1

Chương 3:

1. Thiết kế mô hình

2. Gán địa chỉ và tên gọi

3. Lựa chọn các giao thức chuyển mạch và

tìm đường

4. Thiết kế các chiến lược an toàn mạng

5. Thiết kế các chiến lược quản trị mạng

Nguyên tắc thiết kế

Mô hình phân cấp và module hóa

Mô hình 3 lớp của Cisco

Tính dư thừa trong thiết kế mạng

Thiết kế các thành phần mạng

Các thành phần trong mô hình Cisco

Thiết kế các thành phần trong mạng nội bộ

Một số ví dụ thiết kế

2

Mô hình mạng (network topology) là sơ đồ dùng để biểu diễn về mặt hình học các thành phần của mạng, các điểm kết nối, các cộng đồng người dùng, ... (bản vẽ kiến trúc)

Thiết kế mô hình mạng là bước đầu tiên Nguyên tắc thiết kế: phân cấp và module

hóa Tại sao phân cấp và module hóa lại quan

trọng trong thiết kế mạng?

Giảm công việc xử lý trên các thiết bị mạng Chia nhỏ miền broadcast Tăng tính đơn giản, dễ hiểu Dễ thay đổi hoặc nâng cấp Có khả năng co giãn quy mô của hệ thống

3

Lớp lõi (the core layer): bao gồm các thiết bị định tuyến (router) hoặc các thiết bị chuyển mạch (switch) cao cấp đã được tối ưu hóa cho các yêu cầu về tính sẵn sàng và hiệu suất cao của hệ thống mạng

Lớp phân phối (the distribution layer): bao gồm các router và các switch triển khai các chính sách mạng

Lớp truy xuất (the access layer): cung cấp các kết nối với người sử dụng thông qua các thiết bị chuyển mạch cấp thấp hoặc các điểm truy cập không dây.

Lớp lõi Là trục xương sống của mạng, quan trọng, khi thiết kế cần đảm

bảo tính dư thừa (redundant) và độ tin cậy cao (highly reliable)

Khi cấu hình router cần sử dụng các tính năng định tuyến tối ưu hóa thông lượng. Tránh sử dụng các bộ lọc gói tin hoặc các tính năng ảnh hưởng đến tốc độ. Đảm bảo độ trễ thấp và khả năng quản lý tốt

Hạn chế và nhất quán đường kính mạng để đảm bảo hiệu suất ổn định và dễ xử lý sự cố. Khách hàng có thể tăng cường lớp phân phối

Đối với các khách hàng có kết nối liên mạng, extranet, internet ▪ Lớp lõi bao gồm cả các đường kết nối liên mạng. Khuyến khích quản trị

mạng theo khu vực

▪ Hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS – Intrusion Detection System)

▪ Hệ thống chống xâm nhập (IPS – Intrusion Prevention System)

▪ Hệ thống VPN

Lớp phân phối Là ranh giới giữa lớp lõi và lớp truy cập. Đảm nhận

nhiều chức năng ▪ Đảm bảo gửi dữ liệu đến từng phân đoạn mạng thành công

▪ Kiểm soát truy cập vào các tài nguyên mạng vì lý do an ninh

▪ Kiểm soát lưu lượng mạng vì lý do hiệu suất

▪ WLAN

▪ Định tuyến giữa các VLAN

▪ Đảm bảo chất lượng dịch vụ QoS (Quality of Services)

Kết nối nhiều mạng chạy các giao thức khác nhau (lớp truy cập sử dụng IGRP trong khi lớp lõi chạy EIGRP)

Che dấu thông tin chi tiết giữa 2 lớp lõi và lớp truy cập

4

Lớp Access

Lớp truy xuất cung cấp khả năng truy cập cho

người dùng cục bộ.

Đối với liên mạng, lớp truy cập dành cho

người dùng từ xa có thể sử dụng các công

nghệ mạng diện rộng như ISDN, Frame

Relay, DSL, model Analog,..

