Đồ án Tìm hiểu Pfsense Firewall

“BACHKHOA-NPOWER” - HỆ THỐNG ĐÀO TẠO CHUYÊN GIA MẠNG QUỐC TẾ -----o0o----- ĐỀ TÀI HOÀN THÀNH MÔN HỌC “CompTIA Security + Certification” Tìm hiểu Pfsense Firewall Giảng viên hướng dẫn: Sinh viên: Lớp: CNC6 Tháng 4, 2011 Mục lục I. Giới thiệu Firewall pfSense Để bảo vệ cho hệ thống mạng bên trong thì chúng ta có nhiều giải pháp như sử dụng Router Cisco, dùng tường lửa của Microsoft như ISA…. Tuy nhiên những thành phần kể trên tương đối tốn kém. Vì vậy đối với người dùng không muốn tốn tiền nhưng lại muốn có một tường lửa bảo vệ hệ thống mạng bên trong (mạng nội bộ) khi mà chúng ta giao tiếp vối hệ thống mạng bên ngoài (Internet) thì PFSENSE là một giải pháp tiết kiệm và hiệu quả tương đối tốt nhất đối với người dùng. pfSense là một ứng dụng có chức năng định tuyến vào tường lửa mạnh và miễn phí, ứng dụng này sẽ cho phép bạn mở rộng mạng của mình mà không bị thỏa hiệp về sự bảo mật. Bẳt đầu vào năm 2004, khi m0n0wall mới bắt đầu chập chững– đây là một dự án bảo mật tập trung vào các hệ thống nhúng – pfSense đã có hơn 1 triệu download và được sử dụng để bảo vệ các mạng ở tất cả kích cỡ, từ các mạng gia đình đến các mạng lớn của của các công ty. Ứng dụng này có một cộng đồng phát triển rất tích cực và nhiều tính năng đang được bổ sung trong mỗi phát hành nhằm cải thiện hơn nữa tính bảo mật, sự ổn định và khả năng linh hoạt của nó Pfsense bao gồm nhiều tính năng mà bạn vẫn thấy trên các thiết bị tường lửa hoặc router thương mại, chẳng hạn như GUI trên nền Web tạo sự quản lý một cách dễ dàng. Trong khi đó phần mềm miễn phí này còn có nhiều tính năng ấn tượng đối với firewall/router miễn phí, tuy nhiên cũng có một số hạn chế. Pfsense hỗ trợ lọc bởi địa chỉ nguồn và địa chỉ đích, cổng nguồn hoặc cổng đích hay địa chỉ IP. Nó cũng hỗ trợ chính sách định tuyến và có thể hoạt động trong các chế độ bridge hoặc transparent, cho phép bạn chỉ cần đặt pfSense ở giữa các thiết bị mạng mà không cần đòi hỏi việc cấu hình bổ sung. pfSense cung cấp network address translation (NAT) và tính năng chuyển tiếp cổng, tuy nhiên ứng dụng này vẫn còn một số hạn chế với Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP), Generic Routing Encapsulation (GRE) và Session Initiation Protocol (SIP) khi sử dụng NAT. pfSense được dựa trên FreeBSD và giao thức Common Address Redundancy Protocol (CARP) của FreeBSD, cung cấp khả năng dự phòng bằng cách cho phép các quản trị viên nhóm hai hoặc nhiều tường lửa vào một nhóm tự động chuyển đổi dự phòng. Vì nó hỗ trợ nhiều kết nối mạng diện rộng (WAN) nên có thể thực hiện việc cân bằng tải. Tuy nhiên có một hạn chế với nó ở chỗ chỉ có thể thực hiện cân bằng lưu lượng phân phối giữa hai kết nối WAN và bạn không thể chỉ định được lưu lượng cho qua một kết nối. II. Cài đặt và cấu hình Pfsense 1. Cài đặt Pfsense Trên máy tính cài Pfsense chúng ta bỏ đĩa pfSense LiveCD Installer.. vào ổ CD/DVD để tiến hành cài đặt. Màn hình Welcom to FreeBSD! Chọn 99 để bắt đầu quá trình cài đặt Pfsense lên máy tính. Chọn Accept these settings để chấp nhận việc cài đặt Pfsense. Chọn Quick/Easy Install hoặc Custom