شبکههای کامپیوتری در سیسکو و بسیاری از سازمانها بر اساس مدل سه لایه (Three-Layer) طراحی میشوند که شامل Access Layer، Distribution Layer و Core Layer است. همچنین DMZ (Demilitarized Zone) نیز برای امنیت شبکه مورد استفاده قرار میگیرد. بیایید به هر لایه به تفصیل نگاه کنیم:
1. Access Layer (لایه دسترسی):
-- این لایه به عنوان لایه ارتباطی نزدیکترین به کلاینتها (مثل کامپیوترها و دستگاههای مختلف) عمل میکند.
-- وظیفه اصلی این لایه ارائه سرویسهای شبکه به کلاینتها و جلب ترافیک از آنها به سایر لایهها است.
-- این لایه معمولاً از سوئیچها و وایرلس آکسس پوینتها تشکیل میشود.
2. Distribution Layer (لایه توزیع):
-- این لایه به عنوان واسط بین لایه دسترسی و لایه مرکزی (یا هسته) عمل میکند.
-- وظیفه مهم این لایه مدیریت ترافیک، ایجاد آگرگیها و ایجاد خدمات مشترک است.
-- این لایه شامل سوئیچها، روترها و ممکن است فایروالها را نیز شامل شود.
3. Core Layer (لایه مرکزی یا هسته):
-- این لایه به عنوان اصلیترین لایه شبکه عمل میکند و ارتباط بین تمام دستگاهها را فراهم میکند.
-- وظیفه اصلی این لایه ارسال ترافیک با سرعت بالا و بدون تاخیر است.
-- در این لایه از سوئیچها با سرعت بالا و فنآوریهای مطابق با شبکههای مدرن استفاده میشود.
4. DMZ (Demilitarized Zone):
-- این ناحیه به عنوان یک منطقه میانی بین شبکه داخلی و شبکه خارجی یا اینترنت استفاده میشود.
-- وظیفه اصلی DMZ ایجاد لایهای از امنیت برای سرویسهای ارتباطی با دنیای خارج از شبکه داخلی (مانند وب سرورها) است.
این توضیحات به صورت مختصر و عمومی ارائه شدند. در واقعیت، طراحی شبکه بسیار پیچیده است و نیازمند شناخت عمیق از نیازهای سازمانی و فنی میباشد. همچنین، امنیت شبکه و ایجاد DMZ نیز متکی به استراتژیها و تکنولوژیهای مورد استفاده است.
برای ایجاد یک سیستم امنیتی ژرف (Deep Defense) در تمام لایههای شبکه، باید نکات فنی و استراتژیهای مختلفی را در نظر گرفت. این نکات به شرح زیر هستند:
1. لایه دسترسی (Access Layer):
-- استفاده از سوئیچها با توانایی ویژه در تشخیص و محدود کردن دسترسیها به دستگاهها. این تکنولوژی به نام Port Security و تشخیص MAC Address ها استفاده میشود.
-- راهاندازی قوانین فایروال در سوئیچها برای محدودسازی ترافیک به یک پورت خاص و کنترل ورود و خروج بستر شبکه.
2. لایه توزیع (Distribution Layer):
-- استفاده از روترها و فایروالها برای مانیتورینگ و کنترل ترافیک بین لایهها.
-- اعمال تکنیکهای QoS (Quality of Service) برای اولویتبندی ترافیک و اطمینان از کیفیت خدمات حساس به تاخیر مثل تماس تصویری یا صدا.
3. لایه مرکزی (Core Layer):
-- افزایش امنیت در این لایه با استفاده از تکنیکهای VLAN Segmentation (جدا کردن ترافیک با استفاده از VLAN) و توپولوژیهای متعدد.
-- استفاده از تکنیکهای بالابردن تحمل به اشتباه مثل HSRP (Hot Standby Router Protocol) برای افزایش قابلیت اطمینان شبکه.
4. DMZ (Demilitarized Zone):
-- جدا سازی سرورهای DMZ از شبکه داخلی با استفاده از فایروالها و VLANها.
-- راهاندازی IDS (Intrusion Detection System) یا IPS (Intrusion Prevention System) برای تشخیص و جلوگیری از حملات.
