شبکه های خصوصی مجازی (vpn)

در طی ده سال گذشته دنیا دستخوش تحولات فراوانی در عرصه ارتباطات بوده است . اغلب سازمانها و موسسات ارائه دهنده کالا و خدمات که در گذشته بسیار محدود و منطقه ای مسائل را دنبال و در صدد ارائه راهکارهای مربوطه بودند ، امروزه بیش از گذشته نیازمند تفکر در محدوده جهانی برای ارائه خدمات و کالای تولیده شده را دارند. به عبارت دیگر تفکرات منطقه ای و محلی حاکم بر فعالیت های تجاری جای خود را به تفکرات جهانی و سراسری داده اند. امروزه با سازمانهای زیادی برخورد می نمائیم که در سطح یک کشور دارای دفاتر فعال و حتی در سطح دنیا دارای دفاتر متفاوتی می باشند . تمام سازمانهای فوق قبل از هر چیز بدنبال یک اصل بسیار مهم می باشند : یک روش سریع ، ایمن و قابل اعتماد بمنظور برقراری ارتباط با دفاتر و نمایندگی در اقصی نقاط یک کشور و یا در سطح دنیا

اکثر سازمانها و موسسات بمنظور ایجاد یک شبکه WAN از خطوط اختصاصی (Leased Line) استفاده می نمایند.خطوط فوق دارای انواع متفاوتی می باشند. ISDN ( با سرعت 128 کیلوبیت در ثانیه )، ( OC3 Optical Carrier-3) ( با سرعت 155 مگابیت در ثانیه ) دامنه وسیع خطوط اختصاصی را نشان می دهد. یک شبکه WAN دارای مزایای عمده ای نسبت به یک شبکه عمومی نظیر اینترنت از بعد امنیت وکارآئی است . پشتیانی و نگهداری یک شبکه WAN در عمل و زمانیکه از خطوط اختصاصی استفاده می گردد ، مستلزم صرف هزینه بالائی است

همزمان با عمومیت یافتن اینترنت ، اغلب سازمانها و موسسات ضرورت توسعه شبکه اختصاصی خود را بدرستی احساس کردند. در ابتدا شبکه های اینترانت مطرح گردیدند.این نوع شبکه بصورت کاملا" اختصاصی بوده و کارمندان یک سازمان با استفاده از رمز عبور تعریف شده ، قادر به ورود به شبکه و استفاده از منابع موجود می باشند. اخیرا" ، تعداد زیادی از موسسات و سازمانها با توجه به مطرح شدن خواسته های جدید ( کارمندان از راه دور ، ادارات از راه دور )، اقدام به ایجاد شبکه های اختصاصی مجازی VPN)Virtual Private Network) نموده اند.

یک VPN ، شبکه ای اختصاصی بوده که از یک شبکه عمومی ( عموما" اینترنت ) ، برای ارتباط با سایت های از راه دور و ارتباط کاربران بایکدیگر، استفاده می نماید. این نوع شبکه ها در عوض استفاده از خطوط واقعی نظیر : خطوط Leased ، از یک ارتباط مجازی بکمک اینترنت برای شبکه اختصاصی بمنظور ارتباط به سایت ها استفاده می کند.

عناصر تشکیل دهنده یک VPN

دو نوع عمده شبکه های VPN وجود دارد :

o دستیابی از راه دور (Remote-Access) . به این نوع از شبکه ها VPDN)Virtual private dial-up network)، نیز گفته می شود.در شبکه های فوق از مدل ارتباطی User-To-Lan ( ارتباط کاربر به یک شبکه محلی ) استفاده می گردد. سازمانهائی که از مدل فوق استفاده می نمایند ، بدنبال ایجاد تسهیلات لازم برای ارتباط پرسنل ( عموما" کاربران از راه دور و در هر مکانی می توانند حضور داشته باشند ) به شبکه سازمان می باشند. سازمانهائی که تمایل به برپاسازی یک شبکه بزرگ " دستیابی از راه دور " می باشند ، می بایست از امکانات یک مرکز ارائه دهنده خدمات اینترنت جهانی ESP)Enterprise service provider) استفاده نمایند. سرویس دهنده ESP ، بمنظور نصب و پیکربندی VPN ، یک NAS)Network access server) را پیکربندی و نرم افزاری را در اختیار کاربران از راه دور بمنظور ارتباط با سایت قرار خواهد داد. کاربران در ادامه با برقراری ارتباط قادر به دستیابی به NAS و استفاده از نرم افزار مربوطه بمنظور دستیابی به شبکه سازمان خود خواهند بود.

