เปรียบเทียบโพรโทคอล VPN: ความปลอดภัยและประสิทธิภาพ

WireGuard มีพื้นผิวการโจมตีเล็กที่สุด โดยมีโค้ดในเคอร์เนลประมาณ 4,000 บรรทัด OpenVPN ทำงานในพื้นที่ผู้ใช้และมีฐานโค้ดขนาดใหญ่ประมาณ 70,000 บรรทัด รวมทั้งต้องพึ่งพาไลบรารี OpenSSL ทั้งชุด พื้นผิวการโจมตีของ IPsec ครอบคลุมหลายโพรโทคอล ได้แก่ IKEv2, ESP, AH และ NAT-T ซึ่งกระจายอยู่ในการนำไปใช้งานทั้งในเคอร์เนลและพื้นที่ผู้ใช้ พื้นผิวการโจมตีที่เล็กลงหมายถึงมีจุดซ่อนตัวของช่องโหว่น้อยลง

ความคล่องตัวในการเลือกรหัสลับหมายถึงความสามารถของโพรโทคอลในการเจรจาเลือกอัลกอริทึมการเข้ารหัสลับที่แตกต่างกัน OpenVPN และ IPsec ต่างรองรับการเจรจาเลือกรหัสลับ ซึ่งช่วยให้เข้ากันได้กับระบบหลากหลาย แต่ก็นำมาซึ่งความเสี่ยงจากการโจมตีลดระดับ หากไคลเอ็นต์และเซิร์ฟเวอร์ถูกหลอกให้เลือกใช้รหัสลับที่ไม่ปลอดภัย ความปลอดภัยจะถูกทำลาย องค์ประกอบพื้นฐานแบบตายตัวของ WireGuard กำจัดความเสี่ยงนี้ได้ทั้งหมด โดยแลกกับความยืดหยุ่นที่ลดลง

อัลกอริทึมแบบตายตัวของ WireGuard ได้แก่ Curve25519, ChaCha20-Poly1305 และ BLAKE2s ล้วนเป็นองค์ประกอบพื้นฐานสมัยใหม่ที่ผ่านการวิเคราะห์อย่างรอบด้าน และยังไม่มีจุดอ่อนที่นำไปใช้โจมตีได้จริงซึ่งเป็นที่รู้จัก IPsec และ OpenVPN สามารถกำหนดค่าให้ใช้อัลกอริทึมเหล่านี้หรืออัลกอริทึมที่แข็งแกร่งใกล้เคียงกันได้ แต่ก็ยังเปิดให้ใช้ตัวเลือกแบบเดิมที่ไม่ปลอดภัย ความปลอดภัยของโพรโทคอลที่กำหนดค่าได้จึงขึ้นอยู่กับการกำหนดค่าที่ถูกต้อง ขณะที่ WireGuard ตัดภาระในการกำหนดค่าออกไป

WireGuard ทำอัตราการส่งข้อมูลได้สูงสุดอย่างสม่ำเสมอในการวัดประสิทธิภาพ โดยได้รับประโยชน์จากการผสานรวมกับเคอร์เนลและประสิทธิภาพของ ChaCha20 ในซอฟต์แวร์ IPsec ที่ใช้การเร่งความเร็วฮาร์ดแวร์ AES-NI ทำอัตราการส่งข้อมูลได้ใกล้เคียงกันบนฮาร์ดแวร์ x86 ส่วน OpenVPN ทำงานในพื้นที่ผู้ใช้ จึงต้องสลับบริบทระหว่างเคอร์เนลกับพื้นที่ผู้ใช้สำหรับทุกแพ็กเก็ต ทำให้ช้าลงอย่างมาก โดยทั่วไปมีอัตราการส่งข้อมูลต่ำกว่า WireGuard 3-4 เท่า

การใช้ CPU ที่ต่ำกว่าสำหรับอัตราการส่งข้อมูลเท่ากันหมายถึงอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานขึ้นบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ และต้นทุนการดำเนินงานเซิร์ฟเวอร์ที่ต่ำลง WireGuard และ IPsec ที่ใช้ AES บนฮาร์ดแวร์มีประสิทธิภาพสูง การประมวลผลในพื้นที่ผู้ใช้ของ OpenVPN ใช้ CPU มากกว่าสำหรับข้อมูลแต่ละบิตที่ส่งผ่าน บนอุปกรณ์ ARM เช่น สมาร์ตโฟนและ Raspberry Pi ที่ไม่มีฮาร์ดแวร์ AES นั้น ChaCha20 ของ WireGuard มีข้อได้เปรียบเหนือโพรโทคอลที่ใช้ AES เป็นพิเศษ

WireGuard จัดการกับ NAT ได้ดี โดยใช้ UDP ตรวจจับ NAT ด้วยการค้นหาปลายทาง และใช้ PersistentKeepalive เพื่อรักษาการจับคู่ NAT OpenVPN จัดการกับ NAT ได้ง่ายด้วย UDP หรือสามารถใช้พอร์ต TCP 443 เพื่อผ่านไฟร์วอลล์ที่เข้มงวดได้ ส่วน IPsec ต้องใช้ NAT-T (พอร์ต UDP 4500) สำหรับการข้ามผ่าน NAT ซึ่งทำงานได้ดี แต่เพิ่มความซับซ้อนในการกำหนดค่าไฟร์วอลล์ และไฟร์วอลล์ขององค์กรบางแห่งก็บล็อกการใช้งานนี้