5. تحقیق و بهروزرسانی مداوم:
-- مداومت در تحقیق در مورد تهدیدات و آسیبپذیریهای جدید و بهروزرسانی تنظیمات و تجهیزات شبکه بهصورت مداوم.
-- اعمال بهروزرسانیهای امنیتی به دستگاهها و نرمافزارها برای جلوگیری از آسیبپذیریهای جدید.
6. آموزش و آگاهی پرسنل:
-- آموزش مداوم کارکنان در مورد تهدیدات امنیتی و روشهای مقابله با آنها.
-- ایجاد فرهنگ امنیتی در سازمان تا کارکنان بتوانند به عنوان یک لایه امنیتی افقی عمل کنند.
7. مانیتورینگ و لاگگیری (Logging):
-- رصد و ثبت فعالیتهای شبکه با لاگهای دقیق و نظارت دائمی بر ترافیک.
-- استفاده از SIEM (Security Information and Event Management) برای تحلیل لاگها و تشخیص تهدیدات.
این نکات فنی به عنوان یک راهنما برای ایجاد سیستم امنیتی ژرف در تمام لایههای شبکه میتوانند مفید باشند. با این حال، هر سازمان ممکن است نیازهای خود را داشته باشد و باید استراتژی امنیتی خود را بر اساس آنها ایجاد کند.
تشریح فنی دقیق در هر یک از لایهها و موارد امنیتی در شبکه به صورت جزئیتهای بیشتر از آنچه در پیشینی گفته شد به شرح زیر است:
1. لایه دسترسی (Access Layer):
-- استفاده از تکنیک Port Security برای محدودسازی دسترسی به پورتهای سوئیچها به دستگاهها مثل کامپیوترها. این تکنیک اجازه میدهد تا تعداد معینی از دستگاهها به یک پورت دسترسی داشته باشند.
-- تشخیص دستگاههای ناشناخته با استفاده از تکنولوژی DHCP Snooping و Dynamic ARP Inspection. این تکنیکها جلوی حملاتی مثل ARP Spoofing را میگیرند.
-- استفاده از تکنیکی به نام Private VLAN برای جلوگیری از ارتباط مستقیم بین دستگاهها در همان VLAN و جلوگیری از اسکنهای شبکه.
2. لایه توزیع (Distribution Layer):
-- تنظیمات فایروال بر روی روترها به منظور مدیریت و کنترل ترافیک. این میتواند شامل ACL (Access Control Lists) برای محدود کردن ترافیک و NAT (Network Address Translation) برای مخفی کردن آدرسهای IP داخلی باشد.
-- تنظیم QoS برای تحسین ترافیک حساس به تاخیر، مانند VoIP و ویدئوکنفرانس. این شامل اولویتبندی ترافیک و تخصیص منابع شبکه برای ترافیک مهم است.
-- بهروزرسانی پروتکلها و نرمافزارها در این لایه به منظور رفع آسیبپذیریها.
3. لایه مرکزی (Core Layer):
-- استفاده از تکنولوژیهای EtherChannel یا Port Aggregation برای افزایش پهنای باند و توپولوژیهای متعدد برای افزایش امنیت.
-- راهاندازی تکنیکهای HSRP یا VRRP برای ایجاد بالابردن تحمل به اشتباه. این تکنیکها به اصطلاح "سرورهای مجازی" را ایجاد میکنند که اگر یک دستگاه خراب شود، دیگری به صورت خودکار جایگزین میشود.
-- جلوگیری از تهدیدات امنیتی با استفاده از دیوارهای آتش و IPS در این لایه.
4. DMZ (Demilitarized Zone):
-- ایجاد سرورهای DMZ در یک VLAN جداگانه از VLAN شبکه داخلی و VLAN شبکه خارجی.
-- تنظیمات فایروال بر روی دستگاههای DMZ برای کنترل دقیق دسترسی به سرویسها و ترافیکهای مجاز و نامجاز.
-- نصب IDS یا IPS در DMZ برای تشخیص و جلوگیری از تهدیدات و حملات خارجی.