o سایت به سایت (Site-to-Site) . در مدل فوق یک سازمان با توجه به سیاست های موجود ، قادر به اتصال چندین سایت ثابت از طریق یک شبکه عمومی نظیر اینترنت است . شبکه های VPN که از روش فوق استفاده می نمایند ، دارای گونه های خاصی در این زمینه می باشند:

o مبتنی بر اینترانت . در صورتیکه سازمانی دارای یک و یا بیش از یک محل ( راه دور) بوده و تمایل به الحاق آنها در یک شبکه اختصاصی باشد ، می توان یک اینترانت VPN را بمنظور برقرای ارتباط هر یک از شبکه های محلی با یکدیگر ایجاد نمود.

o مبتنی بر اکسترانت . در مواردیکه سازمانی در تعامل اطلاعاتی بسیار نزدیک با سازمان دیگر باشد ، می توان یک اکسترانت VPN را بمنظور ارتباط شبکه های محلی هر یک از سازمانها ایجاد کرد. در چنین حالتی سازمانهای متعدد قادر به فعالیت در یک محیط اشتراکی خواهند بود.

استفاده از VPN برای یک سازمان دارای مزایای متعددی نظیر : گسترش محدوه جغرافیائی ارتباطی ، بهبود وضعیت امنیت ، کاهش هزینه های عملیاتی در مقایسه با روش های سنتی WAN ، کاهش زمان ارسال و حمل اطلاعات برای کاربران از راه دور ، بهبود بهره وری ، توپولوژی آسان ،... است . در یکه شبکه VPN به عوامل متفاوتی نظیر : امنیت ، اعتمادپذیری ، مدیریت شبکه و سیاست ها نیاز خواهد بود.

شبکه های LAN جزایر اطلاعاتی

فرض نمائید در جزیره ای در اقیانوسی بزرگ ، زندگی می کنید. هزاران جزیره در اطراف جزیره شما وجود دارد. برخی از جزایر نزدیک و برخی دیگر دارای مسافت طولانی با جزیره شما می باشند. متداولترین روش بمنظور مسافرت به جزیره دیگر ، استفاده از یک کشتی مسافربری است . مسافرت با کشتی مسافربری ، بمنزله عدم وجود امنیت است . در این راستا هر کاری را که شما انجام دهید ، توسط سایر مسافرین قابل مشاهده خواهد بود. فرض کنید هر یک از جزایر مورد نظر به مشابه یک شبکه محلی (LAN) و اقیانوس مانند اینترنت باشند. مسافرت با یک کشتی مسافربری مشابه برقراری ارتباط با یک سرویس دهنده وب و یا سایر دستگاههای موجود در اینترنت است . شما دارای هیچگونه کنترلی بر روی کابل ها و روترهای موجود در اینترنت نمی باشید. ( مشابه عدم کنترل شما بعنوان مسافر کشتی مسافربری بر روی سایر مسافرین حاضر در کشتی ) .در صورتیکه تمایل به ارتباط بین دو شبکه اختصاصی از طریق منابع عمومی وجود داشته باشد ، اولین مسئله ای که با چالش های جدی برخورد خواهد کرد ، امنیت خواهد بود.