Install để cài đặt vào ổ cứng Giao diện textmode pfsense sau khi cài xong 2.Cấu hình card mạng cho máy Pfsense Enter an Option : 1 và Chọn số 1 để bắt đầu thiết lập các Interface Do you want to setup VLANs now -> Chọn N Dựa vào địa chỉ MAC để phân biệt card mạng Internal và External Gõ le0 để thiết lập Interface LAN , le1 để thiết lập Interface WAN .Nếu máy có 2 card mạng WAN thì chọn thêm le2 để thiết lập Interface WAN2 Sau khi thiết lập đủ Interface thì bạn để trống và ấn Enter khi được hỏi “Enter the Optional …” Chọn Y để tiến hành quá trình thiết lập card mạng. Thông tin card mạng của pfsense sau khi được thiết lập 3. Đặt IP và thiết lập DHCP cấp phát vào bên trong mạng LAN Thiết lập IP cho card mạng LAN chọn 2 ,Nhập IP mà bạn muốn đặt và Enter the new LAN subnet bit count : 24 và Enter Chọn “Y” để thiết lập DHCP cấp phát IP cho các máy Client (Network Internal). Tạo dải IP cấp phát cho Client (Như trong hình từ 10.0.0.10 > 10.0.0.100 ) 4. Cấu hình Pfsense qua giao diện web - WebGUI Tại máy Client -> Vào trình duyệt và gõ vào IP internal của pfsense và đăng nhập băng tài khoản và mật khẩu mặc định : admin - pfsense Nhấn Next Khai báo DNS Server cho máy Pfsense -> Next. Chọn múi giờ cho pfsense > Next Trong giao diện WAN, có thể chọn giữa nhiều kết nối khác nhau như Static, Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP), Point-to-Point Protocol và PPPoE. Chọn kết nối thích hợp như được cấu hình bởi ISP của bạn. Cấu hình LAN hoàn toàn rất đơn giản. Nếu bạn chưa thực hiện thì trước khi cài đặt, bạn chỉ cần thiết lập địa chỉ IP. Thiết lập lại mật khẩu admin truy cập vào pfsense Giao diện cấu hình Pfsense trên nền web. 5. Cài đặt Packages Người dùng có nhu cầu thêm các chức năng mở rộng của chương trình cài đặt pfSense ,bạn có thể thêm các gói từ một lựa chọn các phần mềm Gói có thể được cài đặt bằng cách sử dụng Package Manager, nằm tại menu System. Package Manager sẽ hiển thị tất cả các gói có sẵn bao gồm một mô tả ngắn gọn về chức năng của nó. Để cài đặt một gói phần mềm, hãy nhấp vào "Add" biểu tượng trên bên phải của trang. Sau khi hoàn thành cài đặt , gói mới sẽ hiển thị trong "Installed packages" của pfSense Package Manager.Loại bỏ một Packages pfSense là tương đối dễ dàng. Từ quan điểm gói cài đặt, chọn "Hủy bỏ" biểu tượng từ phần bên phải của trang. Việc này sẽ khởi chạy trình cài đặt gói, mà sẽ hiển thị sự tiến bộ của việc loại bỏ gói. 5. Backup and Recovery Để Sao lưu hay khôi phục cấu hình pfsense vào Diagnostics/Backup/restore Việc sao lưu hay khôi phục cấu hình pfsense cũng tương đối dễ dàng. Bạn chỉ cần chọn khu vực cần sao lưu hay khôi phục cấu hình của Aliases, NAT, traffic shaper,PPTP Server,system… III. Một số ứng dụng và dịch vụ cơ bản của pfsense 1. Tính năng của pfsense firewall 1.1 pfSense Aliases Aliases có thể giúp bạn tiết kiệm một lượng lớn thời gian nếu bạn sử dụng chúng một cách chính xác Một Aliases ngắn cho phép bạn sử dụng cho một host ,cổng hoặc mạng có thể được sử dụng khi tạo các rules trong pfSense .Sử dụng Aliases sẽ giúp bạn cho phép bạn lưu trữ nhiều mục trong một nơi duy nhất có nghĩa là