5. تحقیق و بهروزرسانی مداوم:
-- استفاده از شناخت تهدیدات جدید و بهروزرسانی تنظیمات امنیتی شبکه و دستگاهها به منظور مقابله با تهدیدات جدید.
-- بهروزرسانی نرمافزارها و پچها به منظور رفع آسیبپذیریها.
6. آموزش و آگاهی پرسنل:
-- آموزش مداوم کارکنان در مورد تهدیدات امنیتی و روشهای عملکرد امنیتی.
-- آموزش موظفیان در مورد تشخیص فعالیتهای غیرعادی و گزارش دادن در صورت مشاهده تهدیدات.
7. مانیتورینگ و لاگگیری (Logging):
-- استفاده از سیستمهای SIEM برای تحلیل لاگها و تشخیص تهدیدات امنیتی.
-- نظارت فعال بر ترافیک شبکه با استفاده از نرمافزارهای مانیتورینگ شبکه.
همه این نکات و تکنیکها بهصورت جامع و ترکیبی میتوانند به ایجاد یک سیستم امنیتی ژرف در تمام لایههای شبکه کمک کنند. این امر اطمینان از حفاظت از اطلاعات حساس و پیشگیری از حملات امنیتی را تضمین میکند.
به منظور طراحی و پیادهسازی شبکههای کامپیوتری در نواحی و لایههای مختلف، از تکنولوژیها و تنظیمات مختلفی استفاده میشود. در ادامه، تشریح دقیق فنی را برای هر ناحیه و لایه ارائه میدهم:
1. لایه دسترسی (Access Layer):
-- سوئیچها:
استفاده از سوئیچهای لایه دسترسی با تواناییهای پیشرفته برای اجازه دسترسی به دستگاهها. تنظیمات برای Port Security اعمال میشود تا تعداد معینی از دستگاهها به یک پورت دسترسی داشته باشند. همچنین، تکنیکهای DHCP Snooping و Dynamic ARP Inspection را برای جلوگیری از حملات ARP Spoofing فعال میکنیم.
-- VLAN (Virtual LAN):
ایجاد VLAN برای جدا کردن دستگاهها و دسترسیهای شبکه به دستگاههای مشابه. این اجازه را میدهد که دستگاههای مختلف در یک لایه دسترسی با یکدیگر ارتباط برقرار نکنند.
2. لایه توزیع (Distribution Layer):
-- روترها و لایه 3 سوئیچها:
استفاده از روترها و لایه 3 سوئیچها برای مانیتورینگ و کنترل ترافیک بین لایهها. این اجازه میدهد تا ACL برای کنترل دقیق دسترسی به سرویسها و ترافیکها اعمال شود. همچنین، تنظیم NAT برای مخفی کردن آدرسهای IP داخلی.
-- QoS (Quality of Service):
اعمال تکنیکهای QoS برای اولویتبندی ترافیک. این تکنیکها شامل اختصاص باندپهنای بیشتر به ترافیک مهم و کاهش تاخیر برای ترافیک حساس به تاخیر مثل VoIP است.
3. لایه مرکزی (Core Layer):
-- معماری توپولوژی:
استفاده از توپولوژیهای متعدد و ایجاد ترکیبهای مختلف از تکنولوژیهای توپولوژی برای افزایش امنیت. این ممکن است شامل استفاده از توپولوژیهای مانند توپولوژی هسته
--لبه (Core-Edge) یا توپولوژی هسته
--هسته (Core-Core) باشد.
-- استفاده از دیوارههای آتش (Firewalls):
نصب دیوارههای آتش برای جلوگیری از تهدیدات امنیتی در لایه مرکزی. این دیوارهها باید بهروزرسانی شوند و دسترسی به سرویسها و ترافیک مدیریت شود.
4. DMZ (Demilitarized Zone):
-- ایجاد VLAN:
ایجاد یک VLAN جداگانه برای سرورهای DMZ به منظور جدا سازی از دستگاههای داخلی و دستگاههای خارجی. این VLAN باید بوسیله دیوارههای آتش محافظت شود.
-- دیوارههای آتش و IPS/IDS:
نصب دیوارههای آتش (Firewalls) برای کنترل دقیق دسترسی به سرورهای DMZ و نیز نصب سیستمهای تشخیص نفوذ (IDS/IPS) به منظور تشخیص و جلوگیری از حملات.
