Thời gian gần đây, thuật ngữ “IPsec” được nhiều người nhắc đến nhưng các thông tin trên mạng còn rất mơ hồ và còn thiếu nhiều thông tin. Hãy cùng Terus tìm câu trả lời cho câu hỏi: IPsec là gì?
I. IPsec là gì?
IPsec là một nhóm các giao thức để bảo mật kết nối giữa các thiết bị. IPsec giúp giữ an toàn cho dữ liệu được gửi qua mạng công cộng. Nó thường được sử dụng để thiết lập VPN và hoạt động bằng cách mã hóa các gói IP, cùng với việc xác thực nguồn gốc của các gói.
Trong thuật ngữ “IPsec”, IP – Internet Protocol và sec – secure. Giao thức Internet là giao thức định tuyến chính được sử dụng trên Internet; nó chỉ định nơi dữ liệu sẽ đi bằng địa chỉ IP. IPsec an toàn vì nó bổ sung tính năng mã hóa và xác thực cho quy trình này.
Tại sao IPsec lại quan trọng?
Do các phương thức kết nối mạng không được mã hóa theo mặc định, các giao thức bảo mật như IPsec là cần thiết.
Một người thường không viết tin nhắn của họ bên ngoài phong bì khi gửi thư qua dịch vụ bưu chính. Thay vào đó, họ gửi tin nhắn của mình vào phong bì để không ai xử lý thư giữa người gửi và người nhận.
Tuy nhiên, các tin nhắn gửi đi không bị che giấu, trong khi các bộ giao thức mạng như TCP/IP chỉ liên quan đến kết nối và phân phối. Bất kỳ ai ở giữa đều có thể đọc chúng. IPsec và các giao thức mã hóa dữ liệu khác về cơ bản bảo vệ dữ liệu khi truyền qua mạng bằng cách tạo một lớp bao quanh nó.
II. Các thành phần tạo nên IPsec
- Encapsulating Security Payload (ESP)
- Authentication Header (AH)
- Internet Key Exchange (IKE)
1. Encapsulating Security Payload (ESP)
Bằng cách mã hóa IP headers và payload của mỗi gói tin, ESP cung cấp sự toàn vẹn, mã hóa, xác thực và chống phát lại dữ liệu. Tuy nhiên, chỉ có sản phẩm được mã hóa có thể được sử dụng trong chế độ Giao thông.
2. Authentication Header (AH)
Mặc dù nó không cung cấp mã hóa, nhưng AH cung cấp tính toàn vẹn, xác thực và chống phát lại như ESP. Chống phát lại ngăn chặn việc truyền những gói tin trái phép bằng cách đánh số thứ tự của các gói tin và ngăn chặn những hacker giả mạo chúng. Cần lưu ý rằng phản hồi không bảo vệ dữ liệu.
3. Internet Key Exchange (IKE)
Một phương pháp hỗ trợ bảo mật mạng được gọi là IKE, còn được gọi là trao đổi khóa Internet, cho phép hai thiết bị trao đổi những khóa mã hóa bằng cầu nối bảo mật (Security Association – SA). Để hỗ trợ giao tiếp an toàn, cầu nối bảo mật thiết lập các tính năng bảo mật được chia sẻ giữa hai thực thể mạng.
Một khuôn khổ để xác thực và trao đổi khóa được cung cấp bởi giao thức quản lý khóa (ISAKMP) và cầu nối bảo mật Internet. Cách thiết lập cầu nối bảo mật (SA) và kết nối trực tiếp giữa hai máy chủ bằng IPsec được cung cấp bởi ISAKMP.
Ngoài việc cung cấp khả năng bảo vệ nội dung trong các gói tin, IKE còn là một khung mở cho phép triển khai các thuật toán phổ biến như SHA và MD5. Thuật toán IPSec tạo mã định danh cho mỗi gói tin, cho phép thiết bị xác định xem nó có đúng hay không. Những gói không được phép sẽ không được trao cho người nhận và sẽ bị loại bỏ.
III. Cách IPsec hoạt động
Các bước sau đây được thực hiện để kết nối IPsec:
- Trao đổi khóa
- Đoạn giới thiệu và tiêu đề của gói
- Xác thực
- Mã hóa
- Truyền tải
1. Trao đổi khóa
Khóa cần thiết để mã hóa là một chuỗi ký tự ngẫu nhiên có thể được sử dụng để “khóa” (mã hóa) và “mở khóa” (giải mã) một tin nhắn. IPsec trao đổi khóa giữa các thiết bị được kết nối để thiết lập khóa. Điều này cho phép mỗi thiết bị giải mã tin nhắn của thiết bị kia.