Redundant Network Design Thiết kế mạng dư thừa là việc sao chép

các thành phần trong thiết kế mạng nhằm cố gắng loại bỏ các thất bại có thể trong vận hành mạng

Có 2 loại thiết kế dư thừa

Dự phòng (Backup Paths): đảm bảo tính sẵn sàng

Chia tải (Load Sharing): đảm bảo tính hiệu suất

Các thành phần mạng theo mô hình Cisco

Thiết kế các thành phần mạng nội bộ

5

Enterprise campus: Là hệ thống kết nối và cung cấp dịch

vụ nội bộ của một mạng Campus

Các thiết kế sẽ ưu tiên cho việc đảm bảo tính sẵn sàng cao cho các điểm truy cập dịch vụ của người dùng, hiệu năng cao cho các ứng dụng Intranet nội bộ, sự phân bố lưu lượng mạng đều và cân bằng cho các module khác nhau.

Các khối con:

▪ Module Building Access

▪ Module Building Distribution

▪ Module Core (Backbone)

▪ Module Server farm

▪ Module Edge Distribution

▪ Management Module

6

Enterprise edge: bao gồm các dịch vụ của hệ thống mạng E-Commerce

Internet Connectivity

VPN/Remote access

WAN Service provider edge: bao

gồm các kết nối ra thế giới bên ngoài ISP (Internet Service Provider)

PSTN (Public Switched Telephone Network)

Frame relay/ATM (Asynchronous Transfer Mode)

Các thiết kế sẽ ưu tiên cho tính bảo mật, tính dự phòng

Enterprise edge: bao gồm

các dịch vụ của hệ thống

mạng E-Commerce

Internet Connectivity

VPN/Remote access

WAN

E-Commerce Web servers

Application servers

Database servers

Security servers

Internet Connectivity Email servers

DNS servers

Public web servers

Security servers

VPN/Remote access Dial-up access concentrators

VPN concentrators

Firewall and IDS

WAN

7

8

1. Access Layer block:

2. Core/Distribution

block:

3. Server Farm block:

4. Internet Access

block: 5. DMZ block: 6. WAN block:

1. Access Layer block: Cung cấp kết nối cho người

dùng cuối

Ưu tiên: cung cấp nhiều kết nối downlink cho người dùng đồng thời phải có uplink tốc độ cao để kết nối lên trên. Các thiết bị chỉ cần hỗ trợ tính năng layer 2

2. Core/Distribution block: 3. Server Farm block: 4. Internet Access block: 5. DMZ block: 6. WAN block:

1. Access Layer block: 2. Core/Distribution block:

Distribution block: phân bố lưu lượng và định tuyến giữa các khu vực địa lý khác nhau (giữa các tòa nhà hoặc giữa các VLAN).

Core block: chịu trách nhiệm kết nối các module khác, sử dụng các core switch lớn có hiệu năng cao

3. Server Farm block: 4. Internet Access block: 5. DMZ block: 6. WAN block:

9

1. Access Layer block: 2. Core/Distribution block: 3. Server Farm block:

Module cung cấp kết nối cho các máy chủ cung cấp dịch vụ cho mạng nội bộ (AD, DNS, DHCP, File, Application, Database,...)

Có hệ thống Internal Firewall bảo vệ

4. Internet Access block: 5. DMZ block: 6. WAN block:

1. Access Layer block: 2. Core/Distribution

block: 3. Server Farm block: 4. Internet Access block:

Module cung cấp kết nối Internet cho người dùng nội bộ

Ưu tiên: thiết bị hỗ trợ định tuyến, NAT/PAT, Firewall, Remote Access VPN

5. DMZ block: 6. WAN block:

1. Access Layer block: 2. Core/Distribution

block: 3. Server Farm block: 4. Internet Access block: 5. DMZ block:

Module cung cấp kết nối trực tiếp với Internet Access block để cung cấp các dịch vụ của mạng nội bộ ra ngoài Internet

6. WAN block:

10

1. Access Layer block: 2. Core/Distribution

block: 3. Server Farm block: 4. Internet Access block: 5. DMZ block: 6. WAN block:

Module cung cấp kết nối đến các chi nhánh

Ưu tiên: hỗ trợ giao tiếp WAN (serial, FTTH, ADSL,...)

Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng vật lý Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng liên kết dữ liệu Thiết kế sơ đồ mạng ở tầng mạng

Sơ đồ đi dây cần phải được xem xét Thỏa mãn chủng loại cáp Thỏa mãn rằng buộc về băng thông và khoảng cách

địa lý của mạng Các thành phần trong sơ đồ đi dây

MDF (Main Distribution Facility) – Nơi phân phối chính

IDF (Intermediate Distribution Facility) – Nơi phân phối trung gian

Horizontal Cable –Cáp nganh Vertical Cable – Cáp đứng Patch Panel – Bảng cắm dây

11

12

Vị trị chính xác của các điểm tập trung nối kết MDF và IDFs Kiểu và số lượng cáp được sử dụng để nối các IDF về MDF Các đầu dây trên cáp phải được đánh số và ghi nhận sự nối

kết giữa các cổng trên các patch panel (HCC và VCC)

13

14

Bảng phân bố địa chỉ IP Bảng tóm tắt về các mạng đã được phân bố, địa chỉ các giao

diện của router và bảng chọn đường của các router

Công ty XYZ là một công ty chuyên cung cấp dịch vụ viễn thông ở Minh Khai. Gần đây công ty thuê 1 tòa nhà 2 tầng ở Bến Thủy và mở rộng hoạt động tại đây. Tòa nhà chưa có hệ thống mạng và sơ đồ sắp xếp như sau: Tầng 1: Bảo vệ, Tổng hợp, Tài chính - Kế toán, Kỹ thuật, VHKT,… (hình vẽ) Tầng 2: Giám đốc, Phòng họp, Phòng IT,… (hình vẽ)

Hãy thiết kế hệ thống mạng cho Chi nhánh với yêu cầu: Vấn đề bảo mật phải được đặt lên hàng đầu. Phải có chính sách truy cập

hợp lý Phòng Tài chính được tách biệt với các phòng ban khác và kết nối được

với Phòng Tài chính ở Công ty Đảm bảo kết nối 24/7 với Công ty để phục vụ kinh doanh Bộ phận quản trị ở Công ty có thể quản trị các thiết bị mạng ở chi nhánh Không cho nhân viên gửi email ra ngoài, chỉ dùng mail của công ty Không cho nhân viên sử dụng các phần mềm chat

15

16

Địa chỉ IP

IP private

IP public

Dịch vụ DHCP - Dynamic Host Configuration Protocol

là một giao thức cho phép

cấp phát địa chỉ IP một

cách tự động cùng với các

cấu hình liên quan khác một cách mặc định

Dịch vụ NAT – Network Address Translate

Là giao thức chuyển đổi các địa chỉ IP private trong mạng LAN thành địa chỉ IP public để ra ngoài Internet và ngược lại

17

Tên gọi

Domain Name ▪ .com

▪ .gov

▪ .edu

▪ …

Dịch vụ DNS ▪ là một giao thức cho

phép thiết lập tương ứng

giữa địa chỉ IP và tên miền trên Internet

VLAN – Virtual LAN là một kỹ thuật cho phép

tạo lập các mạng LAN độc lập một cách logic trên cùng một kiến trúc hạ tầng vật lý

Việc tạo lập nhiều mạng LAN ảo trong cùng một mạng cục bộ giúp giảm thiểu vùng quảng bá cũng như tạo thuận lợi cho việc quản lý một mạng cục bộ rộng lớn.

VLAN tương đương như mạng con.

Thiết bị Port VLAN Mục đích

Switch 24 port 1->11 101 Kết nối máy tính các phòng ban

12 101 Kết nối cổng 0/0 của Firewall

13->17 102 Kết nối các máy tính Phòng TC-KT

18 102 Kết nối cổng 0/2 của Firewall

19-20 Dự phòng

21 101 Modem Quản trị

22 101 Modem Tài chính

23 101 Modem Kinh doanh

24 101 Kết nối cổng 0/1 của Firewall

18

Thiết bị Port Zone Port switch VLAN Mục đích

Firewall 6 port

0/0 Trust 12 101 Kết nối các phòng ban

0/1 Quantri 24 102 Kết nối Công ty

0/2 Taichinh 18 103 Kết nối Phòng Tài chính

0/3 DMZ 104 Kết nối máy chủ TC-KT

0/4 UnTrust 105 Kết nối Internet

0/5 Wifi 106 Wifi (chưa dùng)

