa chỉ vật lý là địa chỉ được cài đặt sẵn từ nhà sản xuất. Về nguyên tắc tất cả các máy tính trên mạng sẽ không trùng nhau về địa chỉ này. Sự kiểm soát theo địa chỉ này là rất cụ thể tới từng máy tính trong mạng, trừ khi người dùng có quyền cài đặt phần mềm và làm giả địa chỉ này ở máy tính đó, hoặc là mở máy tính rồi thay thế card giao tiếp mạng mới.
3.3. NHÓM GIẢI PHÁP KHÁC 3.3.1 Xây dựng hệ thống cập nhật, sửa lỗi tập trung
– Các thiết bị mạng hiện nay đều được trang bị chức năng ngăn theo địa chỉ vật lý này giúp quản trị mạng kiểm soát được người dùng sử dụng mạng, nhất là muốn triển khai trên hệ thống wireless.
Công đoạn đầu tiên của hacker khi tiến hành tấn công là khảo sát hệ thống đích để tìm ra các lỗi của hệ điều hành, của các dịch vụ, của các ứng dụng khi chúng chưa được cập nhật trên website của nhà cung cấp.
Thực trạng ở các cơ quan, doanh nghiệp cho thấy việc sử dụng các sản phẩm phần mềm hầu như ít cập nhật các bản vá lỗi, có chăng cũng đang riêng lẻ trên các máy tính cá nhân, đó chính là cơ hội cho hacker dùng các công để khai thác lỗ hổng bảo mật. Để cập nhật bản vá lỗi cho tất cả các máy khách trong toàn bộ hệ thống qua Internet mất thời gian và tốn nhiều băng thông đường truyền và không thống nhất.
Giải pháp xây dựng hệ thống tự động cập nhật từ nhà cung cấp trên Internet về máy chủ rồi từ máy chủ này, triển khai cho tất cả các máy khách trong toàn mạng.
3.3.2. Ghi nhật ký, theo dõi, giám sát hệ thống a) Ghi nhật ký
Hệ thống WSUS (Windows Server Update Services) của Microsoft không những cập nhập bản vá lỗi cho hệ điều hành Windows mà còn cập nhật bản vá lỗi cho tất cả các sản phẩm khác của hãng bao gồm Internet Explorer, SQL server, Office, Mail, máy chủ Web v.v
Giải pháp ghi lại các phiên kết nối, các phiên đăng nhập của người dùng, các tiến trình hoạt động sẽ giúp quản trị mạng có thể tìm lại dấu vết của người dùng, hacker và các lỗi có thể gây ra cho hệ thống trước đó. Các máy chủ Web , máy chủ Email và máy chủ ứng dụng khác cần được kích hoạt tính năng ghi nhật ký, việc quản lý lưu trữ các thông tin này là rất cần thiết. Hacker chuyên nghiệp khi đã xâm nhập thành công vào hệ thống, việc không thể bỏ qua chính là việc xóa dấu vết đã được ghi. Chính vì thế triển khai hệ thống ghi nhật ký tập trung tại một máy chủ chuyên dụng khác là rất hiệu quả.
b) Theo dõi, giám sát
Các phần mềm mã nguồn mở như: Syslog-ng: (http://www.balabit.com); SyslogAgent: (http://syslogserver.com) là giải pháp tốt. Hệ thống sẽ giúp chúng ta ghi các cảnh báo, thông báo từ các thiết bị phần cứng như: tường lửa, router, switch, từ các máy chủ Web, Database, và các hệ thống khác.
Theo dõi, giám sát là công việc thường xuyên và quan trọng của nhà quản trị mạng chuyên nghiệp, đó chính là công việc phòng chống hiệu quả trước khi sự cố xuất hiện. Theo dõi, giám sát có thể:
– Phát hiện trên hệ thống mạng có nhiều virus phát tán.
– Giám sát các máy tính trong mạng LAN và trên môi trường Internet.
– Theo dõi hiệu năng hoạt động các phần cứng của máy chủ để tiến hành nâng cấp, bảo trì, bảo dưỡng.
– Phát hiện hacker đang dùng các công cụ nghe lén mật khẩu, quét các lỗi của hệ thống và các ứng dụng.