فرض کنید ، جزیره شما قصد ایجاد یک پل ارتباطی با جزیره مورد نظر را داشته باشد .مسیر ایجاد شده یک روش ایمن ، ساده و مستقیم برای مسافرت ساکنین جزیره شما به جزیره دیگر را فراهم می آورد. همانطور که حدس زده اید ، ایجاد و نگهداری یک پل ارتباطی بین دو جزیره مستلزم صرف هزینه های بالائی خواهد بود.( حتی اگر جزایر در مجاورت یکدیگر باشند ) . با توجه به ضرورت و حساسیت مربوط به داشتن یک مسیر ایمن و مطمئن ، تصمیم به ایجاد پل ارتباطی بین دو جزیره گرفته شده است . در صورتیکه جزیره شما قصد ایجاد یک پل ارتباطی با جزیره دیگر را داشته باشد که در مسافت بسیار طولانی نسبت به جزیره شما واقع است ، هزینه های مربوط بمراتب بیشتر خواهد بود. وضعیت فوق ، نظیر استفاده از یک اختصاصی Leased است . ماهیت پل های ارتباطی ( خطوط اختصاصی ) از اقیانوس ( اینترنت ) متفاوت بوده و کماکن قادر به ارتباط جزایر( شبکه های LAN) خواهند بود. سازمانها و موسسات متعددی از رویکرد فوق ( استفاده از خطوط اختصاصی) استفاده می نمایند. مهمترین عامل در این زمینه وجود امنیت و اطمینان برای برقراری ارتباط هر یک سازمانهای مورد نظر با یکدیگر است . در صورتیکه مسافت ادارات و یا شعب یک سازمان از یکدیگر بسیار دور باشد ، هزینه مربوط به برقرای ارتباط نیز افزایش خواهد یافت .

با توجه به موارد گفته شده ، چه ضرورتی بمنظور استفاده از VPN وجود داشته و VPN تامین کننده ، کدامیک از اهداف و خواسته های مورد نظر است ؟ با توجه به مقایسه انجام شده در مثال فرضی ، می توان گفت که با استفاده از VPN به هریک از ساکنین جزیره یک زیردریائی داده می شود. زیردریائی فوق دارای خصایص متفاوت نظیر :

· دارای سرعت بالا است .

· هدایت آن ساده است .

· قادر به استتار( مخفی نمودن) شما از سایر زیردریا ئیها و کشتی ها است .

· قابل اعتماد است .

· پس از تامین اولین زیردریائی ، افزودن امکانات جانبی و حتی یک زیردریائی دیگرمقرون به صرفه خواهد بود

در مدل فوق ، با وجود ترافیک در اقیانوس ، هر یک از ساکنین دو جزیره قادر به تردد در طول مسیر در زمان دلخواه خود با رعایت مسایل ایمنی می باشند. مثال فوق دقیقا" بیانگر تحوه عملکرد VPN است . هر یک از کاربران از راه دور شبکه قادربه برقراری ارتباطی امن و مطمئن با استفاده از یک محیط انتقال عمومی ( نظیر اینترنت ) با شبکه محلی (LAN) موجود در سازمان خود خواهند بود. توسعه یک VPN ( افزایش تعداد کاربران از راه دور و یا افزایش مکان های مورد نظر ) بمراتب آسانتر از شبکه هائی است که از خطوط اختصاصی استفاده می نمایند. قابلیت توسعه فراگیر از مهمتزین ویژگی های یک VPN نسبت به خطوط اختصاصی است .

امنیت VPN

شبکه های VPN بمنظور تامین امنیت (داده ها و ارتباطات) از روش های متعددی استفاده می نمایند :

o فایروال . فایروال یک دیواره مجازی بین شبکه اختصای یک سازمان و اینترنت ایجاد می نماید. با استفاده از فایروال می توان عملیات متفاوتی را در جهت اعمال سیاست های امنیتی یک سازمان انجام داد. ایجاد محدودیت در تعداد پورت ها فعال ، ایجاد محدودیت در رابطه به پروتکل های خاص ، ایجاد محدودیت در نوع بسته های اطلاعاتی و ... نمونه هائی از عملیاتی است که می توان با استفاده از یک فایروال انجام داد.

