تحقیق مقاله شبکه خصوصی مجازی Virtual Private Network

 دسته بندی VPN براساس رمزنگاری

 VPN را می توان با توجه به استفاده یا عدم استفاده از رمزنگاری به دو گروه اصلی تقسیم کرد:

1-       VPNرمزشده : VPN های رمز شده از انواع مکانیزمهای رمزنگاری برای انتقال امن اطلاعات بر روی شبکه عمومی استفاده می کنند. یک نمونه خوب از این VPN ها ، شبکه های خصوصی مجازی اجرا شده به کمک IPSec  هستند.

2-       VPN رمزنشده : این نوع از VPN برای اتصال دو یا چند شبکه خصوصی با هدف استفاده از منابع شبکه یکدیگر ایجاد می شود. اما امنیت اطلاعات در حال تبادل حائز اهمیت نیست یا این که این امنیت با روش دیگری غیر از رمزنگاری تامین می شود. یکی از این روشها تفکیک مسیریابی است. منظور از تفکیک مسیریابی آن است که تنها اطلاعات در حال تبادل بین دو شبکه خصوصی به هر یک از آنها مسیر دهی می شوند. (MPLS VPN) در این مواقع می توان در لایه های بالاتر از رمزنگاری مانند SSL استفاده کرد.

هر دو روش ذکر شده می توانند با توجه به سیاست امنیتی مورد نظر ، امنیت مناسبی را برای مجموعه به ارمغان بیاورند، اما معمولا VPN های رمز شده برای ایجاد VPN امن به کار        می روند. سایر انواع VPN مانند MPLS VPN بستگی به امنیت و جامعیت عملیات مسیریابی دارند.

 دسته بندی VPN براساس لایه پیاده سازی

VPN بر اساس لایه مدل OSI که در آن پیاده سازی شده اند نیز قابل دسته بندی هستند. این موضوع از اهمیت خاصی برخوردار است. برای مثال در VPN های رمز شده ، لایه ای که در آن رمزنگاری انجام می شود در حجم ترافیک رمز شده تاثیر دارد. همچنین سطح شفافیت VPN برای کاربران آن نیز با توجه به لایه پیاده سازی مطرح می شود.

1-       VPN لایه پیوند داده : با استفاده از VPN های لایه پیوند داده می توان دو شبکه خصوصی را در لایه 2 مدل OSI با استفاده از پروتکلهایی مانند ATM یا Frame Relay به هم متصل کرد.با وجودی که این مکانیزم راه حل مناسبی به نظر می رسد اما معمولا روش ارزنی نیست چون نیاز به یک مسیر اختصاصی لایه 2 دارد. پروتکلهای Frame Relay و ATM مکانیزمهای رمزنگاری را تامین نمی کنند. آنها فقط به ترافیک اجازه می دهند تا بسته به آن که به کدام اتصال لایه 2 تعلق دارد ، تفکیک شود. بنابراین اگر به امنیت بیشتری نیاز دارید باید مکانیزمهای رمزنگاری مناسبی را به کار بگیرید.

2-       VPN لایه شبکه : این سری از VPN ها با استفاده از tunneling لایه 3 و/یا تکنیکهای رمزنگاری استفاده می کنند. برای مثال می توان به IPSec Tunneling و پروتکل رمزنگاری برای ایجاد VPN اشاره کرد.مثالهای دیگر پروتکلهای GRE و L2TP هستند. جالب است اشاره کنیم که L2TP در ترافیک لایه 2 تونل می زند اما از لایه 3 برای این کار استفاده می کند. بنابراین در VPN های لایه شبکه قرار می گیرد. این لایه برای انجام رمزنگاری نیز بسیار مناسب است. در بخشهای بعدی این گزارش به این سری از VPN ها به طور مشروح خواهیم پرداخت.

3-       VPN لایه کاربرد : این VPN ها برای کار با برنامه های کاربردی خاص ایجاد شده اند. VPN های مبتنی بر SSL از مثالهای خوب برای این نوع از VPN هستند. SSL رمزنگاری را بین مرورگر وب و سروری که SSL را اجرا می کند، تامین          می کند.SSH  مثال دیگری برای این نوع از VPN ها است.SSH به عنوان یک مکانیزم امن و رمز شده برای login به اجزای مختلف شبکه شناخته می شود. مشکل VPNها در این لایه آن است که هرچه خدمات و برنامه های جدیدی اضافه می شوند ، پشتیبانی آنها در VPN نیز باید اضافه شود.

 دسته بندی VPN براساس کارکرد تجاری

VPN را برای رسیدن به اهداف تجاری خاصی ایجاد می شوند. این اهداف تجاری تقسیم بندی جدیدی را برای VPN بنا می کنند .

1-       VPN اینترانتی : این سری از VPN ها دو یا چند شبکه خصوصی را در درون یک سازمان به هم متصل می کنند. این نوع از VPN زمانی معنا می کند که می خواهیم شعب یا دفاتر یک سازمان در نقاط دوردست را به مرکز آن متصل کنیم و یک شبکه امن بین آنها برقرار کنیم.