0/6 Dự phòng

Domain: @tencongty.com, @taichinh.tencongty.com,@quantri.tencongty.com

Địa chỉ trong VLAN VLAN101: các phòng ban – 192.168.1.0/24

VLAN102: quản trị – 192.168.2.0/24

VLAN103: phòng Tài chính – 192.168.3.0/24

VLAN104: máy chủ TC-KT – 192.168.4.0/24

VLAN105: internet – 192.168.5.0/24

VLAN106:wifi – 192.168.6.0/24

Địa chỉ cho VLAN101 192.168.1.10-192.168.1.60 – dành cho máy trạm 192.168.1.1 – gateway trên Firewall 192.168.1.2 – địa chỉ quản lý của Switch

Địa chỉ cho VLAN102 192.168.2.1 – gateway 192.168.2.2 – Dự phòng 192.168.2.3 – Modem ADSL Quản trị 192.168.2.4 – Modem ADSL Tài chính 192.168.2.5 – Modem ADSL Bán hàng

Địa chỉ cho VLAN103 192.168.3.10-192.168.3.60 – dành cho máy trạm 192.168.3.1 – gateway trên Firewall

19

Địa chỉ cho VLAN104

192.168.4.1 – gateway trên firewall

192.168.4.2 – Máy chủ tài chính

Địa chỉ cho VLAN105

192.168.5.1 – gateway trên firewall

192.168.5.2 – Modem ADSL internet

Giao thức chuyển mạch Spanning Tree Protocol

VLAN Trunking Protocol: ISL (Inter-Switch Link) và 802.1Q

Giao thức tìm đường Static route Dynamic route

▪ IGP vs EGP (ngoại mạng vs trong mạng) ▪ Distance – vector vs Link – state (gửi bảng định tuyến vs gửi

bảng trạng thái đường link) ▪ Classful vs Classless (không kèm subnet-mask và kèm subnet-

mask)

RIP1, RIP2 (Routing Information Protocol) Giao thức Distance-vector Gửi bảng định tuyến cho router láng giềng 30s/lần,lặp lại để lan truyền

toàn mạng Sử dụng thuật toán Bellman-Ford Số metric < 15. Sử dụng 15 router là tối đa

OSPF (Open Shortest Path First) Giao thức link-state Các router sau khi có thông tin toàn mạng sẽ sử dụng thuật toán

Dijkstra để tìm đường đi và xây dựng bảng định tuyến IGRP, EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol)

Giao thức Distance-vector cải tiến (giao thức lai – hybrid) Gửi thông tin cho láng giềng và chỉ cập nhật khi có thay đổi Sử dụng thuật toán DUAL (Diffusing Update Algorithm)

20

Một số khái niệm Theo một nghĩa rộng thì an ninh-an toàn mạng

dùng riêng, hay mạng nội bộ là giữ không cho ai làm cái mà mạng nội bộ đó không muốn cho làm

Các vấn đề về an ninh – an toàn mạng cần quan tâm ▪ Tính bảo mật: Bảo đảm tài nguyên mạng không bị tiếp xúc, bị

sử dụng bởi những người không có thẩm quyền ▪ Tính toàn vẹn: Đảm bảo không có việc sử dụng, và sửa đổi nếu

không được phép ▪ Tính sẵn dùng: Tài nguyên trên mạng luôn được bảo đảm

không thể bị chiếm giữ bởi người không có quyền ▪ Việc xác thực: Thực hiện xác định người dùng được quyền

dùng một tài nguyên nào đó như thông tin hay tài nguyên phần mềm và phần cứng trên mạng

Các bước thiết kế xây dựng

Xác định cần bảo vệ cái gì ?

Xác định bảo vệ khỏi các loại tấn công nào ?

Xác định các mối đe dọa an ninh có thể ?

Xác định các công cụ để bảo đảm an ninh ?

Xây dựng mô hình an ninh-an toàn

=> Hệ thống tường lửa (firewall), Hệ thống phát hiện xâm nhập (IDS/IPS), Hệ thống bảo mật thông tin.

Tường lửa – Firewall Tường lửa là một thuật

ngữ dùng mô tả những thiết bị hay phần mềm có nhiệm vụ lọc những thông tin đi vào hay đi ra một hệ thống mạng hay máy tính theo những quy định đã được cài đặt trước đó

Tường lửa luôn được lắp đặt ở vùng biên giới của hệ thống mạng

21

Mô hình tường lửa 3 lớp LAN hay Internal: là vùng

an toàn.

