VPN WireGuard принят в ветку net-next и намечен для включения в ядро Linux 5.6

Дэвид Миллер (David S. Miller), отвечающий за сетевую подсистему ядра Linux, принял в состав ветки net-next патчи с реализацией VPN-интерфейса от проекта WireGuard. В начале следующего года изменения, накапливаемые в ветке net-next, лягут в основу выпуска ядра Linux 5.6.

Попытки продвижения кода WireGuard в основной состав ядра предпринимались последние несколько лет, но оставались без результата из-за привязки к собственным реализациям криптографических функций, которые применялись для повышения производительности. Вначале данные функции были предложены для ядра в качестве дополнительного низкоуровневого API Zinc, который со временем смог бы заменить штатный Crypto API.

После переговоров на конференции Kernel Recipes, создатели WireGuard в сентябре приняли компромиссное решение перевести свои патчи на использование имеющегося в ядре Crypto API, к которому у разработчиков WireGuard имеются претензии в области производительности и общей безопасности. API Zinc было решено продолжать развивать, но как отдельный проект.

В ноября разработчики ядра пошли на ответный компромисс и согласились перенести в основное ядро часть кода из Zinc. По сути некоторые компоненты Zinc будут перенесены в ядро, но не как отдельный API, а как часть подсистемы Crypto API. Например, в Crypto API уже включены подготовленные в WireGuard быстрые реализации алгоритмов ChaCha20 и Poly1305.

В связи с предстоящей поставкой WireGuard в основном составе ядра, основатель проекта объявил о реструктуризации репозитория. Для упрощения разработки на смену монолитному репозиторию «WireGuard.git», который был рассчитан на обособленное существование, придут три отдельных репозитория, лучше подходящие для организации работы с кодом в основном ядре:

• wireguard-linux.git — полное дерево ядра с изменениями от проекта Wireguard, патчи из которого будут рецензироваться для включения в ядро и регулярно переноситься в ветки net/net-next.
• wireguard-tools.git — репозиторий для запускаемых в пространстве пользователя утилит и скриптов, таких как wg и wg-quick. Репозиторий можно использовать для создания пакетов для дистрибутивами.
• wireguard-linux-compat.git — репозиторий с вариантом модуля, поставляемым отдельной от ядра и включающим слой compat.h для обеспечения совместимости со старыми ядрами. Основная разработка будет вестись в репозитории wireguard-linux.git, но пока есть возможность и потребность у пользователей обособленный вариант патчей также будет поддерживаться в рабочем виде.

Напомним, что VPN WireGuard реализован на основе современных методов шифрования, обеспечивает очень высокую производительность, прост в использовании, лишён усложнений и хорошо зарекомендовал себя в ряде крупных внедрений, обрабатывающих большие объёмы трафика. Проект развивается с 2015 года, прошёл аудит и формальную верификацию применяемых методов шифрования. Поддержка WireGuard уже интегрирована в NetworkManager и systemd, а патчи для ядра входят в базовый состав дистрибутивов Debian Unstable, Mageia, Alpine, Arch, Gentoo, OpenWrt, NixOS, Subgraph и ALT.

В WireGuard применяется концепция маршрутизации по ключам шифрования, которая подразумевает привязку к каждому сетевому интерфейсу закрытого ключа и применение для связывания открытых ключей. Обмен открытыми ключами для установки соединения производится по аналогии с SSH. Для согласования ключей и соединения без запуска отдельного демона в пространстве пользователя применяется механизм Noise_IK из Noise Protocol Framework, похожий на поддержание authorized_keys в SSH. Передача данных осуществляется через инкапсуляцию в пакеты UDP. Поддерживается смена IP-адреса VPN-сервера (роуминг) без разрыва соединения и автоматической перенастройкой клиента.

Для шифрования используется потоковый шифр ChaCha20 и алгоритм аутентификации сообщений (MAC) Poly1305, разработанные Дэниелом Бернштейном (Daniel J. Bernstein), Таней Ланге
(Tanja Lange) и Питером Швабе (Peter Schwabe). ChaCha20 и Poly1305 позиционируются как более быстрые и безопасные аналоги AES-256-CTR и HMAC, программная реализация которых позволяет добиться фиксированного времени выполнения без задействования специальной аппаратной поддержки. Для генерации совместного секретного ключа применяется протокол Диффи-Хеллмана на эллиптических кривых в реализации Curve25519, также предложенной Дэниелом Бернштейном. Для хэширования используются алгоритм BLAKE2s (RFC7693).

При тестировании производительности WireGuard продемонстрировал в 3.9 раза более высокую пропускную способность и в 3.8 раз более высокую отзывчивость, по сравнению с OpenVPN (256-bit AES c HMAC-SHA2-256). По сравнению с IPsec (256-bit ChaCha20+Poly1305 и AES-256-GCM-128) в WireGuard наблюдается небольшое опережение по производительности (13-18%) и снижение задержек (21-23%). Тесты выполнены при использовании развиваемых проектом быстрых реализаций алгоритмов шифрования — перевод на штатный Crypto API ядра возможно приведёт к ухудшению показателей.

Источник: opennet.ru