WireGuard VPN là gì và hoạt động như thế nào?

WireGuard VPN là gì?

WireGuard là một giao thức giao tiếp mã nguồn mở cung cấp các quy trình định tuyến được mã hóa mà nhiều VPN hiện đại sử dụng để bảo vệ dữ liệu và quyền riêng tư của người dùng. Nó sử dụng các giao thức tiên tiến nhất cho từng giai đoạn của quy trình mã hóa khóa công khai, do đó, là giao thức VPN nhanh nhất tính đến hiện tại.

WireGuard được ra mắt vào năm 2015 trước khi được phát hành cho Linux vào năm 2020. Hiện nay, nó tương thích với tất cả các hệ điều hành và thiết bị chính, và ngày càng được nhiều dịch vụ VPN mới áp dụng. Nhờ tốc độ cao, khả năng kiểm toán mã nguồn mở và chi phí dữ liệu thấp, người ta kỳ vọng rằng WireGuard có thể sớm vượt qua các giao thức truyền thông được sử dụng rộng rãi hơn bởi các VPN phổ biến.

Tìm hiểu thêm về cách mã hóa dữ liệu hoạt động với hướng dẫn toàn diện của Nym.

VPN WireGuard hoạt động như thế nào?

WireGuard là một phần mềm máy khách chạy trên máy tính của người dùng cũng như máy chủ VPN hoặc máy chủ proxy, cho phép lưu lượng truy cập được mã hóa truyền nhanh chóng và an toàn giữa chúng. Vì vậy, khi bạn kết nối với máy chủ VPN bằng giao thức WireGuard, đây là một ý tưởng về những gì đang diễn ra ở phía sau:

Quá trình bắt tay

Trước khi trao đổi khóa hoặc dữ liệu, máy khách gửi yêu cầu đến máy chủ, khởi đầu quá trình được gọi là bắt tay. Máy chủ phản hồi bằng cách gửi khóa công khai của mình cho máy khách. WireGuard sử dụng quá trình bắt tay Noise_IK từ Noise, mang lại một số lợi ích về bảo mật và quyền riêng tư, chẳng hạn như tránh bị xâm phạm khóa và tấn công phát lại, che giấu danh tính của các bên tham gia bắt tay và bảo mật chuyển tiếp hoàn hảo.

Trao đổi và tạo khóa

Sau đó, máy chủ và máy khách trao đổi khóa công khai để xác minh danh tính của nhau. Để trao đổi khóa, WireGuard sử dụng Curve25519, một thuật toán mã hóa đường cong elliptic hiện đại dựa trên hàm mã hóa công khai Diffie-Hellman.

Máy chủ và máy khách sử dụng các khóa đã trao đổi để tạo ra một khóa duy nhất chỉ chúng biết. Điều này được thực hiện thông qua Hàm Tạo Khóa (KDF). Ở giai đoạn tạo khóa, WireGuard sử dụng HKDF (hoặc KDF dựa trên HMAC), phương pháp này có ưu điểm trong định tuyến VPN nhờ quy trình hai giai đoạn bảo mật cao và tính linh hoạt về độ dài khóa. Khóa được tạo ra được sử dụng để mã hóa đối xứng giữa máy khách và máy chủ VPN.

Mã hóa & xác thực

Đối với các giai đoạn mã hóa và xác thực, WireGuard sử dụng ChaCha20-Poly1305, là sự kết hợp giữa thuật toán mã hóa luồng ChaCha20 và mã xác thực thông báo Poly1305. Thuật toán này có hiệu suất cao và nhìn chung nhanh hơn AES-GCM.

Băm dữ liệu

Băm dữ liệu đề cập đến quá trình trong định tuyến mã hóa, trong đó dữ liệu đầu vào có kích thước bất kỳ được chuyển đổi thành một chuỗi ký tự có kích thước cố định. Sau khi chuyển đổi, dữ liệu đầu ra hoặc “giá trị băm” có thể được sử dụng để xác định xem gói dữ liệu có bị thao tác hoặc thay đổi trong quá trình truyền tải hay không. Nếu có, giá trị băm sẽ khác nhau đối với người nhận so với người gửi. WireGuard sử dụng Blake2 cho hàm băm của nó, nhanh hơn và tối ưu hơn các tiêu chuẩn trước đây (ví dụ: Sha-1 và -2), và được coi là an toàn như các tiêu chuẩn tiên tiến như Sha-3.