-- تنظیمات سرویسها:
تنظیم دقیق سرویسها بر روی سرورهای DMZ و اعمال اصول امنیتی مانند Least Privilege (اختیار حداقلی) برای کاهش آسیبپذیریها.
این توصیفات تشریح دقیق فنی برای هر لایه و ناحیه از یک شبکه کامپیوتری را فراهم میکنند. با اجرای این تنظیمات و تکنیکها، میتوان اطمینان حاصل کرد که شبکه امنیتی مطلوب را ارائه میدهد.
استفاده از تجهیزات در هر لایه و ناحیه از شبکه بستگی به اندازه و نوع شبکه، نیازهای سازمانی، و اهداف امنیتی دارد. در ادامه، تجهیزات رایج در هر لایه و ناحیه به همراه دلایل فنی برای انتخاب آنها تشریح شدهاند:
لایه دسترسی (Access Layer):
-- سوئیچها (Switches):
سوئیچها در این لایه برای اتصال دستگاههای کاربری به شبکه استفاده میشوند. سوئیچها به عنوان تجهیزات لایه دسترسی از آنجا که دستگاهها در این لایه متصل میشوند، انتخاب عالی هستند. سوئیچها از پورتهای اترنت برای اتصال دستگاهها به شبکه استفاده میکنند و امکان کنترل دسترسی (Port Security) را فراهم میکنند.
لایه توزیع (Distribution Layer):
-- روترها (Routers):
در این لایه از روترها برای مسیریابی و کنترل ترافیک بین شبکهها و VLANها استفاده میشود. روترها از توانایی مدیریت ترافیک و ایجاد ACL برای کنترل دسترسی به شبکهها استفاده میکنند. همچنین، تنظیم NAT برای مخفی کردن آدرسهای IP داخلی از یک سمت شبکه خارجی انجام میشود.
-- سوئیچهای لایه 3 (Layer 3 Switches):
برای تسهیل مسیریابی درون شبکه در لایه توزیع از سوئیچهای لایه 3 استفاده میشود. این تجهیزات توانایی مسیریابی را دارند و به عنوان یک جایگزین قوی به روترها عمل میکنند.
لایه مرکزی (Core Layer):
-- روترها (Routers):
در لایه مرکزی، از روترها برای مسیریابی ترافیک به سرعت بالا و بدون تاخیر به مناطق مختلف شبکه استفاده میشود. این روترها به عنوان مسیریابیهای اصلی شبکه عمل میکنند و مسئول ارسال ترافیک به صورت کارآمد به مقصد مورد نظر هستند.
-- سوئیچهای لایه 3 (Layer 3 Switches):
سوئیچهای لایه 3 نیز میتوانند در لایه مرکزی برای مسیریابی ترافیک با سرعت بالا استفاده شوند. DMZ (Demilitarized Zone):
-- سرورها:
در ناحیه DMZ، از سرورها برای ارائه خدمات به شبکه خارجی استفاده میشود. این شامل وبسرورها، سرورهای پست الکترونیک و سایر سرویسهای ارتباطی میشود.
-- دیوارههای آتش (Firewalls):
برای ایجاد لایههای امنیتی در ناحیه DMZ از دیوارههای آتش استفاده میشود. این دیوارهها مسئول کنترل دسترسی به سرویسها و جلوگیری از ترافیک نامجاز از شبکه خارجی به داخل است.
-- IDS/IPS (Intrusion Detection and Prevention Systems):
سیستمهای تشخیص نفوذ و جلوگیری از نفوذ نصب میشوند تا حملات و تهدیدات را تشخیص دهند و اقدامات احتیاطی را انجام دهند.
همچنین، مهم است که هر تجهیزات از سازمانی معتبر و از نظر امنیتی بهروز باشند و تنظیمات امنیتی مناسبی برای آنها اعمال شود تا مخاطرات امنیتی حداقل باشند.
