Для включения в состав ядра Linux предложен VPN WireGuard

Для включения в состав ветки net-next, на основе которой формируется начинка сетевой подсистемы для будущего выпуска ядра Linux, предложен набор патчей с седьмой версией VPN-интерфейса от проекта WireGuard. Проект развивается с 2015 года, прошел аудит и формальную верификацию применяемых методов шифрования и хорошо зарекомендовал себя в ряде крупных внедрений, обрабатывающих большие объемы трафика. WireGuard предлашгает минималистичную реализацию VPN на основе современных методов шифрования, очень быструю, простую в использовании и лишенную усложнений.

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 (руминг) 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).

Кроме применения быстрых алгоритмов для повышения производительности было решено отказаться от использования предоставляемого ядром crypto API, который достаточно медленный из-за дополнительной буферизации. Собственные реализации примитивов ChaCha20, Poly1305, Blake2s и Curve25519 вынесены в отдельную библиотеку Zinc, которая может дополнить текущий crypto API и предоставить основу для будущей переработки.

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 и значительный выигрыш в области снижения задержек.