Что такое VPN-туннель

В нашей технологически развивающейся эпохе, где все больше информации передается через сети, чаще возникает угроза утечки данных. Поэтому важно обеспечить безопасную передачу информации между двумя и более сетевыми узлами. 

Рабочий способ — использовать технологию VPN-туннелирования, которая позволяет установить инкапсулированное сетевое соединение между двумя сетевыми узлами. В этой статье рассмотрим, что такое VPN-туннели, как они работают, а также — какие есть виды туннелирования.

Что такое VPN-туннель

VPN-туннель — это сетевое соединение для безопасной передачи информации между двумя или более удаленными узлами в интернете.

Когда пользователь подключается к VPN-туннелю, все сетевое взаимодействие происходит внутри него, что позволяет создать безопасный канал для обмена данными между удаленными узлами.

Как работает VPN-туннель

Внутри VPN-туннеля данные упаковываются в специальные пакеты и передаются по защищенному каналу, как если бы они перемещались через физическое соединение, например, с помощью Ethernet. Это делает невозможным просмотр и изменение данных при передаче между устройствами. То есть в процессе работы пакеты шифруются, чтобы исключить нелегитимный доступ со стороны злоумышленников. 

Есть несколько протоколов туннелирования (например, GRE, ICMP или IP in IP), которые можно использовать для настройки VPN-туннелей. Выбор конкретного зависит от цели, ваших требований к стойкости шифрования и вычислительной сложности.

Кроме того, VPN-туннель может работать в нескольких режимах — «передача данных между двумя сетями» и «защита удаленного доступа к внутренним ресурсам сети».

Передача данных между двумя сетями

Этот режим используют для соединения локальных сетей между собой через интернет. Такой подход может быть полезен для организации связности между филиалами компании. При этом каждый конец туннеля должен быть настроен для подключения к определенной сети.

Защита удаленного доступа к внутренним ресурсам сети

Этот режим подходит для создания безопасного и шифрованного канала между отдельным устройством — как правило, компьютером или телефоном — и внутренней сетью, к которой обычно нет прямого доступа. Такой подход может быть полезен для удаленной работы, когда сотрудникам нужен доступ к внутренним ресурсам компании, или для подключения к домашней сети из разных мест. В этом режиме удаленный клиент должен быть настроен для подключения к сети через VPN-туннель.

Виды туннелирования VPN

Существует несколько видов туннелирования VPN, каждый из которых выполняет определенные функции в защите данных и настройке соединения:

• Раздельное туннелирование. Метод, при котором VPN-туннель создается только для определенных сетевых соединений, в то время как другие остаются открытыми. Позволяет экономить на пропускной способности сети путем исключения передачи трафика. Однако это менее безопасный метод: информация, которая передается через обычное подключение к интернету, может быть украдена.
• Полное туннелирование. Метод, при котором весь сетевой трафик проходит через VPN-туннель. Этот метод обеспечивает большую степень безопасности, поскольку вся передаваемая информация защищена от внешних угроз. Однако может замедлить скорость соединения и использовать большую пропускную способность сети, чем раздельное туннелирование.

Выбор между раздельным и полным туннелированием зависит от нескольких факторов, включая уровень безопасности, необходимость регулирования пропускной способности сети и ее общую производительность. Если безопасность данных в приоритете, предпочтительнее использовать полное туннелирование. Если же необходимо сохранить пропускную способность сети и обеспечить безопасность некоторых соединений, лучшим выбором станет раздельное туннелирование.

Шифрование и безопасность

Когда речь заходит о шифровании в VPN, важно различать алгоритмы шифрования и типы шифров. Фактически, первые относятся к способам передачи данных внутри VPN-туннеля. Сам шифр может быть одним из алгоритмов шифрования, но не наоборот. Давайте подробнее рассмотрим каждую из сущностей.

Алгоритмы шифрования

Одно из главных условий VPN-технологии — это качественное шифрование данных для защиты пользовательской информации во время передачи через интернет. Традиционные стандарты включают в себя симметричное и асимметричное шифрование.

Симметричное шифрование использует один и тот же ключ для шифрования и дешифрования информации. В случае VPN-технологий, клиент и сервер обмениваются одним ключом шифрования, так что все передаваемые данные могут быть зашифрованы и дешифрованы с помощью него. Симметричное шифрование обеспечивает быстрое и эффективное шифрование данных, что делает его наиболее распространенным методом.

Однако симметричное шифрование является менее безопасным, чем асимметричное, поскольку использует один и тот же ключ. Если злоумышленник получит к нему доступ, все данные могут быть легко прочитаны.

Асимметричное шифрование, напротив, использует два ключа — открытый и закрытый. Первый может распространяться свободно и используется для шифрования, в то время как второй — для дешифрования и является конфиденциальным. 

Асимметричное шифрование обеспечивает более высокий уровень безопасности, чем симметричное. Однако является менее эффективным и зачастую требует больше ресурсов для шифрования и дешифрования данных.

Выбор алгоритма зависит от нужд компании и уровня безопасности, который она хочет обеспечить для своих пользователей. Часто VPN-сервисы комбинируют оба метода.

Методы шифрования

AES (Advanced Encryption Standard). Это один из наиболее распространенных и надежных методов симметричного шифрования. Использует один и тот же ключ для шифрования и дешифрования данных и шифрует данные блоками по 128 бит. AES имеет также другие варианты длины ключа — AES-128, AES-192 и AES-256. Последний считается наиболее надежным и часто используется в VPN-сервисах.

ChaCha20 и Poly1305. ChaCha20 — это относительно новый метод поточного шифрования, который был разработан для обеспечения большей производительности и безопасности туннелирования. В сочетании с MAC-функцией Poly1305, этот метод обеспечивает высокоскоростной и надежный способ шифрования данных. ChaCha20 и Poly1305 используют ключ длиной 256 бит.

Blowfish и Twofish. Blowfish является симметричным блочным шифром, который был разработан в 1993 году. А Twofish — его наследником, ориентированным на безопасность и производительность. Оба метода используют шифрование с переменной длиной ключа, блоки по 64 бита и различные режимы их шифрования.

3DES (Triple Data Encryption Standard). Это метод симметричного шифрования, который использует три ключа. Он не считается безопасным и уже устарел, но все еще используется в некоторых VPN-сервисах.

RSA (Rivest-Shamir-Adleman). Это асимметричный методом шифрования, который использует два ключа — открытый и закрытый. Он используется для создания зашифрованных туннелей безопасного обмена данными. RSA является более безопасным, но медленным в сравнении с симметричными методами. Это особенно заметно при использовании ключей большей длины.

MPPE (Microsoft Point-to-Point Encryption). Это метод симметричного шифрования, который был разработан для работы в соединениях PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol). Он использует ключ длиной 40 или 128 бит и шифрует данные. 

Camellia. Это метод симметричного шифрования, который обычно называют альтернативой AES. Он использует ключ длиной от 128 до 256 бит и шифрует данные блоками по 128 бит. Camellia считается наиболее безопасным методом шифрования.

Большинство современных VPN-сервисов сочетают несколько методов шифрования, чтобы обеспечить максимальную защиту данных и сохранить высокую производительность.

Туннельные протоколы

VPN работает, используя различные туннельные протоколы, которые кодируют все данные, отправляемые через интернет, и обеспечивают их безопасность. Эти туннельные протоколы могут использовать различные методы шифрования и установки соединений, а также поддерживать разные уровни безопасности.

PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol)

PPTP — однин из самых старых и наиболее распространенных протоколов для создания VPN-туннелей. Он поддерживается многими операционными системами, включая Windows, MacOS и Linux. И является симметричным протоколом, который использует шифрование MPPE для защиты данных, передаваемых через туннель.

PPTP может быть быстрее, чем некоторые другие протоколы, но не считается наиболее безопасным, так как уже был взломан в прошлом. Следует использовать PPTP только тогда, когда другие протоколы недоступны или не подходят для конкретных нужд.

L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol)

L2TP — наиболее безопасный протокол, чем PPTP. Поддерживается почти всеми операционными системами. Использует асимметричное шифрование RSA и шифрование с ключом 256 бит. L2TP обеспечивает высокий уровень безопасности, но при этом может быть медленнее, чем другие протоколы.

IPSec (Internet Protocol Security)

IPSec — туннельный протокол, который может работать как для симметричного, так и для асимметричного шифрования. С помощью него можно обеспечить высокий уровень безопасности: IPSec шифрует данные с ключом до 256 бит. Однако может быть сложен в настройке и иметь низкую производительность на некоторых устройствах.

OpenVPN

Сочетает в себе преимущества PPTP, L2TP и IPSec, обеспечивает высокий уровень безопасности и производительности. OpenVPN может использовать AES-256 для шифрования данных с поддержкой симметричного и асимметричного шифрования. А также поддерживает сжатие данных.