VPN اکسترانتی : این سری از VPN ها برای اتصال دو یا چند شبکه خصوصی از دو یا چند سازمان به کار می روند. از این نوع VPN معمولا برای سناریوهای B2B که در آن دو شرکت می خواهند به ارتباطات تجاری با یکدیگر بپردازند، استفاده می شود.

برقرار کردن امنیت برای یک شبکه درون یک ساختمان کار ساده ای است . اما هنگامی که بخواهیم از نقاط دور رو ی داده های مشترک کار کنیم ایمنی به مشکل بزرگی تبدیل می شود . در این بخش به اصول و ساختمان یک VPN برای سرویس گیرنده های ویندوز و لینوکس می پردازیم .

اصول VPN

فرستادن حجم زیادی از داده از یک کامپیوتر به کامپیوتر دیگر مثلا” در به هنگام رسانی بانک اطلاعاتی یک مشکل شناخته شده و قدیمی است . انجام این کار از طریق Email به دلیل محدودیت گنجایش سرویس دهنده Mail نشدنی است .

استفاده از FTP هم به سرویس دهنده مربوطه و همچنین ذخیره سازی موقت روی فضای اینترنت نیاز دارد که اصلا” قابل اطمینان نیست .

یکی از راه حل های اتصال مستقیم به کامپیوتر مقصد به کمک مودم است که در اینجا هم علاوه بر مودم ، پیکر بندی کامپیوتر به عنوان سرویس دهنده RAS لازم خواهد بود . از این گذشته ، هزینه ارتباط تلفنی راه دور برای مودم هم قابل تامل است . اما اگر دو کامپیوتر در دو جای مختلف به اینترنت متصل باشند می توان از طریق سرویس به اشتراک گذاری فایل در ویندوز بسادگی فایل ها را رد و بدل کرد . در این حالت ، کاربران می توانند به سخت دیسک کامپیوترهای دیگر همچون سخت دیسک کامپیوتر خود دسترسی داشته باشند . به این ترتیب بسیاری از راه های خرابکاری برای نفوذ کنندگان بسته می شود .

شبکه های شخصی مجاری یا VPN ( Virtual private Network ) ها اینگونه مشکلات را حل می کند . VPN به کمک رمز گذاری روی داده ها ، درون یک شبکه کوچک می سازد و تنها کسی که آدرس های لازم و رمز عبور را در اختیار داشته باشد می تواند به این شبکه وارد شود . مدیران شبکه ای که بیش از اندازه وسواس داشته و محتاط هستند می توانند VPN را حتی روی شبکه محلی هم پیاده کنند . اگر چه نفوذ کنندگان می توانند به کمک برنامه های Packet sniffer جریان داده ها را دنبال کنند اما بدون داشتن کلید رمز نمی توانند آنها را بخوانند .

4.1.1 VPN چیست ؟

VPN دو کامپیوتر یا دو شبکه را به کمک یک شبکه دیگر که به عنوان مسیر انتقال به کار می گیرد به هم متصل می کند . برای نمونه می توان ب دو کامپیوتر یکی در تهران و دیگری در مشهد که در فضای اینترنت به یک شبکه وصل شده اند اشاره کرد . VPN از نگاه کاربر کاملا” مانند یک شبکه محلی به نظر می رسد . برای پیاده سازی چنین چیزی ، VPN به هر کاربر یک ارتباط IP مجازی می دهد .
داده هایی که روی این ارتباط آمد و شد دارند را سرویس گیرنده نخست به رمز در آورده و در قالب بسته ها بسته بندی کرده و به سوی سرویس دهنده VPN می فرستد . اگر بستر این انتقال اینترنت باشد بسته ها همان بسته های IP خواهند بود .

سرویس گیرنده VPN بسته ها را پس از دریافت رمز گشایی کرده و پردازش لازم را روی آن انجام می دهد . در آدرس http://www.WOWN.COM\W-baeten\gifani\vpnani.gif شکل بسیار جالبی وجود دارد که چگونگی این کار را نشان می دهد . روشی که شرح داده شد را اغلب Tunneling یا تونل زنی می نامند چون داده ها برای رسیدن به کامپیوتر مقصد از چیزی مانند تونل می گذرند . برای پیاده سازی VPN راه های گوناگونی وجود دارد که پر کاربرد ترین آنها عبارتند از

Point to point Tunneling protocol یا PPTP که برای انتقال NetBEUI روی یک شبکه بر پایه IP مناسب است .

Layer 2 Tunneling protocol یا L2TP که برای انتقال IP ، IPX یا NetBEUI روی هر رسانه دلخواه که توان انتقال Datagram های نقطه به نقطه ( Point to point ) را داشته باشد مناسب است . برای نمونه می توان به IP ، X.25 ، Frame Relay یا ATM اشاره کرد .

IP Security protocol یا Ipsec که برای انتقال داده های IP روی یک شبکه بر پایه IP مناسب است .