Lớp vận chuyển

Lớp vận chuyển chịu trách nhiệm chuyển đổi dữ liệu lưu lượng truy cập của bạn thành các gói được mã hóa để gửi qua web. WireGuard đóng gói dữ liệu được mã hóa bằng cách sử dụng Giao thức Datagram người dùng (UDP). Giao thức giao tiếp này cho phép truyền dữ liệu nhanh chóng và bảo mật. WireGuard không sử dụng TCP vì TCP kém hiệu quả hơn trên mạng VPN do chi phí dữ liệu lớn hơn và các vấn đề đã biết ("sự cố TCP").

Định tuyến

Sau khi dữ liệu của bạn trải qua quá trình mã hóa VPN phức tạp nhưng hiệu quả cao với WireGuard trên thiết bị của bạn, đảm bảo tính xác thực của người nhận dự định và bảo mật của các gói dữ liệu, nó sẽ được định tuyến đến máy chủ VPN. Tại đó, địa chỉ IP của lưu lượng truy cập của bạn sẽ được thay thế bằng địa chỉ IP công cộng của máy chủ VPN.

Giải mã

Vì máy chủ VPN cung cấp mã hóa cho dữ liệu của bạn đến máy chủ của họ, nên lớp mã hóa đó sẽ được loại bỏ hoặc giải mã bằng các khóa ở trên. Tuy nhiên, giả sử rằng kết nối ban đầu từ thiết bị của bạn và người nhận dự định trên web được bảo mật thông qua HTTPS, một lớp mã hóa sẽ vẫn còn, ngăn VPN xem dữ liệu dạng văn bản gốc của bạn. Sau khi mã hóa VPN được loại bỏ, VPN sẽ có thể thấy đích đến cuối cùng để gửi dữ liệu của bạn. Với mã hóa HTTPS được thiết lập theo mặc định, lưu lượng truy cập của bạn sẽ được mã hóa đầu cuối bằng cách sử dụng VPN được hỗ trợ bởi WireGuard.

Khả năng tương thích của WireGuard

WireGuard đôi khi bị chỉ trích vì khả năng tương thích hạn chế hơn so với các giao thức khác như OpenVPN. Nhưng điều này phần lớn là phóng đại, thường liên quan đến khả năng tương thích phần cứng cụ thể (chẳng hạn như bộ định tuyến) chứ không phải hệ điều hành.

• Hệ điều hành: WireGuard tương thích với hầu hết các hệ điều hành và thiết bị chính: Windows, Mac OS, Linux, Android, iOS và các phiên bản BSD hiện đại.

• Bộ định tuyến: Một vấn đề phần cứng với WireGuard là nó không tương thích rộng rãi với nhiều bộ định tuyến VPN như OpenVPN hiện nay. Điều này không có gì đáng ngạc nhiên vì WireGuard mới chỉ có mặt trên thị trường được bốn năm. Khi phần cứng bộ định tuyến mới hơn được phát hành trong những năm tới, Nym kỳ vọng khoảng cách tương thích này sẽ nhanh chóng được thu hẹp.

Ưu điểm của WireGuard VPN

Tốc độ

WireGuard nhanh hơn nhiều so với các giao thức VPN khác, nhanh hơn tới hơn 50% so với OpenVPN, vốn là tiêu chuẩn ngành trong hai thập kỷ qua. Mã nguồn tối giản

Mã nguồn của WireGuard cực kỳ gọn nhẹ, chỉ khoảng 4.000 dòng. Để so sánh, các phiên bản OpenVPN có khoảng 100.000 dòng mã. Điều này giúp hiệu suất của WireGuard cực kỳ tối ưu và hiệu quả.

Bảo mật cao

WireGuard sử dụng các thuật toán mã hóa hiện đại và mật mã khóa công khai để trao đổi khóa. Các tiêu chuẩn mã hóa này hiện tại là không thể phá vỡ. Hơn nữa, mã nguồn ngắn gọn và nhẹ này tạo ra dấu vết nhỏ hơn nhiều đối với các cuộc tấn công tiềm tàng, trong khi các lỗi cấu hình không nhìn thấy được với OpenVPN phức tạp hơn có thể dẫn đến rò rỉ hoặc các lỗ hổng tấn công lớn hơn.