bạn không cần tạo ra nhiều rules cho nhóm các máy hoặc cổng Việc sửa đổi rules trở nên dẽ dàng hơn 1.2 NAT PfSense cung cấp network address translation (NAT) và tính năng chuyển tiếp cổng, tuy nhiên ứng dụng này vẫn còn một số hạn chế với Point-to-Point Tunneling Protocol (PPTP), Generic Routing Encapsulation (GRE) và Session Initiation Protocol (SIP) khi sử dụng NAT. Trong Firewall bạn cũng có thể cấu hình các thiết lập NAT nếu cần sử dụng cổng chuyển tiếp cho các dịch vụ hoặc cấu hình NAT tĩnh (1:1) cho các host cụ thể. Thiết lập mặc định của NAT cho các kết nối outbound là automatic/dynamic, tuy nhiên bạn có thể thay đổi kiểu manual nếu cần. 1.3 Firewall Rules Nơi lưu các rules (Luật) của Firewall. Để vào Rules của pfsense vào Firewall → Rules. Mặc định pfsense cho phép mọi trafic ra/vào hệ thống .Bạn phải tạo ra các rules để quản lí mạng bên trong firewall Để add rules mới nhấn vào biểu tương dấu Ví dụ: Tạo rules Cấm truy cập web sử dụng công 80 cho các máy LAN trong đó MayLan là tên Aliases .Sau khi tạo xong nhấn Save và Apply Changes 1.4 Firewall Schedules Các Firewall rules có thể được sắp xếp để nó có chỉ hoạt động vào các thời điểm nhất định trong ngày hoặc vào những ngày nhất định cụ thể hoặc các ngày trong tuần. Để tạo một Schedules mới vào Firewall > Schedules : Nhấn dấu + Ví dụ:Tạo lịch tên GioLamViec của tháng 12 Từ thứ hai đến thứ bẩy và thời gian từ 8 giờ đến 17 giờ Sau khi tạo xong nhấn Add Time Bên dưới sẽ hiện ra lịch chi tiết vừa thiết lập Xong nhấn Save 1.5 Traffic shaper Traffic Sharper giúp bạn theo dõi và quản lí băng thông mạng dễ dàng và hiệu quả hơn Traffic Shaping là phương pháp tối ưu hóa kết nối Internet. Nó tăng tối đa tốc độ trong khi đảm bảo tối thiểu thời gian trễ .Khi sử dụng những gói dữ liệu ACK được sắp xếp thứ tư ưu tiên trong đường truyền tải lên, điều này cho phép tiến trình tải về được tiếp tục với tốc độ tối đa. Cấu hình Traffic Sharper để quản lý băng thông Mở giao diện Web của Pfsense -> chọn Firewall -> Traffic Sharper Chọn Next Chọn Inside là Lan -> nhập vào tốc độ download của đường truyền Outside chọn Wan và nhập vào tốc độ Upload của đường truyềnChọn Next Hỗ trợ Voice IP > Next Chọn Next Hỗ trợ mạng ngang hàng như BitTorent , CuteMX, iMesh…. Hỗ trợ mạng chơi game như BattleNET , Xbox360 ,và một số game trực tuyến Quản lí băng thông của một số ứng dụng khác như Remote Service ,VPN, Messengers, Web,Mail , Miscellaneous 1.6 Virtual IPs Một Virtual IPs có thể sử dụng bất kỳ địa chỉ IP của pfSense, đó không phải là một địa chỉ IP chính. Trong các tình huống khác nhau, mỗi trong số đó có các tính năng riêng của nó. Virtual IP được sử dụng để cho phép pfSense đúng cách chuyển tiếp lưu lượng cho những việc như chuyển tiếp cổng NAT, NAT Outbound, và NAT 1:1. Họ cũng cho phép các tính năng như failover, và có thể cho phép các dịch vụ trên router để gắn kết với địa chỉ IP khác nhau. CARP  Có thể được sử dụng bởi các bức tường lửa chính nó để chạy các dịch vụ hoặc được chuyển tiếp Tạo ra lớp 2 traffic cho các VIP Có thể được sử dụng cho clustering (tường lửa và tường lửa chủ failover chế độ chờ) Các VIP đã được trong cùng một subnet IP của giao diện thực Sẽ trả lời ICMP ping nếu được phép theo các quy tắc tường lửa. Proxy ARP Không thể được sử dụng bởi các bức tường lửa chính nó, nhưng có thể được chuyển tiếp Tạo ra lớp 2 giao thông cho các VIP Các VIP có thể được trong một subnet khác với IP của giao diện thực Không trả lời gói tin ICMP ping. Khác Có thể được sử dụng nếu các tuyến đường cung cấp cho bạn VIP của bạn dù sao mà không cần thông báo lớp 2 Không thể được sử dụng bởi các bức tường lửa chính nó, nhưng có thể được chuyển tiếp Các VIP có thể được trong một subnet khác với các giao diện IP Không trả lời ICMP Ping. 2 .Một số dịch vụ của pfsense 2.1 Captive portal Captive portal là 1 tính năng thuộc dạng flexible, chỉ có trên các firewall thương mại lớn. Tính năng này giúp redirect trình duyệt của người dùng vào 1 trang web định sẵn, từ đó giúp chúng ta có thể quản lý được người dùng . Tính năng này tiên tiến hơn các kiểu đăng nhập như WPA, WPA2 ở chỗ người dùng sẽ thao tác trực tiếp với 1 trang web (http, https) chứ không phải là bảng đăng nhập khô khan như kiểu authentication WPA,WPA2. Tính năng captive portal nằm ở mục Services/captive portal Captive portal: Tinh chỉnh các chức năng của Captive Portal. Pass-though MAC: Các MAC address được cấu hình trong mục này sẽ được bỏ qua,không authentication. Allowed IP address: Các IP address được cấu hình sẽ không authentication. Users: Tạo local user để dùng kiểu authentication: local user File Manager: Upload trang quản lý của Captive portal lên pfsense. Enable captive portal: Đánh dấu chọn nếu muốn sử dụng captive portal. Maximum concurrent connections:Giới hạn các connection trên mỗi ip/user/mac Idle timeout:Nếu mỗi ip không còn truy cập mạng trong 1 thời gian xác định thì sẽ ngắt kết nối của ip/user/mac. Hard timeout: Giới hạn thời gian kết nối của mỗi ip/users/mac. Logout popup windows: Xuất hiện 1 popup thông báo cho ip/user/mac Redirect URL: Địa chỉ URL mà người dùng sẽ được direct tới sau khi đăng nhập MAC filtering: Đánh dấu vào nếu pfsense nằm trước router. Bởi vì pfsense quản lý kết nối theo MAC (mặc định). Mà khi dữ liệu qua Router sẽ bị thay đổi mac address nên nếu timeout thì toàn bộ người dùng sẽ mất kết nối. Authentication: Chọn kiểu chứng thực. Pfsense hỗ trợ 3 kiểu: No authentication: pfsense sẽ điều hướng người dùng tới 1 trang nhất định mà không chứng thực. Local user manager: pfsense hỗ trợ tạo user để chứng thực. Radius authentication: Chứng thực bằng radius server (Cần chỉ ra địa chỉ ip của radius, port, ...) Tạo trang index.htm có nội dung: Rồi chọn browse trong portal page content rồi up file này lên. Rồi bấm SAVE để lưu lại. Cuối cùng ta tạo user trong tab user của captive portal. 2.2 DHCP Server DHCP Server chỉnh cấu hình cho mạng TCP/IP bằng cách tự động gán các địa chỉ IP cho khách hàng khi họ vào mạng. Mặc dù có thể gán địa chỉ IP vĩnh viễn cho bất cứ máy tính nào trên mạng 2.3 Load Balancer Chức năng cân băng tải của pfsense có những đặc điểmƯu điểm- Miễn phí.- Có khả năng bổ sung thêm tính năng bằng gói dịch vụ cộng thêm.