o رمزنگاری . فرآیندی است که با استفاده از آن کامپیوتر مبداء اطلاعاتی رمزشده را برای کامپیوتر دیگر ارسال می نماید. سایر کامپیوترها ی مجاز قادر به رمزگشائی اطلاعات ارسالی خواهند بود. بدین ترتیب پس از ارسال اطلاعات توسط فرستنده ، دریافت کنندگان، قبل از استفاده از اطلاعات می بایست اقدام به رمزگشائی اطلاعات ارسال شده نمایند. سیستم های رمزنگاری در کامپیوتر به دو گروه عمده تقسیم می گردد :

· رمزنگاری کلید متقارن

· رمزنگاری کلید عمومی

در رمز نگاری " کلید متقارن " هر یک از کامپیوترها دارای یک کلید Secret ( کد ) بوده که با استفاده از آن قادر به رمزنگاری یک بسته اطلاعاتی قبل از ارسال در شبکه برای کامپیوتر دیگر می باشند. در روش فوق می بایست در ابتدا نسبت به کامپیوترهائی که قصد برقراری و ارسال اطلاعات برای یکدیگر را دارند ، آگاهی کامل وجود داشته باشد. هر یک از کامپیوترهای شرکت کننده در مبادله اطلاعاتی می بایست دارای کلید رمز مشابه بمنظور رمزگشائی اطلاعات باشند. بمنظور رمزنگاری اطلاعات ارسالی نیز از کلید فوق استفاده خواهد شد. فرض کنید قصد ارسال یک پیام رمز شده برای یکی از دوستان خود را داشته باشید. بدین منظور از یک الگوریتم خاص برای رمزنگاری استفاده می شود .در الگوریتم فوق هر حرف به دوحرف بعد از خود تبدیل می گردد.(حرف A به حرف C ، حرف B به حرف D ) .پس از رمزنمودن پیام و ارسال آن ، می بایست دریافت کننده پیام به این حقیقت واقف باشد که برای رمزگشائی پیام لرسال شده ، هر حرف به دو حرق قبل از خود می باطست تبدیل گردد. در چنین حالتی می باطست به دوست امین خود ، واقعیت فوق ( کلید رمز ) گفته شود. در صورتیکه پیام فوق توسط افراد دیگری دریافت گردد ، بدلیل عدم آگاهی از کلید ، آنان قادر به رمزگشائی و استفاده از پیام ارسال شده نخواهند بود.

در رمزنگاری عمومی از ترکیب یک کلید خصوصی و یک کلید عمومی استفاده می شود. کلید خصوصی صرفا" برای کامپیوتر شما ( ارسال کننده) قابل شناسائی و استفاده است . کلید عمومی توسط کامپیوتر شما در اختیار تمام کامپیوترهای دیگر که قصد ارتباط با آن را داشته باشند ، گذاشته می شود. بمنظور رمزگشائی یک پیام رمز شده ، یک کامپیوتر می بایست با استفاده از کلید عمومی ( ارائه شده توسط کامپیوتر ارسال کننده ) ، کلید خصوصی مربوط به خود اقدام به رمزگشائی پیام ارسالی نماید . یکی از متداولترین ابزار "رمزنگاری کلید عمومی" ، روشی با نام PGP)Pretty Good Privacy) است . با استفاده از روش فوق می توان اقدام به رمزنگاری اطلاعات دلخواه خود نمود.

o IPSec . پروتکل IPsec)Internet protocol security protocol) ، یکی از امکانات موجود برای ایجاد امنیت در ارسال و دریافت اطلاعات می باشد . قابلیت روش فوق در مقایسه با الگوریتم های رمزنگاری بمراتب بیشتر است . پروتکل فوق دارای دو روش رمزنگاری است : Tunnel ، Transport . در روش tunel ، هدر و Payload رمز شده درحالیکه در روش transport صرفا" payload رمز می گردد. پروتکل فوق قادر به رمزنگاری اطلاعات بین دستگاههای متفاوت است :