علاوه بر تجهیزات و لایهها، در طراحی شبکههای کامپیوتری باید موارد دیگری نیز رعایت شوند. این موارد عبارتند از:
1. قابلیت تحمل به خطا (Fault Tolerance):
برای افزایش قابلیت اطمینان شبکه، باید از تکنیکهای تحمل به خطا مانند استفاده از تجهیزات بکاپ (Redundancy) و تکنولوژیهای HSRP/VRRP استفاده کنید. این امر از شبکه در مواجهه با خرابی یا قطعی بدون قطعی خدمات مهم را ارائه میدهد.
2. پهنای باند کافی (Adequate Bandwidth):
برای جلوگیری از ترافیک آسیبزننده و توازن بار، باید پهنای باند کافی در تمام لایهها و لینکها فراهم کنید. توجه به نیازهای ترافیک در طراحی شبکه ضرور است.
3. مدیریت ترافیک (Traffic Management):
استفاده از تکنولوژیهای مدیریت ترافیک مثل QoS (Quality of Service) برای اولویتبندی ترافیک و تخصیص منابع به ترافیکهای مهم مانند VoIP یا ترافیک اینترنتی.
4. تهدیدات امنیتی (Security Threats):
باید استراتژی امنیتی مناسبی داشته باشید تا از تهدیدات امنیتی مانند حملات DDoS، نفوذ ناشناخته، و حملات امنیتی مختلف محافظت کنید.
5. مدیریت (Management):
استفاده از سیستمها و ابزارهای مدیریت شبکه برای مانیتورینگ و رصد ترافیک و دستگاهها، بهروزرسانیها، و دیگر وظایف مدیریتی.
6. سازماندهی IPها (IP Addressing):
انتخاب دقیق و منطقی IPها و زیرشبکهها به منظور کاهش اشکالات ادرسدهی و کارآیی بهتر.
7. استانداردهای (Standards):
رعایت استانداردهای صنعتی در طراحی و پیادهسازی شبکه برای تداوم و توسعه آسان تر.
8. توانایی مقیاسپذیری (Scalability):
باید از افزایش مقیاسپذیری شبکه در آینده با رشد سازمان برای جلوگیری از تغییرات بزرگ و هزینهبری پیشگیری کرد.
9. آموزش و اطلاعرسانی (Training and Awareness):
آموزش کارکنان در مورد اصول امنیتی و نحوه عملکرد در مواجهه با تهدیدات امنیتی.
10. مداومت و نگهداری (Continuity and Maintenance):
تعیین و اجرای استراتژیها برای پشتیبانی و نگهداری مداوم شبکه.
با رعایت این موارد، میتوانید یک شبکه کامپیوتری مقاوم، امن، و کارآمد ایجاد کنید که با نیازهای سازمان شما هماهنگ باشد.
در طراحی شبکه، ایجاد امنیت یک الزام بسیار حیاتی است. برخی از موارد که در ادامه به تفصیل تشریح نشده بودند و باعث ایجاد امنیت در شبکه میشوند، به شرح زیر هستند:
1. تنظیمات امنیتی در دستگاهها (Device Security):
-- استفاده از رمزنگاری برای دادهها و ارتباطات دستگاهها.
-- اجرای مدیریت دستگاهها از طریق راهکارهای مورد اعتماد و احراز هویت قوی برای کاربران و دستگاهها.
2. آموزش و آگاهی کارکنان (Training and Awareness):
-- آموزش کارکنان در مورد تهدیدات امنیتی و رفتارهای امنیتی.
-- افزایش آگاهی کارکنان در مورد پیشرفتهای تهدیدات امنیتی و راهکارهای جدید.
3. نظارت و مانیتورینگ (Monitoring and Logging):
-- رصد و نظارت فعال بر ترافیک شبکه با استفاده از سیستمهای مانیتورینگ.
-- ثبت لاگها (logs) برای پیگیری و تحلیل ترافیک و رخدادهای امنیتی.
4. مدیریت هویت (Identity Management):
-- استفاده از سیستمهای مدیریت هویت برای کنترل دسترسی کاربران به منابع و سرویسهای شبکه.
-- اعمال اصول امنیتی مدیریت هویت مانند احراز هویت دو عاملی.