- Dễ cài đặt, cấu hình.Hạn chế- Phải trang bị thêm modem nếu không có sẵn.- Không được hỗ trợ từ nhà sản xuất như các thiết bị cân bằng tải khác.- Vẫn chưa có tính năng lọc URL như các thiết bị thương mại.- Đòi hỏi người sử dụng phải có kiến thức cơ bản về mạng để cấu hình. Để cấu hình load balancing vào Services -> Load Balancer Ấn vào nút để thêm Pool Cấu hình như sau:Name: LoadBalancerType: GatewayBehavior : Load BalancingMonitor IP: Chọn monitor IP của gateway interface nào thì phần chọn Interface name tương ứng , ấn vào add to pool . Save lại và ấn Apply Change Sang tab LAN, Ấn vào dấu + để thêm ruleAction chọn PassProtocol chọn anyGateway: chọn LoadBalancer Save và Apply Rule Để kiểm tra vào Status / Load Balancer Hai đường truyền đều Online Khi một đường truyền Offline 3. VPN trên Pfsense VPN là một mạng riêng sử dụng hệ thống mạng công cộng (thường là Internet) để kết nối các địa điểm hoặc người sử dụng từ xa với một mạng LAN ở trụ sở trung tâm. Thay vì dùng kết nối thật khá phức tạp như đường dây thuê bao số, VPN tạo ra các liên kết ảo được truyền qua Internet giữa mạng riêng của một tổ chức với địa điểm hoặc người sử dụng ở xa 3.1 VPN PPTP Để sử dụng chức năng này bạn vào VPN / PPTP Chọn Enable PPTP server để bật tính năng VPN Server address : Địa chỉ server mà client sẽ kết nối vào Remote address range :Dải địa chỉ IP sẽ cấp khi VPN Client kết nối RADIUS : Chứng thực qua RADIUS Chọn Save và chuyển qua tab User để tạo tài khoản Sau khi tạo xong user ,bạn vào Firewall Rules Tạo Rules cho phép VPN client truy cập vào mạng Trên VPN Client ,trong Network Connections chọn Create a new connection Chọn Conect to the network at my workplace > Next Chọn Virtual Provate Network connection > Next Điền tên cho kết nối VPN > Next Điền địa chỉ IP của VPN Server > Next Điền tài khoản và mật khẩu và nhấn Connect 3.2 OpenVPN Site to Site Tạo Share key cho pfsense Vào Diagnostics > Command: Tại Execute Shell command chạy lệnh : openvpn --genkey --secret /dev/stdout và nhấn Execute Để tạo kết nối Site to site vào VPN / OpenVPN Tại Tab Server nhấn Protocol : Giao thức sử dụng cho VPN Dynamic IP: Cho phép Client kết nối bằng IP động được cấp phát bởi DHCP Server Local Port: Cổng OpenVPN server sẽ lắng nghe.Mặc định là cổng 1194 Address pool: Địa chỉ pfsense sẽ cấp phát cho Client. Remote network: Khai báo mạng mà pfsense sẽ kết nối đến Cryptography: Lựa chọn phương thức mã hóa Authentication method: Shared Key Shared key: Nhập Shared Key của pfsense LZO compression : Nén gói tin khi chuyển dữ liệu sử dụng LZO Chọn Save Tạo rules cho phép kết nối OpenVPN trên WAN Trên pfsense2 Vào VPN/OpenVPN chọn Tab Client nhấn Protocol : Giao thức mà server sử dụng cho VPNServer Address : Địa chỉ của Server OpenVPNServer port : Cổng kết nối cho các thiết lập VPN trên pfSense1Interface IP : Địa chỉ IP mà server sẽ gán cho ClientRemote network:Dải IP Internal của pfsense1 Lựa chọn phương thức mã hóa và điền Shared key của pfsense1 vào và nhấn Save III. Triển khai mô hình mạng Font-BackEnd Mô hình mạng Font/BackEnd giúp hệ thống mạng chống lại các đợt tấn công của hacker giúp bảo