VPN là gì? Giải thích cách hoạt động của VPN

Đối với các doanh nghiệp, VPN cung cấp một giải pháp bảo mật không thể thiếu, cho phép nhân viên kết nối an toàn với mạng nội bộ của công ty từ bất kỳ đâu trên thế giới. Điều này không chỉ bảo vệ dữ liệu nhạy cảm mà còn hỗ trợ làm việc từ xa, một yếu tố quan trọng trong bối cảnh công việc hiện nay. VPN còn giúp bảo vệ quyền riêng tư của người dùng, ngăn chặn việc theo dõi và đánh cắp thông tin cá nhân khi truy cập internet qua các kết nối công cộng.

1. VPN là gì?

VPN - Virtual Private Network (Mạng riêng ảo) là một công nghệ cho phép mở rộng một mạng riêng (private) qua một mạng công cộng (public). Công nghệ này giúp tạo ra một kết nối an toàn, được mã hóa, cho phép dữ liệu được truyền tải một cách bảo mật giữa các thiết bị ngay cả khi chúng nằm trên các mạng khác nhau. VPN cho phép người dùng gửi và nhận dữ liệu qua các mạng công cộng như thể thiết bị của họ được kết nối trực tiếp với một mạng riêng.

Giả sử Việt là một nhân viên làm việc từ xa cho một công ty có trụ sở chính tại Hồ Chí Minh, Việt sống ở một thành phố khác và thường làm việc từ nhà. Để thực hiện công việc hàng ngày, Việt cần truy cập vào các tài nguyên nội bộ của công ty như các tập tin quan trọng, cơ sở dữ liệu, source code và các ứng dụng doanh nghiệp chỉ có sẵn trên mạng nội bộ của công ty.

Việt cần cài đặt một phần mềm VPN client trên máy tính của mình. Công ty của anh đã cung cấp thông tin đăng nhập và các hướng dẫn cần thiết để thiết lập kết nối VPN. Khi bắt đầu ngày làm việc, Việt mở ứng dụng VPN client và nhập tên người dùng và mật khẩu của mình. VPN client sau đó sẽ tạo một kết nối an toàn tới máy chủ VPN của công ty đặt tại trụ sở chính ở Hồ Chí Minh.

Máy chủ VPN xác thực thông tin của Việt và sử dụng các giao thức bảo mật như IPsec hoặc SSL để thiết lập một "đường hầm" (tunnel) mã hóa giữa máy tính của Việt và mạng nội bộ của công ty. Dữ liệu truyền qua đường hầm này được mã hóa, giúp bảo vệ khỏi việc bị chặn hoặc truy cập trái phép.

Sau khi kết nối VPN được thiết lập, Việt có thể truy cập các tài nguyên nội bộ của công ty như thể anh đang làm việc tại văn phòng. Anh có thể mở các tệp tin từ máy chủ công ty, truy cập cơ sở dữ liệu, và sử dụng các ứng dụng nội bộ để thực hiện công việc của mình.

Nhờ VPN, tất cả dữ liệu Việt gửi và nhận đều được mã hóa, đảm bảo rằng thông tin nhạy cảm của công ty không bị rò rỉ hoặc bị truy cập trái phép. Điều này đặc biệt quan trọng khi Việt làm việc từ các mạng công cộng như Wi-Fi tại quán cà phê.

2. VPN hoạt động như thế nào?

VPN hoạt động bằng cách tạo ra một "đường hầm" an toàn giữa hai hoặc nhiều thiết bị. Bên trong đường hầm này, dữ liệu được mã hóa nhằm ngăn chặn truy cập trái phép. Sau đây là các bước của quá trình tạo kết nối VPN:

1. Yêu cầu kết nối: Người dùng khởi tạo kết nối tới máy chủ VPN, thường bằng cách khởi động phần mềm VPN client.
2. Xác thực: Máy chủ xác minh thông tin đăng nhập của người dùng (username/password, key). Nếu thông tin được xác minh, một kết nối an toàn sẽ được thiết lập.
3. Thiết lập kết nối an toàn: Khi đã được xác thực, một đường hầm an toàn được hình thành giữa thiết bị của người dùng và máy chủ VPN. Đường hầm này hoạt động như một lối đi được bảo vệ.
4. Đóng gói (Encapsulation): Dữ liệu của người dùng được bọc trong một giao thức VPN, tạo ra một "vỏ ngoài" bảo vệ nội dung bên trong.
5. Mã hóa (Encryption): Dữ liệu truyền qua kết nối được mã hóa bằng các thuật toán như AES (Advanced Encryption Standard).
6. Truyền tải: Dữ liệu đã  mã hóa được gửi qua mạng công cộng đến máy chủ VPN.
7. Giải đóng gói và giải mã (Decapsulation and Decryption): Khi đến máy chủ VPN, vỏ ngoài được loại bỏ (giải đóng gói) và dữ liệu được giải mã.
8. Truyền tải lần cuối: Dữ liệu gốc được gửi an toàn từ máy chủ VPN đến địa chỉ đích.

Toàn bộ quá trình trên đảm bảo rằng dữ liệu vẫn giữ được tính riêng tư và an toàn khi di chuyển từ điểm này đến điểm khác.

3. Có bao nhiêu loại kết nối VPN?

3.1 Site-to-site VPN

Site-to-site VPN thiết lập liên kết giữa hai hoặc nhiều mạng riêng biệt, ví dụ như mạng tại trụ sở chính của một công ty và mạng tại các chi nhánh của họ. Thiết lập này cho phép giao tiếp và chia sẻ tài nguyên liền mạch giữa các mạng như thể chúng là một mạng thống nhất. Bạn cũng có thể sử dụng giải pháp này trong trường hợp công ty muốn kết nối mạng của mình với mạng của các đối tác, nhà cung cấp, hoặc khách hàng.

3.2 Remote access VPN

VPN truy cập từ xa (Remote access VPN) cho phép người dùng từ xa kết nối an toàn và sử dụng các ứng dụng cũng như thông tin trong trung tâm dữ liệu chính của công ty, bằng cách mã hóa tất cả dữ liệu người dùng truyền và nhận. Thông qua đường hầm (tunnel), người dùng có thể tương tác với mạng của công ty như thể họ đang ở văn phòng vậy, giống với trường hợp của Việt mà mình đã đề cập đến ở bên trên.

4. Tầm quan trọng của VPN

Với sự gia tăng của các mối đe dọa về an ninh mạng và những lo ngại ngày càng tăng về quyền riêng tư, tính toàn vẹn của dữ liệu, VPN đã trở thành công cụ thiết yếu cho cả cá nhân và tổ chức vì các lý do sau đây:

• Bảo vệ quyền riêng tư: VPN ẩn địa chỉ IP của bạn và mã hóa các hoạt động trực tuyến, đảm bảo rằng hành vi trực tuyến của bạn có thể được giữ kín. Các bạn lưu ý giúp mình là VPN không thể bảo vệ quyền riêng tư của chúng ta 100% trước tất cả mọi phần mềm, vì còn những công nghệ khác như Cookie, Fingerprinting, có đăng nhập tài khoản Google khi tìm kiếm, ...
• Truyền dữ liệu an toàn: VPN cung cấp kênh an toàn để truyền tải dữ liệu nhạy cảm, bảo vệ nó khỏi nguy cơ bị rò rỉ.
• Truy cập nội dung bị hạn chế: VPN có thể vượt qua các hạn chế địa lý, cho phép người dùng truy cập vào nội dung có sẵn ở các khu vực hoặc quốc gia khác, ví dụ như Medium đã chặn các địa chị IP Việt Nam, nếu dùng VPN qua các quốc gia khác bạn vẫn có thể truy cập bình thường.
• Tuân thủ quy định: Đối với doanh nghiệp, VPN cho phép kết nối an toàn, điều này được xem như một tiêu chuẩn khi làm việc với các đối tác đa quốc gia nhằm bảo mật thông tin.

5 Các Giao thức VPN

Các giao thức VPN định nghĩa quy tắc và quy trình để thiết lập và duy trì kết nối an toàn giữa client và máy chủ. Các giao thức khác nhau có các đặc điểm riêng biệt và phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

5.1 Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP)

• Mô tả: PPTP là một trong những giao thức VPN lâu đời nhất, cung cấp mức độ bảo mật cơ bản.
• Mã hóa: Thường được sử dụng với mã hóa MPPE 128-bit.
• Ưu điểm: Dễ thiết lập, được hỗ trợ rộng rãi.
• Nhược điểm: Bị coi là kém an toàn hơn, dễ bị tấn công bởi các cuộc tấn công.