Kết nối lại nhanh chóng

WireGuard được xây dựng theo kiểu không trạng thái, nghĩa là nó không dựa vào việc duy trì trạng thái kết nối liên tục giữa các thiết bị. Thiết kế này cho phép xử lý gián đoạn một cách liền mạch vì không cần phải thiết lập lại phiên hoặc trạng thái kết nối. Ngay khi các gói dữ liệu bắt đầu được truyền tải trở lại, WireGuard có thể tiếp tục từ vị trí bị gián đoạn.

Mã nguồn mở

Mã nguồn của WireGuard là mã nguồn mở, do đó bất kỳ ai cũng có thể kiểm tra. Tuy nhiên, việc một mã nguồn mở có dễ kiểm tra hay không phụ thuộc vào kích thước của nó. Về mặt này, WireGuard nổi bật nhờ kích thước nhỏ gọn và súc tích của mã nguồn. Điều này không chỉ giúp giao thức trở nên cực kỳ hiệu quả mà còn cho phép kiểm toán công khai dễ dàng hơn.

Nhược điểm của VPN WireGuard

Thiếu tính năng che giấu dữ liệu

WireGuard thiếu tính năng che giấu dữ liệu tích hợp. Được thiết kế như một giao thức VPN đơn giản, nhanh chóng và bảo mật, nó tập trung vào sự đơn giản và hiệu suất. Tuy nhiên, giao thức này không có các tính năng để che giấu lưu lượng truy cập nhằm che giấu việc đang sử dụng VPN. Có nghĩa là lưu lượng truy cập WireGuard có thể bị nhận dạng bởi các công cụ giám sát mạng hoặc bởi các thực thể thực hiện kiểm tra gói sâu (DPI).

Các công cụ khác có thể được sử dụng kết hợp với WireGuard, chẳng hạn như Obfsproxy, Shadowsocks hoặc Stunnel để thêm tính năng che giấu dữ liệu vào quy trình định tuyến VPN.

Chưa được tích hợp vào tất cả các VPN

Phần lớn các VPN phổ biến trên thị trường hiện nay chưa sử dụng WireGuard, và đã sử dụng OpenVPN trong nhiều thập kỷ. Có nghĩa là WireGuard được thử nghiệm tương đối ít trong lĩnh vực VPN. Tuy nhiên, điểm này đang nhanh chóng thay đổi khi ngày càng nhiều VPN tích hợp với WireGuard.

Thiếu hỗ trợ bộ định tuyến

Hiện tại, WireGuard không được hỗ trợ bởi nhiều bộ định tuyến VPN như OpenVPN, chủ yếu là do các phần cứng này được thiết kế và lập trình trước khi WireGuard xuất hiện. Do đó, Nym dự đoán sẽ có sự thay đổi về khả năng tương thích của bộ định tuyến với WireGuard trong những năm tới.

Giao thức WireGuard so với các giao thức VPN khác

WireGuard không phải là giao thức truyền thông duy nhất được các VPN trên thị trường sử dụng, và sự khác biệt giữa chúng có thể rất đáng kể đối với hiệu suất của VPN cũng như quyền riêng tư của người dùng.

WireGuard so với OpenVPN

OpenVPN là giao thức giao tiếp được sử dụng bởi phần lớn các VPN trên thị trường. Nó ra mắt vào năm 2001, trở thành tiêu chuẩn công nghiệp đã được thử nghiệm và chứng minh cho định tuyến mã hóa VPN. Tuy nhiên, hiệu năng giữa WireGuard và OpenVPN có sự khác biệt đáng kể. Hãy đọc bài so sánh chi tiết hai giao thức này của Nym.

OpenVPN: Có ưu điểm là cấu hình linh hoạt cho người dùng và lập trình viên, với nhiều thuật toán mã hóa để lựa chọn. Nó cũng có khả năng tương thích rộng hơn với các bộ định tuyến VPN và phổ biến hơn trong các thiết lập doanh nghiệp.

WireGuard: Nhanh hơn nhiều so với OpenVPN, với chi phí truyền tải dữ liệu thấp hơn đáng kể và độ bảo mật tương đương.

So sánh WireGuard và IPSec/IKEv2

IPSec (Internet Protocol Security) và IKEv2 (Internet Key Exchange version 2) là các giao thức được sử dụng để bảo mật thông tin liên lạc trên internet. Chúng thường được sử dụng cùng nhau dưới dạng IPSec/IKEv2.