· روتر به روتر

· فایروال به روتر

· کامپیوتر به روتر

· کامپیوتر به سرویس دهنده

? سرویس دهنده AAA . سرویس دهندگان( AAA : Authentication ,Authorization,Accounting) بمنظور ایجاد امنیت بالا در محیط های VPN از نوع " دستیابی از راه دور " استفاده می گردند. زمانیکه کاربران با استفاده از خط تلفن به سیستم متصل می گردند ، سرویس دهنده AAA درخواست آنها را اخذ و عمایات زیر را انجام خواهد داد :

· شما چه کسی هستید؟ ( تایید ، Authentication )

· شما مجاز به انجام چه کاری هستید؟ ( مجوز ، Authorization )

· چه کارهائی را انجام داده اید؟ ( حسابداری ، Accounting )

تکنولوژی های VPN

با توجه به نوع VPN ( " دستیابی از راه دور " و یا " سایت به سایت " ) ، بمنظور ایجاد شبکه از عناصر خاصی استفاده می گردد:

· نرم افزارهای مربوط به کاربران از راه دور

· سخت افزارهای اختصاصی نظیر یک " کانکتور VPN" و یا یک فایروال PIX

· سرویس دهنده اختصاصی VPN بمنظور سرویُس های Dial-up

· سرویس دهنده NAS که توسط مرکز ارائه خدمات اینترنت بمنظور دستیابی به VPN از نوع "دستیابی از را دور" استفاده می شود.

· شبکه VPN و مرکز مدیریت سیاست ها

با توجه به اینکه تاکنون یک استاندارد قابل قبول و عمومی بمنظور ایجاد شVPN ایجاد نشده است ، شرکت های متعدد هر یک اقدام به تولید محصولات اختصاصی خود نموده اند.

- کانکتور VPN . سخت افزار فوق توسط شرکت سیسکو طراحی و عرضه شده است. کانکتور فوق در مدل های متفاوت و قابلیت های گوناگون عرضه شده است . در برخی از نمونه های دستگاه فوق امکان فعالیت همزمان 100 کاربر از راه دور و در برخی نمونه های دیگر تا 10.000 کاربر از راه دور قادر به اتصال به شبکه خواهند بود.

- روتر مختص VPN . روتر فوق توسط شرکت سیسکو ارائه شده است . این روتر دارای قابلیت های متعدد بمنظور استفاده در محیط های گوناگون است . در طراحی روتر فوق شبکه های VPN نیز مورد توجه قرار گرفته و امکانات مربوط در آن بگونه ای بهینه سازی شده اند.

- فایروال PIX . فایروال PIX(Private Internet eXchange) قابلیت هائی نظیر NAT ، سرویس دهنده Proxy ، فیلتر نمودن بسته ای اطلاعاتی ، فایروال و VPN را در یک سخت افزار فراهم نموده است . Tunneling( تونل سازی )

اکثر شبکه های VPN بمنظور ایجاد یک شبکه اختصاصی با قابلیت دستیابی از طریق اینترنت از امکان " Tunneling " استفاده می نمایند. در روش فوق تمام بسته اطلاعاتی در یک بسته دیگر قرار گرفته و از طریق شبکه ارسال خواهد شد. پروتکل مربوط به بسته اطلاعاتی خارجی ( پوسته ) توسط شبکه و دو نفطه (ورود و خروج بسته اطلاعاتی ) قابل فهم می باشد. دو نقظه فوق را "اینترفیس های تونل " می گویند. روش فوق مستلزم استفاده از سه پروتکل است :

· پروتکل حمل کننده . از پروتکل فوق شبکه حامل اطلاعات استفاده می نماید.

· پروتکل کپسوله سازی . از پروتکل هائی نظیر: IPSec,L2F,PPTP,L2TP,GRE استفاده می گردد.

· پروتکل مسافر . از پروتکل هائی نظیر IPX,IP,NetBeui بمنظور انتقال داده های اولیه استفاده می شود.