5.2 Layer 2 Tunneling Protocol (L2TP)

• Mô tả: Thường được sử dụng cùng với IPsec để tăng cường bảo mật, L2TP tạo ra một đường hầm giữa hai điểm kết nối L2TP.
• Mã hóa: Sử dụng IPsec để mã hóa, thường sử dụng AES hoặc 3DES.
• Ưu điểm: Bảo mật hơn PPTP, được hỗ trợ rộng rãi.
• Nhược điểm: Chậm hơn do quá trình đóng gói kép, có thể bị chặn bởi một số tường lửa.

5.3 IP Security (IPsec)

• Mô tả: Một tập hợp các giao thức mã hóa tầng IP, thường được sử dụng cùng với các giao thức khác như L2TP.
• Mã hóa: Thường sử dụng các mã hóa AES hoặc 3DES.
• Ưu điểm: Bảo mật cao, có thể cấu hình, được sử dụng rộng rãi trong các VPN site-to-site.
• Nhược điểm: Cấu hình phức tạp, có thể gây chậm.

5.4 Secure Sockets Layer/Transport Layer Security (SSL/TLS) VPNs

• Mô tả: Sử dụng công nghệ tương tự như các trang web bảo mật, cho phép truy cập an toàn thông qua trình duyệt web.
• Mã hóa: Thường sử dụng AES với các độ dài khóa khác nhau.
• Ưu điểm: Dễ sử dụng, không cần phần mềm client.
• Nhược điểm: Giới hạn cho các ứng dụng dựa trên web, kiểm soát bảo mật ít.

5.5 Internet Key Exchange version 2 (IKEv2)

• Mô tả: Một giao thức đường hầm cung cấp tốc độ và bảo mật cao.
• Mã hóa: Thường được sử dụng với mã hóa AES.
• Ưu điểm: Tuyệt vời cho các thiết bị di động, kết nối lại nhanh chóng, bảo mật cao.
• Nhược điểm: Không được hỗ trợ rộng rãi, có thể bị chặn bởi tường lửa.

5.6 WireGuard VPN

• Mô tả: Một giao thức mới , nổi tiếng về sự đơn giản và tốc độ.
• Mã hóa: Sử dụng ChaCha20 để mã hóa và Poly1305 để xác thực.
• Ưu điểm: Nhanh, hiệu quả, sử dụng các kỹ thuật mã hóa hiện đại.
• Nhược điểm: Vẫn còn tương đối mới, chưa được hỗ trợ rộng rãi.

5.7 OpenVPN

• Mô tả: OpenVPN là một giao thức VPN mã nguồn mở, rất linh hoạt và bảo mật.
• Mã hóa: Sử dụng mã hóa AES-256 bit.
• Ưu điểm: Bảo mật cao, mã nguồn mở, hỗ trợ nhiều nền tảng.
• Nhược điểm: Cấu hình phức tạp hơn so với các giao thức khác.

5.8. Secure Socket Tunneling Protocol (SSTP)

• Mô tả: SSTP là một giao thức VPN do Microsoft phát triển, sử dụng SSL/TLS để bảo mật kết nối.
• Mã hóa: Sử dụng SSL/TLS với mã hóa AES.
• Ưu điểm: Bảo mật cao, dễ dàng vượt qua tường lửa.
• Nhược điểm: Chủ yếu hỗ trợ trên các hệ điều hành Windows, không phải mã nguồn mở.

6. Kết luận

Khả năng mã hóa dữ liệu, tạo kết nối an toàn qua các mạng công cộng và cung cấp quyền truy cập vào nội dung bị hạn chế đã biến VPN thành một phần không thể thiếu của cơ sở hạ tầng internet hiện đại. Hy vọng bài viết của mình đã giúp các bạn hiểu hơn về VPN.

Các bài viết liên quan bạn có thể tham khảo tại blog 200Lab:

• Proxy và Reverse Proxy là gì? Hướng dẫn sử dụng Proxy
• Bảo mật thông tin: Cách lưu trữ mật khẩu trong Database một cách an toàn
• CDN là gì? Các kiến thức cần biết về CDN
• Load Balancer: Chìa Khóa Cho Hiệu Suất Và Độ Tin Cậy