IPSec/IKEv2: Giống như OpenVPN, nó hỗ trợ nhiều giao thức mã hóa, nhưng cũng có dung lượng dữ liệu cực lớn, với mã nguồn lên đến hàng trăm nghìn dòng. Vì thế nó dễ bị lỗi và cấu hình sai, cũng như khó kiểm tra hơn.

WireGuard: Đơn giản và hiệu quả hơn, nhưng không cho phép người dùng lựa chọn thuật toán mã hóa.

So sánh WireGuard và PPTP

Giao thức phân luồng điểm-đến-điểm (PPTP) là một trong những giao thức mã hóa VPN lâu đời nhất. Nó được Microsoft tích hợp vào giữa những năm 1990 và vẫn được một số nền tảng cũ sử dụng.

PPTP: Sử dụng MPPE (Mã hóa điểm - điểm của Microsoft) với thuật toán mã hóa RC4, được coi là yếu theo tiêu chuẩn hiện đại. Tuy nhiên, giao thức này tương đối nhanh và dễ thiết lập, vì vậy nó có thể hữu ích trong những trường hợp tốc độ quan trọng hơn bảo mật. WireGuard: Không chỉ cực kỳ nhanh mà còn sử dụng các thuật toán mã hóa hiện đại nhất, bạn hoàn toàn không cần đánh đổi giữa tốc độ và bảo mật của PPTP.

WireGuard so với L2TP

L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol) là phần mở rộng của PPTP và L2F (Giao thức chuyển tiếp lớp 2).

L2TP: Bản thân L2TP không cung cấp mã hóa và do đó thường được kết hợp với IPsec để cung cấp mã hóa và bảo mật dữ liệu được truyền tải (L2TP/IPsec).

WireGuard: Vì L2TP không mã hóa dữ liệu người dùng, nên việc so sánh nó với WireGuard là không có nhiều ý nghĩa.

WireGuard: Tăng tốc mạng lưới phi tập trung

Khi nói đến quyền riêng tư trực tuyến, điều khiến WireGuard trở thành một công nghệ thú vị và quan trọng là khả năng cung cấp định tuyến nhanh và an toàn cho các mạng VPN phi tập trung (dVPN) tập trung vào quyền riêng tư.

Một mặt, kiến ​​trúc tập trung và máy chủ đơn của các VPN truyền thống chưa bao giờ đủ khả năng bảo vệ quyền riêng tư cho người dùng. Chúng dễ bị tổn thương trước các vụ rò rỉ dữ liệu, hợp tác với các yêu cầu giám sát hàng loạt, cửa hậu cho các nhà quảng cáo và bán dữ liệu cho các nhà môi giới. Mặt khác, dVPN đầy hứa hẹn, nhưng tốc độ lại là một vấn đề. Dữ liệu của bạn càng phải đi qua nhiều máy chủ để che giấu lưu lượng truy cập, tốc độ sẽ càng chậm. Điều này có thể không phải là vấn đề lớn đối với việc gửi một email bí mật, nhưng sẽ là vấn đề đối với việc định tuyến mạng toàn diện.

WireGuard là một giải pháp đột phá cho quyền riêng tư: nó cung cấp một giao thức định tuyến cực kỳ nhanh, hiệu quả và được tối ưu hóa để người dùng có thể hưởng lợi từ các biện pháp bảo vệ quyền riêng tư nâng cao của dVPN đa bước mà không ảnh hưởng quá nhiều đến tốc độ.

NymVPN đã chọn mang đến cho người dùng sự lựa chọn. Họ có thể dễ dàng chuyển sang chế độ dVPN 2 bước nhảy được hỗ trợ bởi WireGuard để có được sự bảo vệ nhanh chóng và riêng tư cho các hoạt động hàng ngày. Hoặc, đối với các trường hợp sử dụng nhạy cảm cao (như nhắn tin và giao dịch tiền điện tử), người dùng có thể chọn chế độ mixnet 5 bước vượt trội được hỗ trợ bởi giao thức Sphinx, được thiết kế đặc biệt để xử lý lưu lượng mixnet.

Khi chọn VPN tốt nhất cho nhu cầu bảo mật của mình, hãy cân nhắc cách mạng lưới phi tập trung với WireGuard có thể giúp bạn không cần phải hy sinh quyền riêng tư để trải nghiệm internet một cách dễ dàng và nhanh chóng.