VPN WireGuard intégré dans la branche net-next et prévu pour inclusion dans le noyau Linux 5.6

David Miller (David S. Miller), responsable de la sous-système réseau du noyau Linux, a accepté dans la branche net-next patchs avec l'implémentation de l'interface VPN du projet WireGuard. Au début de l'année prochaine, les changements accumulés dans la branche net-next seront à la base de la version du noyau Linux 5.6.

Des tentatives de promotion du code WireGuard dans le noyau principal ont été faites ces dernières années, mais elles ont échoué en raison de la dépendance à des implémentations propriétaires des fonctions cryptographiques qui étaient utilisées pour améliorer les performances. Au départ, ces fonctions étaient sont proposés pour le noyau en tant qu'API bas niveau supplémentaire Zinc, qui pourrait avec le temps remplacer l'API Crypto standard.

Après des négociations lors de la conférence Kernel Recipes, les créateurs de WireGuard ont en septembre pris la décision de compromis de transférer leurs patches pour utiliser l'API Crypto existante dans le noyau, à laquelle les développeurs de WireGuard ont des préoccupations concernant la performance et la sécurité globale. Il a été décidé de continuer à développer l'API Zinc, mais comme un projet séparé.

En novembre, les développeurs du noyau ont procédé à un compromis réciproque et ont accepté de transférer une partie du code de Zinc dans le noyau principal. En essence, certains composants de Zinc seront transférés dans le noyau, mais non pas en tant qu'API séparée, mais comme partie intégrante de l'API Crypto. Par exemple, dans l'API Crypto, il y a déjà est inclus des implémentations rapides des algorithmes ChaCha20 et Poly1305 préparées dans WireGuard.

À l'approche de la livraison de WireGuard dans le noyau principal, le fondateur du projet a annoncé concernant la restructuration du dépôt. Pour simplifier le développement, trois dépôts séparés viendront remplacer le dépôt monolithique « WireGuard.git », qui était conçu pour une existence séparée, mieux adaptés à l'organisation du travail avec le code dans le noyau principal :

• wireguard-linux.git — un arbre complet du noyau avec les modifications du projet WireGuard, dont les patches seront examinés pour inclusion dans le noyau et transférés régulièrement dans les branches net/net-next.
• wireguard-tools.git — un dépôt pour les utilitaires et scripts exécutables dans l'espace utilisateur, tels que wg et wg-quick. Le dépôt peut être utilisé pour créer des paquets pour les distributions.
• wireguard-linux-compat.git — un référentiel avec une version du module, fournie séparément du noyau et incluant une couche compat.h pour assurer la compatibilité avec les anciens noyaux. Le développement principal se fera dans le référentiel wireguard-linux.git, mais pour l'instant, il y a également un besoin et une possibilité de maintenir une version séparée des patches.

Rappelons que le VPN WireGuard est basé sur des méthodes de chiffrement modernes, offre une très haute performance, est facile à utiliser, dépourvu de complications et a bien réussi dans plusieurs grandes mises en œuvre traitant de gros volumes de trafic. Le projet se développe depuis 2015, a été audité et vérification formelle des méthodes de chiffrement appliquées. Le support de WireGuard est déjà intégré dans NetworkManager et systemd, et les patches pour le noyau font partie des distributions de base Debian Unstable, Mageia, Alpine, Arch, Gentoo, OpenWrt, NixOS, Subgraph et ALT.

WireGuard utilise le concept de routage par clés de cryptage, liant chaque interface réseau à une clé privée et utilisant des clés publiques pour établir des connexions. L'échange de clés publiques pour établir une connexion se fait de manière analogue à SSH. Pour l'accord des clés et la connexion sans démarrer un démon séparé dans l'espace utilisateur, le mécanisme Noise_IK est utilisé Noise Protocol Framework, similaire à la gestion des authorized_keys dans SSH. Le transfert de données s'effectue par encapsulation dans des paquets UDP. Changement d'adresse IP du serveur VPN (roaming) est pris en charge sans interruption de la connexion et avec une reconfiguration automatique du client.

Pour le cryptage on utilise un chiffre de flux ChaCha20 et un algorithme d'authentification de message (MAC) Poly1305, développés par Daniel Bernstein (Daniel J. Bernstein), Tanja Lange
(Tanja Lange) et Peter Schwabe (Peter Schwabe). ChaCha20 et Poly1305 sont présentés comme des alternatives plus rapides et plus sécurisées à AES-256-CTR et HMAC, dont l'implémentation logicielle permet d'obtenir un temps d'exécution fixe sans nécessiter de support matériel particulier. Pour générer une clé secrète partagée, le protocole de Diffie-Hellman sur des courbes elliptiques est utilisé, implémenté par Curve25519, également proposé par Daniel Bernstein. L'algorithme utilisé pour le hachage est BLAKE2s (RFC7693).

En cas tests la performance de WireGuard a démontré une capacité de traitement 3,9 fois supérieure et une réactivité 3,8 fois meilleure par rapport à OpenVPN (AES 256 bits avec HMAC-SHA2-256). Comparé à IPsec (ChaCha20+Poly1305 et AES-256-GCM-128), WireGuard présente un léger avantage de performance (13-18 %) et une réduction de la latence (21-23 %). Les tests ont été effectués en utilisant les implémentations rapides des algorithmes de cryptage développés par le projet — le passage à l'API Crypto standard du noyau pourrait entraîner une dégradation des performances.

Source : opennet.ru