4.1.2 پروتکل های درون تونل

Tunneling را می توان روی دو لایه از لایه های OSI پیاده کرد . PPTP و L2TP از لایه 2 یعنی پیوند داده استفاده کرده و داده ها را در قالب Frame های پروتکل نقطه به نقطه ( PPP ) بسته بندی می کنند . در این حالت می توان از ویژگی های PPP همچون تعیین اعتبار کاربر ، تخصیص آدرس پویا ( مانند DHCP ) ، فشرده سازی داده ها یا رمز گذاری داده ها بهره برد.

با توجه به اهمیت ایمنی انتقال داده ها درVPN ، دراین میان تعیین اعتبار کاربر نقش بسیار مهمی دارد . برای این کار معمولا” از CHAP استفاده می شود که مشخصات کاربر را در این حالت رمز گذاری شده جابه جا میکند . Call back هم دسترسی به سطح بعدی ایمنی را ممکن می سازد . در این روش پس از تعیین اعتبار موفقیت آمیز ، ارتباط قطع می شود . سپس سرویس دهنده برای برقرار کردن ارتباط جهت انتقال داده ها شماره گیری می کند . هنگام انتقال داده ها ، Packet های IP ، IP X یا NetBEUI در قالب Frame های PPP بسته بندی شده و فرستاده می شوند . PPTP هم Frame های PPP را پیش از ارسال روی شبکه بر پایه IP به سوی کامپیوتر مقصد ، در قالب Packet های IP بسته بندی می کند . این پروتکل در سال 1996 از سوی شرکت هایی چون مایکرو سافت ، Ascend ، 3 com و Robotics US پایه گذاری شد . محدودیت PPTP در کار تنها روی شبکه های IP باعث ظهور ایده ای در سال 1998 شد .L2TP روی X.25 ،Frame Relay یا ATM هم کار می کند . برتری L2TP در برابر PPTP این است که به طور مستقیم روی رسانه های گوناگون WAN قابل انتقال است .

4.1.3 - VPN-Ipsec فقط برای اینترنت

Ipsec برخلافPPTP و L2TP روی لایه شبکه یعنی لایه سوم کار می کند . این پروتکل داده هایی که باید فرستاده شود را همراه با همه اطلاعات جانبی مانند گیرنده و پیغام های وضعیت رمز گذاری کرده و به آن یک IP Header معمولی اضافه کرده و به آن سوی تونل می فرستد .

کامپیوتری که در آن سو قرار دارد IP Header را جدا کرده ، داده ها را رمز گشایی کرده و آن را به کامپیوتر مقصد می فرستد .Ipsec را می توان با دو شیوه Tunneling پیکر بندی کرد . در این شیوه انتخاب اختیاری تونل ، سرویس گیرنده نخست یک ارتباط معمولی با اینترنت برقرار می کند و سپس از این مسیر برای ایجاد اتصال مجازی به کامپیوتر مقصد استفاده می کند . برای این منظور ، باید روی کامپیوتر سرویس گیرنده پروتکل تونل نصب شده باشد . معمولا” کاربر اینترنت است که به اینترنت وصل می شود . اما کامپیوترهای درون LAN هم می توانند یک ارتباط VPN برقرا کنند . از آنجا که ارتباط IP از پیش موجود است تنها برقرار کردن ارتباط VPN کافی است . در شیوه تونل اجباری ، سرویس گیرنده نباید تونل را ایجاد کند بلکه این کار ار به عهده فراهم ساز (Service provider ) است . سرویس گیرنده تنها باید به ISP وصل شود . تونل به طور خودکار از فراهم ساز تا ایستگاه مقصد وجود دارد . البته برای این کار باید همانگی های لازم با ISP انجام بگیرد .ٍ

ویژگی های امنیتی در IPsec

Ipsec از طریق Authentication Header ( AH ) مطمئن می شود که Packet های دریافتی از سوی فرستنده واقعی ( و نه از سوی یک نفوذ کننده که قصد رخنه دارد ) رسیده و محتویات شان تغییر نکرده . AH اطلاعات مربوط به تعیین اعتبار و یک شماره توالی (Seguence Number ) در خود دارد تا از حملات Replay جلوگیری کند . اما AH رمز گذاری نمی شود . رمز گذاری از طریق Encapsulation Security Header یا ESH انجام می گیرد . در این شیوه داده های اصلی رمز گذاری شده و VPN اطلاعاتی را از طریق ESH ارسال می کند .

ESH همچنین کارکرد هایی برای تعیین اعتبار و خطایابی دارد . به این ترتیب دیگر به AH نیازی نیست . برای رمز گذاری و تعیین اعتبار روش مشخص و ثابتی وجود ندارد اما با این همه ، IETF برای حفظ سازگاری میان محصولات مختلف ، الگوریتم های اجباری برای پیاده سازی Ipsec تدارک دیده . برای نمونه می توان به MD5 ، DES یا Secure Hash Algorithm اشاره کرد . مهمترین استانداردها و روش هایی که در Ipsec به کار می روند عبارتند از :