با استفاده از روش Tunneling می توان عملیات جالبی را انجام داد. مثلا" می توان از بسته ای اطلاعاتی که پروتکل اینترنت را حمایت نمی کند ( نظیر NetBeui) درون یک بسته اطلاعاتی IP استفاده و آن را از طریق اینترنت ارسال نمود و یا می توان یک بسته اطلاعاتی را که از یک آدرس IP غیر قابل روت ( اختصاصی ) استفاده می نماید ، درون یک بسته اطلاعاتی که از آدرس های معتبر IP استفاده می کند ، مستقر و از طریق اینترنت ارسال نمود.

در شبکه های VPN از نوع " سایت به سایت " ، GRE)generic routing encapsulation) بعنوان پروتکل کپسوله سازی استفاده می گردد. فرآیند فوق نحوه استقرار و بسته بندی " پروتکل مسافر" از طریق پروتکل " حمل کننده " برای انتقال را تبین می نماید. ( پروتکل حمل کننده ، عموما" IP است ) . فرآیند فوق شامل اطلاعاتی در رابطه با نوع بست های اطلاعاتی برای کپسوله نمودن و اطلاعاتی در رابطه با ارتباط بین سرویس گیرنده و سرویس دهنده است . در برخی موارد از پروتکل IPSec ( در حالت tunnel) برای کپسوله سازی استفاده می گردد.پروتکل IPSec ، قابل استفاده در دو نوع شبکه VPN ( سایت به یایت و دستیابی از راه دور ) است . اینترفیش های Tunnel می بایست دارای امکانات حمایتی از IPSec باشند.

در شبکه های VPN از نوع " دستیابی از راه دور " ، Tunneling با استفاده از PPP انجام می گیرد. PPP بعنوان حمل کننده سایر پروتکل های IP در زمان برقراری ارتباط بین یک سیستم میزبان و یک سیستم ازه دور ، مورد استفاده قرار می گیرد.

هر یک از پروتکل های زیر با استفاده از ساختار اولیه PPP ایجاد و توسط شبکه های VPN از نوع " دستیابی از راه دور " استفاده می گردند:

- L2F)Layer 2 Forwarding) . پروتکل فوق توسط سیسکو ایجاد شده است . در پروتکل فوق از مدل های تعیین اعتبار کاربر که توسط PPP حمایت شده اند ، استفاده شد ه است .

(PPTP)Point-to-Point Tunneling Protocol) . پروتکل فوق توسط کنسرسیومی متشکل از شرکت های متفاوت ایجاد شده است . این پروتکل امکان رمزنگاری 40 بیتی و 128 بیتی را دارا بوده و از مدل های تعیین اعتبار کاربر که توسط PPP حمایت شده اند ، استفاده می نماید.

- L2TP)Layer 2 Tunneling Protocol) . پروتکل فوق با همکاری چندین شرکت ایجاد شده است .پروتکل فوق از ویژگی های PPTP و L2F استفاده کرده است . پروتکل L2TP بصورت کامل IPSec را حمایت می کند. از پروتکل فوق بمنظور ایجاد تونل بین موارد زیر استفاده می گردد :

· سرویس گیرنده و روتر

· NAS و روتر

· روتر و روتر

عملکرد Tunneling مشابه حمل یک کامپیوتر توسط یک کامیون است . فروشنده ، پس از بسته بندی کامپیوتر ( پروتکل مسافر ) درون یک جعبه ( پروتکل کپسوله سازی ) آن را توسط یک کامیون ( پروتکل حمل کننده ) از انبار خود ( ایترفیس ورودی تونل ) برای متقاضی ارسال می دارد. کامیون ( پروتکل حمل کننده ) از طریق بزرگراه ( اینترنت ) مسیر خود را طی ، تا به منزل شما ( اینترفیش خروجی تونل ) برسد. شما در منزل جعبه ( پروتکل کپسول سازی ) را باز و کامپیوتر ( پروتکل مسافر) را از آن خارج می نمائید.