WAN hay External: là vùng nguy hiểm, mặc định bị tường lửa cấm.

DMZ (Demilitarized zone): đặt các máy chủ cung cấp các dịch vụ mạng, người dùng có thể truy cập vào các máy chủ chịu sự kiểm soát của tường lửa

Hệ thống phát hiện xâm nhập IDS - Intrusion Detection System là hệ thống phần cứng

hoặc phần mềm có chức năng giám sát lưu thông mạng, tựđộng theo dõi các sự kiện xảy ra trên hệ thống máy tính, phân tích để phát hiện ra các vấn đề liên quan đến an ninh, bảo mật và đưa ra cảnh báo cho nhà quản trị

22

Các chức năng cần có của IDS:

Theo dõi, giám sát toàn mạng, thu nhận thông tin từ nhiều nguồn khác nhau

của hệ thống

Phân tích những thông tin đã nhận được, để phát hiện những dấu hiệu

phản ánh sự lạm dụng hệ thống hoặc những dấu hiệu phản ánh những hoạt

động bất thường xảy ra trong hệ thống

Quản lý, phân tích hoạt động của người sử dụng hệ thống.

Kiểm tra cấu hình hệ thống và phát hiện khả năng hệ thống có thể bị tấn

công.

Phân tích bằng thống kê để phát hiện những dấu hiệu thể hiện hoạt động

bất thường của hệ thống.

Quản lý nhật ký của hệ điều hành để phát hiện các hoạt đông vi phạm

quyền của các người dùng.

Tổ chức tự động phản ứng lại những hành động đột nhập hay gây hại mà

nó phát hiện ra, ghi nhận những kết quả của nó.

Hệ thống bảo mật thông tin

Mã hóa

Khóa mã công khai

Chữ ký số

Quản lý hiệu năng Quản lý lỗi Quản lý cấu hình Quản lý an ninh Quản lý kế toán

23

Mạng doanh nghiệp với dự phòng đầy đủ

Mạng Trường Đại học Vinh

Core/Distribution Block: 2 x Switch có cổng kết nối tốc độ tối thiểu 1Gbps và hoạt động ở lớp 3.

Giữa 2 Core/Dist Switch được kết nối với nhau từ 6-8 links, và được chia thành 2 EtherChannel khác nhau: 1 group là Layer 2 EtherChannel và 1 group là Layer 3 Ether Channel

Access Layer Block: n x Switch có cổng kết nối downlink tốc độ tối thiểu 100Mbps và tối thiểu 2 Uplink 1Gbps, hoạt

động ở lớp 2. Các Access Switch được kết nối tối thiểu 2 Uplink lên mỗi Core/Dist

Server Farm Block: 2 x Firewall: có tối thiểu 3 cổng kết nối tốc độ tối thiểu 1Gbps và có Firewall Throughput tối

thiểu 1Gbps. FW được cấu hình để hoạt động ở Mode Cluster 2 x Switch có cổng kết nối downlink/uplink tốc độ 1Gbps và hoạt động ở lớp 2. Các Server với

2 NIC Port được kết nối vật lý vào 2 Server Switch, cấu hình NIC Teaming WAN Block:

2 x Router có cổng kết nối LAN/WAN tương ứng. 2 Router nên được kết nối vào 2 ISP khác nhau

2 x WAN Switch tốc độ tối thiểu 100Mbps và hoạt động ở lớp 2 DMZ Block, Internet Access Block:

2 x Switch có tốc độ tối thiểu 100Mbps và hoạt động ở lớp 2. 2 x Firewall: hỗ trợ IPSEC VPN hoặc SSL VPN. Cấu hình để chạy ở Mode Cluster

24

Core Switch: 01 Cisco catalyst 6506 Tốc độ chuyển mạch: 720Gbps

Tích hợp moduel Firewall, module IPS

48 port RJ45 GB kết nối máy chủ Distribution Switch: 02 Cisco catalyst 4500

Tốc độ chuyển mạch: 64Gbps

02 đường uplink GB

12 port SFP (Small Form-factor Pluggable) kết nối đến Building Access Switch

Building Access Switch: 08 Cisco catalyst 3600 L3 switch, 2 port uplink SFP

Firewall: 01 Cisco ASA5520

25