3.3.3. Giải pháp mã hóa dữ liệu và đường truyền
– Thống kê số lượng các kết nối, các session cũng như những lưu lượng bất thường trên hệ thống mạng v.v
Dữ liệu trên máy chủ, máy tính cá nhân của các cơ quan, doanh nghiệp hiện chưa an toàn vì không được mã hóa nội dung và kể cả khi đi trên đường truyền. Dữ liệu ấy có thể được đọc bởi:
– Người dùng đăng nhập thành công vào máy tính
– Hacker dùng các phần mềm capture (bắt) thông tin trên đường truyền
– Tại các máy chủ và máy tính có lưu trữ dữ liệu nhạy cảm, có dữ liệu cần chia sẽ; tại các thiết bị lưu trữ cần thiết phải tiến hành mã hóa nội dung, điều đó đảm bảo rằng nếu có mất thiết bị lưu trữ, máy tính, người tấn công cũng không thể giải mã được dữ liệu.
3.3.4. Đào tạo người dùng
Giải pháp Ipsec sẽ được triển khai tại các hệ thống máy chủ và máy người dùng cũng như các thiết bị mạng phải được cấu hình.
Theo chuẩn quản lý an ninh thông tin (Information Security Management) ISO 17799/BS-7799, trong đó có tiêu chí về “An ninh về nhân sự (Personnel Security)” mô tả trách nhiệm của nhân viên, vai trò của các cá nhân trong an ninh thông tin, nhằm giảm thiểu các sai sót do lỗi của con người, do ăn cắp hoặc lạm dụng tài sản công. Do vậy việc đào tạo người dùng để họ tự bảo vệ các tài nguyên cho máy tính họ và cho cả tổ chức là nhiệm vụ hết sức quan trọng.
Đào tạo người dùng biết cách phòng chống các thủ đoạn của hacker như lừa đảo qua email. Ví dụ: hacker thường lợi dụng tính tò mò của người dùng khi tham gia Internet để lấy thông tin khi yêu cầu người dùng nhập vào.
Đào tạo người dùng sử dụng các công cụ, phần mềm đúng trình tự, khi cần thiết phải kịp thời báo cáo với người quản trị hệ thống.v.v.
3.3.5. Hệ thống chống virus
Đào tạo người dùng phải tuân thủ nguyên tắc bảo mật và an toàn thông tin của tổ chức, kể cả khi họ không tham gia làm việc tại cơ quan.
Để cải thiện tốc độ xử lý của tường lửa, thông thường quản trị mạng không cấu hình kích hoạt tính năng lọc cao cấp của tường lửa (tường lửa ở các vị trí phải xử lý lưu lượng lớn). Khi đó các chương trình quét virus được cài đặt nhằm phát hiện và ngăn chặn các đoạn mã độc, các chương trình gián điệp, các email có tệp tin virus đính kèm.v.v. Nhưng trên thực tế để đầu tư một khối lượng lớn các chương trình virus cho tất cả các máy tính toàn cơ quan thì kinh phí đầu tư khá cao.
Để giảm chi phí bản quyền, giải pháp là triển khai mô hình chống virus chủ -khách. Hiện nay có nhiều hãng nỗi tiếng như Norton, Kaspersky, Trend micro .v.v có thể triển khai theo mô hình này. Lợi ích khi triển khai hệ thống là:
– Chi phí giảm hơn nhiều so với cài đặt trên từng máy khách
IV.TÀI LIỆU THAM KHẢO
– Việc cập nhật phiên bản mới của các máy khách dễ dàng, nhanh chóng và hiệu quả cao.
[1] Andrew R. Baker,Brian Caswell, Mike Poor. Snort Intrusion Detection. 2004. [2] Matthew J. Castelli, Cisco Press, LAN Switching first-step, July 08, 2004 [3] Jazib Frahim, Cisco ASA: All-in-One Tường lửa, IPS, and VPN Adaptive Security Appliance, CCIE No. 5459, Omar Santos, Cisco Press, October 21, 2005. [4] Sean Convery, Cisco Press, Network Security Architectures, April 19, 2004 [5] Diane Teare, Catherine Paquet, Campus Network Design Fundamentals, Cisco Press,December 08, 2005 [6] Security Criteria for Service Delivery Network, Cable Television Laboratories, 2009
Website:
Trong những bài viết tới sẽ giới thiệu chi tiết các giải pháp trên.
[7] http://www.microsoft.com/security, http://cisco.com/security
Lượt xem (11741)