2. Đoạn giới thiệu và tiêu đề của gói
Gói là tên cho tất cả dữ liệu được gửi qua mạng. Các gói bao gồm cả dữ liệu thực tế hoặc tải trọng được gửi cũng như các tiêu đề hoặc thông tin liên quan đến dữ liệu đó để các máy tính nhận gói biết phải làm gì với chúng.
IPsec thêm các tiêu đề vào gói dữ liệu để xác thực và mã hóa chúng. IPsec thêm các đoạn giới thiệu, đi sau tải trọng hơn là trước đó.
3. Xác thực
IPsec cung cấp xác thực cho tất cả các gói theo cách giống như tem xác thực được tìm thấy trên vật phẩm sưu tầm. Điều này đảm bảo rằng các gói đến từ một nguồn đáng tin cậy hơn là kẻ tấn công.
4. Mã hóa
IPsec mã hóa cả tải trọng và tiêu đề IP của mỗi gói. Điều này được thực hiện trừ khi gói được gửi bằng chế độ truyền tải thay vì chế độ đường hầm, như mô tả bên dưới. Điều này làm cho việc gửi dữ liệu qua IPsec trở nên an toàn và riêng tư hơn.
Đọc thêm: Encryption – mã hóa là gì?
5. Truyền tải
Giao thức truyền tải được sử dụng để chuyển các gói IPsec được mã hóa qua một hoặc nhiều mạng đến đích. Ở thời điểm này, lưu lượng IPsec khác với lưu lượng IP thông thường vì nó thường sử dụng UDP thay vì TCP để truyền tải.
Giao thức điều khiển truyền dẫn (TCP) giúp các thiết bị kết nối với nhau và đảm bảo rằng tất cả các gói đều đến được. Giao thức gói dữ liệu người dùng (UDP) không tạo các kết nối đặc biệt này. Vì UDP được sử dụng, IPsec cho phép các gói IPsec đi qua tường lửa.
IV. Điểm khác nhau giữa IPsec và SSL
Cả hai là các công cụ bảo mật phổ biến được sử dụng cho kết nối VPN, nhưng chứng chỉ IPSec và SSL là hoàn toàn khác nhau và cần phân biệt rõ ràng giữa chúng.
- Layer
- Mã hóa
- Triển khai
- Tính linh hoạt
- Xác thực
- Trường hợp sử dụng
1. Layer
IPsec hoạt động ở layer mạng (Lớp 3) của ngăn xếp giao thức TCP/IP, trong khi SSL hoạt động ở layer vận chuyển (Lớp 4). Điều này có nghĩa là IPsec có thể bảo mật tất cả lưu lượng truy cập giữa hai điểm cuối mạng, trong khi SSL thường bảo mật các kết nối cụ thể giữa máy khách và máy chủ.
2. Mã hóa
IPsec có thể cung cấp mã hóa và xác thực cho toàn bộ gói IP, bao gồm cả tải trọng và tiêu đề, đảm bảo tính bảo mật từ đầu đến cuối. Mặt khác, SSL chỉ mã hóa dữ liệu được truyền giữa máy khách và máy chủ, phần còn lại của gói IP không được mã hóa.
3. Triển khai
IPsec thường được triển khai ở cấp hệ điều hành hoặc cấp cơ sở hạ tầng mạng, yêu cầu cấu hình và hỗ trợ từ quản trị viên mạng. SSL thường được triển khai trong trình duyệt web và máy chủ web, với giao thức SSL/TLS xử lý giao tiếp an toàn giữa máy khách và máy chủ.
4. Tính linh hoạt
IPsec linh hoạt hơn về các loại ứng dụng và giao thức mà nó có thể bảo mật. Nó có thể bảo mật mọi lưu lượng truy cập dựa trên IP, bao gồm các giao thức khác ngoài HTTP, chẳng hạn như VoIP hoặc FTP. Mặt khác, SSL thường được sử dụng để bảo mật thông tin liên lạc dựa trên web, chủ yếu là lưu lượng HTTPS.
5. Xác thực
Cả IPsec và SSL đều hỗ trợ xác thực, nhưng chúng khác nhau về cách thực hiện. IPsec chủ yếu sử dụng chứng chỉ kỹ thuật số để xác thực, trong khi SSL thường sử dụng chứng chỉ kỹ thuật số X.509 hoặc xác thực tên người dùng/mật khẩu.
6. Trường hợp sử dụng
IPsec thường được sử dụng để bảo mật các kết nối VPN (Mạng riêng ảo) site-to-site giữa các mạng, cho phép liên lạc an toàn qua các mạng công cộng như internet.
SSL thường được sử dụng để bảo mật thông tin liên lạc giữa máy khách và máy chủ, chẳng hạn như bảo mật lưu lượng truy cập web giữa trình duyệt web và máy chủ web.