vệ dữ liệu trong Local an toàn và dễ dang quản lí các traffic trong mạng LAN. Mô hình này tuy là có độ an toàn cao nhưng bù lại chi phí đầu tư cho nó rất tốn kém. Yêu cầu mô hình mạng Front-Backend Cấu hình dịch vụ Load Balancer cho WAN1 và WAN2 Public Web Server Cho phép máy XP ra ngoài Internet Cấu hình dịch vụ Load Balancer Trên Pfsense1 vào Service / Load Balancer Nhấn để bắt đầu cấu hình Name : LoadBalancer Type : Gateway Behavior : Load Balancing Monitor IP và Interface Name phải chọn tương tự nhau Ví dụ : WAN2’s Gateway thì chọn WAN2 và nhấn Add to pool Chọn Save Vào Status / Load Balancer để xem trạng thái của dịch vụ Public WebServer Trên Pfsense 1 vào Firewall / NAT: Port Forward Nhấn để thêm NAT rules External address : Chon Interface address ,nếu bạn muons vào web trong mạng LAN ,bạn có chon any Protocol : TCP External Port range : HTTP NAT IP : Địa chỉ của Web Server Chọn Auto-add a firewall rule to permit traffic through this NAT rule > Save Cho phép máy XP2 ra ngoài Internet Trên pfsense 1 vào Firewall / Aliases Tạo Aliase mới với tên là Pfsense2 Tạo rule cho phép Pfsense 2 ra ngoài Internet Action : Pass Interface: LAN Protocol : any Source : Single host or ailas > Pfsense2 Destination : any Gateway : default Trên máy Pfsense 2 tạo rules cho phép các máy trong mạng LAN có thể duyệt web Action : Pass Interface : LAN Protocol : TCP Source : Lan subnet Destination : any Destination port range : HTTP Chọn save và kiểm tra IV. Nhận xét Để bảo vệ cho hệ thống mạng bên trong thì chúng ta có nhiều giải pháp như sử dụng Router Cisco, dùng tường lửa của Microsoft như ISA…. Tuy nhiên những thành phần kể trên tương đối tốn kém. Vì vậy đối với người dùng không muốn tốn tiền nhưng lại muốn có một tường lửa bảo vệ hệ thống mạng bên trong (mạng nội bộ) khi mà chúng ta giao tiếp vối hệ thống mạng bên ngoài (Internet) thì Pfsense là một giải pháp tiết kiệm và hiệu quả tương đối tốt nhất đối với người dùng. Đặc điểm cũng khá quan trọng là cấu hình để cài đặt và sử dụng phần mềm Pfsense không đòi hỏi phải cao như những phần mềm mới hiện nay. Chúng ta chỉ cần một máy tính P3, Ram 128, HDD 1GB thì cũng đủ để dựng nên một tường lửa Pfsense bảo vệ mạng bện trong. pfSense là một ứng dụng có chức năng định tuyến vào tường lửa mạnh và ứng dụng này sẽ cho phép bạn mở rộng mạng của mình mà không bị thỏa hiệp về sự bảo mật.Phần mềm được thiết kế nhỏ gọn, dễ dàng cấu hình thông qua giao diện web và đặc biệt là có khả năng cài đặt thêm gói dịch vụ để mở rộng tính năng. Tường lửa pfSense có thể đáp ứng được một mạng doanh nghiệp nhỏ và nó cũng dễ dàng trong quản lý và cung cấp nhiều tính năng để như trong các sản phẩm thương mại. Mặc dù vậy một số tính năng đã được sử dụng trong các doanh nghiệp lớn vẫn còn nhiều hạn chế, chính vì vậy tôi không khuyên các bạn sử dụng trong môi trường lớn như vậy. Với cộng đồng phát triển tích cực của ứng dụng này, dự án nên giải quyết các vấn đề này đó như các tính năng mới được bổ sung. Bạn hoàn toàn có thể bổ sung pfSense vào danh sách các giải pháp firewall/router mạng đang phát triển, giá thành thấp hoặc miễn phí.