5. جلوگیری از نفوذ (Intrusion Prevention):
-- استفاده از سیستمهای جلوگیری از نفوذ (IPS) برای تشخیص و جلوگیری از تهدیدات امنیتی فوری.
-- ایجاد یک سیاست جامع برای پاسخ به تهدیدات امنیتی.
6. تهیه نسخهپشتیبان (Backup):
-- تهیه نسخهپشتیبان از دادهها و تنظیمات به منظور برخورداری از قابلیت بازیابی در صورت فاجعه یا حملات امنیتی.
7. توسعه راهکارهای حمله (Security Response):
-- توسعه و اجرای راهکارهای واکنش به حملات، از جمله طراحی و تست نقشه حمله (Penetration Testing) و مکانیزمهای پاسخ به حملات امنیتی.
8. مدیریت دسترسی (Access Management):
-- مدیریت دقیق دسترسی کاربران به منابع شبکه و سرویسها با توجه به سطح دسترسی مورد نیاز.
9. پچ و بهروزرسانی (Patch and Update Management):
-- بهروزرسانی دائمی نرمافزارها و تجهیزات به منظور رفع آسیبپذیریها و بهروزنگه داشتن امنیت شبکه.
10. تعهد به امنیت (Security Commitment):
-- تعهد سازمان به امنیت و رفع تهدیدات و حملات امنیتی با تمرکز بر اهمیت امنیت اطلاعات و خدمات. با رعایت این الزامات و راهکارهای امنیتی، میتوان از یک شبکه کامپیوتری محافظت شده در مقابل تهدیدات امنیتی اطمینان حاصل کرد.
در طراحی لایهها و ناحیههای شبکه، از مهندسی IP، MAC، QoS، Type of Service، Fault Tolerance، Redundancy، DHCP، و DNS به عنوان عناصر کلیدی برای ایجاد یک شبکه کامپیوتری کارآمد و امن استفاده میشود. در ادامه تشریح فنی این عناصر در طراحی شبکه آمده است:
1. مهندسی IP (IP Engineering):
-- انتخاب دقیق رنج آدرسدهی IP برای شبکه.
-- تجزیه و تحلیل نیازهای IP و زیرشبکهبندی مناسب.
-- اعمال استراتژیهای مسیریابی و VLANها به منظور بهینهسازی ترافیک شبکه.
2. مهندسی MAC (MAC Address Engineering):
-- مدیریت و کنترل آدرسهای MAC دستگاهها.
-- اجرای سیاستهای امنیتی مبتنی بر دسترسی MAC به شبکه.
3. QoS (Quality of Service):
-- تعیین ترتیب اولویت ترافیک شبکه بر اساس نیازهای سازمان.
-- پیکربندی تجهیزات شبکه برای اعمال QoS و اولویتبندی ترافیک.
4. Type of Service (ToS):
-- تعیین و اعمال فیلدهای Type of Service در هدرهای IP برای اولویتبندی ترافیک و کنترل کیفیت خدمات.
5. Fault Tolerance (تحمل خطا):
-- ایجاد تکنیکها برای تشخیص و پاسخ به خرابیهای شبکه.
-- استفاده از پروتکلها و تجهیزات قادر به توزیع بار (Load Balancing) و فراهم کردن توانایی تحمل به خطا.
6. Redundancy (بکاپ):
-- استفاده از تجهیزات دوگانه برای افزایش قابلیت تحمل به خطا و اطمینان شبکه.
-- اجرای پروتکلهای بکاپ و توزیع بار بر روی تجهیزات برای توازن بار.
7. DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol):
-- نصب و پیکربندی سرورهای DHCP برای تخصیص دینامیک آدرسهای IP به دستگاهها.
-- تعیین نطاقهای IP، تنظیمات، و مدیریت خودکار پارامترهای شبکه.
8. DNS (Domain Name System):
-- ایجاد و مدیریت سرورهای DNS برای ترجمه نامهای دامنه به آدرسهای IP.
-- تعیین دامنههای معتبر و رصد تغییرات در DNS برای اطمینان از تعمیرات و بهروزرسانیها. به کمک این عناصر و تنظیمات فنی مناسب، شبکهها به خوبی مقیاسپذیر، امن، و عملکردی برتر را ارائه خواهند داد.