Chúng tôi hy vọng rằng bài viết này đã cung cấp cho bạn thêm kiến thức về bộ giao thức IPSec là gì và các ứng dụng của nó. Cảm ơn bạn đã đọc hết bài viết này của Terus. Nếu bạn có bất cứ yêu cầu gì về Terus có thể liên hệ tại đây nhé!
Theo dõi Terus tại:
FAQ -Giải đáp các thông tin liên quan đến IPSec
1. IPsec là gì?
IPsec (Internet Protocol Security) là tiêu chuẩn mạng nhằm mục đích bảo mật cho gói tin IP, bảo đảm tính toàn vẹn, xác thực và bảo mật cho dữ liệu truyền qua mạng Internet hoặc các mạng khác dùng giao thức IP.
IPsec hoạt động ở tầng mạng và liên kết trong mô hình OSI, sử dụng các kỹ thuật mã hóa như AES, 3DES để mã hóa toàn bộ gói tin hoặc chỉ mã hóa phần dữ liệu nhằm bảo vệ tính bảo mật, toàn vẹn cho quá trình truyền dữ liệu.
IPsec là tiêu chuẩn bảo mật mạng phổ biến hiện nay, thường được triển khai thông qua các thiết bị như VPN gateway, routers để mã hóa và giải mã dữ liệu truyền qua kênh truyền tin không an toàn.
2. Các thành phần chính của IPsec?
Các thành phần chính bao gồm:
- IKE (Internet Key Exchange): Giao thức trao đổi khóa mật mã trong quá trình thiết lập kết nối IPsec.
- ESP (Encapsulating Security Payload): Giao thức bảo vệ dữ liệu truyền, cung cấp đóng gói bảo mật cho dữ liệu và tính toàn vẹn.
- AH (Authentication Header): Giao thức xác thực header cung cấp tính toàn vẹn cho toàn bộ gói tin.
- Module xác thực: Xác thực người dùng và thiết bị tham gia kết nối bằng các giải pháp như chữ ký số.
- Module khóa công khai: Quản lý và phân phối khóa mật mã sử dụng các thuật toán RSA, DH.
- Module mã hóa: Cung cấp các giải pháp mã hóa dữ liệu như AES, 3DES, SHA cho ESP.
3. Đặc điểm nổi bật của IPsec?
Các đặc điểm nổi bật của IPsec bao gồm:
- Cung cấp khả năng mã hóa và xác thực toàn bộ gói tin hoặc chỉ phần dữ liệu một cách độc lập với ứng dụng.
- Hỗ trợ nhiều giải pháp mã hóa mạnh như AES, 3DES để bảo vệ tính bảo mật, toàn vẹn dữ liệu.
- Tích hợp các tính năng xác thực đầu cuối, thiết lập kết nối an toàn.
- Có thể áp dụng cho tất cả các giao thức mạng như IPv4, IPv6.
- Hỗ trợ nhiều chế độ an ninh khác nhau để lựa chọn.
- Tương thích giữa các nhà sản xuất khác nhau.
- Tạo VPN một cách nhanh chóng và an toàn.
4. IPsec có bao nhiêu chế độ bảo mật?
IPsec có 2 chế độ bảo mật chính:
- Chế độ mật mã hóa (Encryption mode):
Trong chế độ này, toàn bộ gói tin IP hoặc chỉ phần dữ liệu sẽ được mã hóa bằng các thuật toán như AES, 3DES trước khi truyền qua mạng. ESP là giao thức được sử dụng chính trong chế độ này.
- Chế độ xác thực (Authentication mode):
Chỉ xác thực toàn bộ gói tin mà không có quá trình mã hóa. AH là giao thức được dùng chính trong chế độ này để cung cấp hàm băm và xác thực gói tin.
5. IPsec thường được triển khai như thế nào?
IPsec thường được triển khai thông qua các thiết bị mạng sau:
- Router: Cấu hình IPsec trên router để mã hóa trao đổi dữ liệu giữa các mạng con. Ví dụ: site-to-site VPN.
- VPN gateway: Thiết bị chuyên dụng xây dựng VPN sử dụng giao thức IPsec. Cho phép kết nối an toàn giữa văn phòng và đối tác/người dùng từ xa.
- Firewall: Cấu hình IPsec trên firewall để mã hóa luồng dữ liệu qua Internet hoặc giữa các phân vùng an toàn.
- Switch: Ứng dụng IPsec để bảo mật dữ liệu chuyển tiếp trên lan nội bộ thông qua switch.
- Hệ điều hành: Hỗ trợ cấu hình IPsec qua giao diện command-line hoặc công cụ quản trị.
- Phần mềm VPN: Cài đặt phần mềm sử dụng giao thức IPsec để tạo VPN trên máy tính.
Đọc thêm:
Nhiệm vụ của chúng tôi là đồng hành cùng bạn và doanh nghiệp để ngày càng tạo ra những thương hiệu Việt Nam lớn mạnh.