IKEv2 (Internet Key Exchange version 2)

Это один из самых быстрых и безопасных протоколов для создания VPN-туннелей. IKEv2 особенно хорошо подходит для работы с мобильных устройствах, так как поддерживает быстрое соединение между сетевыми интерфейсами — например, между Wi-Fi и мобильной связью. Протокол можно настроить — например, выбрать подходящий алгоритм шифрования.

WireGuard

Это относительно новый протокол туннелирования, который уже зарекомендовал себя как быстрый и легковесный вариант. WireGuard использует симметричное шифрование и поддерживает различные методы аутентификации и шифрования, включая ChaCha20 и Poly1305. Этот протокол может работать на большинстве современных операционных систем, включая Windows, MacOS, Linux, Android и iOS.

SSTP (Secure Socket Tunneling Protocol)

Этот протокол был разработан специально для Windows и использует SSL-шифрование для создания защищенного туннеля. SSTP можно использовать для соединения с VPN-серверами через HTTP-прокси, что делает его идеальным вариантом для офиса. Несмотря на свою безопасность, этот протокол довольно медленный.

Выбор протокола зависит от требований к безопасности, производительности и доступности. В большинстве случаев достаточно OpenVPN и IKEv2, так как они обеспечивают высокую безопасность и быстрое соединение. 

PPTP и L2TP могут быть незначительно быстрее, но менее безопасны, а IPSec и SSTP имеют больше требований к настройке. WireGuard также можно назвать хорошим вариантом для создания мобильных VPN-туннелей за счет своей скорости.

Преимущества и недостатки использования VPN

Преимущества

• Безопасная передача данных. VPN-соединение защищает данные от внешних угроз, таких как кража данных или взлом соединения.
• Конфиденциальность. VPN обеспечивает защиту персональных данных, скрывая реальный IP-адрес пользователя.
• Безопасный доступ к общественным Wi-Fi сетям. Не все Wi-Fi сети обеспечивают безопасную передачу конфиденциальных данных — например, паролей и логинов. VPN шифрует информацию, тем самым обеспечивает безопасный доступ к общественным сетям.

Недостатки

• Медленная скорость соединения. VPN может замедлить скорость соединения за счет шифрования данных и добавления дополнительных ресурсов на маршрутизаторах и серверах.
• Дополнительные расходы. Некоторые VPN-провайдеры взимают плату за использование услуг.
• Риск компрометации данных. Неправильная настройка VPN-соединения или использование ненадежных провайдеров может привести к утечке или компрометации данных.

Варианты использования VPN

VPN можно применять как в частной, так и корпоративной сферах. Рассмотрим наиболее популярные способы.

Частная сфера

По сути, к частной сфере можно отнести все сценарии, о которых мы говорили ранее: от организации безопасного соединения с сетями Wi-Fi и обхода ограничений до обеспечения конфиденциальности в интернете.

Однако VPN также можно использовать, например, для безопасного подключения к домашней сети из любой точки мира. Это особенно полезно, если у вас есть собственное облако для хранения файлов. 

Корпоративная сфера

В корпоративной сфере VPN можно использовать для удаленного доступа — например, к внутренним ресурсам. Для работы из дома сотрудники могут подключаться к офисной сети через безопасное соединение. 

Также с помощью VPN можно настроить связность между филиалами компании и обеспечить доступ до зарубежных SaaS-сервисов. Последнее особенно актуально, когда важно сохранить защиту персональных данных сотрудников.

Способы организации VPN

Чтобы защитить сетевой трафик или обеспечить безопасность персональных данных, рассмотрим основные способы организации VPN.

Существует два варианта — использование собственного сервера или аренда решения от провайдера. У каждого есть свои преимущества и недостатки, а их выбор зависит от конкретных потребностей и возможностей пользователя.

Собственный сервер

Создание туннеля на собственном сервере — это более гибкий и в долгосрочной перспективе выгодный вариант для организации VPN. Для этого потребуется установка специального ПО на сервере. Если сервер собственный, вы можете по-своему настраивать политики доступа, выбирать протоколы шифрования и другое.

VPN-провайдер

Доступный и простой вариант организации VPN — аренда сервера у провайдера. При выборе VPN-провайдера необходимо учитывать:

• надежность и безопасность сервиса,
• скорость соединения,
• количество доступных серверов,
• стоимость услуги,
• уровень поддержки клиентов,
• совместимость с различными операционными системами и устройствами.

VPN-провайдеры предоставляют простой способ организации VPN. Необязательно разбираться инфраструктурном оборудовании — все уже настроено за вас.