WireGuard รองรับการโรมมิงบนอุปกรณ์เคลื่อนที่ได้อย่างยอดเยี่ยม เมื่ออุปกรณ์เปลี่ยน IP (เปลี่ยนจาก WiFi ไปใช้เครือข่ายเซลลูลาร์) WireGuard จะอัปเดตจุดปลายทางอย่างเงียบ ๆ และทำงานต่อได้โดยไม่ต้องเชื่อมต่อใหม่หรือล่าช้าในการเชื่อมต่อ IPsec รองรับการโรมมิงผ่านส่วนขยาย MOBIKE (RFC 4555) ซึ่งอัปเดตที่อยู่ IP ได้โดยไม่ต้องเจรจา SA ใหม่ทั้งหมด โดยทั่วไป OpenVPN ต้องเชื่อมต่อใหม่ทั้งหมดเมื่อ IP ของไคลเอ็นต์เปลี่ยน ทำให้เซสชันหยุดชะงัก

OpenVPN บนพอร์ต TCP 443 เป็นโพรโทคอลที่ผ่านไฟร์วอลล์ได้ดีที่สุด เพราะมีลักษณะเหมือนการรับส่งข้อมูล HTTPS และผ่านไฟร์วอลล์องค์กรส่วนใหญ่ได้ WireGuard บน UDP ถูกบล็อกโดยเครือข่ายที่จำกัดอย่างเข้มงวดบางแห่ง IPsec ใช้พอร์ต UDP 500 และ 4500 ซึ่งไฟร์วอลล์บางแห่งบล็อกไว้ โพรโทคอลที่เลียนแบบ HTTPS นั้นบล็อกได้ยากที่สุดหากไม่ต้องการให้การรับส่งข้อมูลเว็บที่ถูกต้องตามปกติหยุดทำงาน

OpenVPN มีประวัติการนำไปใช้งานยาวนานที่สุด (ตั้งแต่ปี 2001) และผ่านการตรวจสอบความปลอดภัยโดยหน่วยงานอิสระหลายแห่ง IPsec เป็นมาตรฐานอุตสาหกรรมที่ผ่านการวิเคราะห์อย่างเป็นทางการอย่างละเอียดและมีการนำไปใช้งานอย่างแพร่หลาย WireGuard เป็นโพรโทคอลรุ่นใหม่กว่า (ผนวกรวมเข้ากับเคอร์เนล Linux ในปี 2020) แต่ผ่านความพยายามตรวจสอบความถูกต้องอย่างเป็นทางการและการตรวจสอบหลายครั้ง อีกทั้งฐานโค้ดขนาดเล็กยังทำให้การตรวจสอบอย่างครอบคลุมทำได้ง่ายขึ้น ทั้งสามโพรโทคอลถือว่าพร้อมใช้งานจริง

การตั้งค่า WireGuard มีน้อยมาก เพียงสร้างคู่คีย์ แล้วกำหนดค่าส่วน [Peer] ด้วยคีย์สาธารณะและ IP ที่อนุญาต การตั้งค่า IPsec มีความซับซ้อน โดยมีฐานข้อมูลหลายชุดและการตั้งค่าเฉพาะโพรโทคอลในหลายไฟล์ การตั้งค่า OpenVPN มีความซับซ้อนปานกลาง ได้แก่ ใบรับรอง ไฟล์การตั้งค่าที่มีคำสั่งกำกับจำนวนมาก และการตั้งค่าการส่งจากเซิร์ฟเวอร์ ความซับซ้อนมีความสัมพันธ์กับความหลากหลายของความสามารถ แต่ก็เพิ่มความเสี่ยงจากการตั้งค่าผิดพลาดด้วย

ควรเลือก WireGuard สำหรับการนำไปใช้งานใหม่ที่ให้ความสำคัญกับประสิทธิภาพและความเรียบง่าย ควรเลือก OpenVPN เมื่อต้องการความสามารถในการผ่านไฟร์วอลล์สูงสุดหรือการผสานรวมกับ PKI ที่มีอยู่ ควรเลือก IPsec เมื่อต้องทำงานร่วมกับอุปกรณ์เครือข่าย เช่น เราเตอร์และไฟร์วอลล์ หรือสำหรับ VPN ระหว่างไซต์ในสภาพแวดล้อมองค์กรที่ใช้ IPsec เป็นมาตรฐาน แต่ละโพรโทคอลมีจุดเด่นในบริบทการนำไปใช้งานที่แตกต่างกัน

ข้อได้เปรียบด้านความปลอดภัยของ primitive การเข้ารหัสที่กำหนดตายตัวของ WireGuard เมื่อเทียบกับรหัสเข้ารหัสที่ต่อรองได้ของ OpenVPN คืออะไร

สรุปการเปรียบเทียบโพรโทคอล VPN: WireGuard เหนือกว่าในด้านประสิทธิภาพ ความเรียบง่าย และพื้นที่โจมตี OpenVPN เหนือกว่าในด้านความสามารถในการผ่านไฟร์วอลล์และความครบถ้วนของความสามารถ ส่วน IPsec เหนือกว่าในด้านการทำงานร่วมกับฮาร์ดแวร์และมาตรฐานองค์กร ความยืดหยุ่นในการเลือกอัลกอริทึมเข้ารหัสของ OpenVPN และ IPsec มีความเสี่ยงต่อการโจมตีลดระดับ แต่ก็ให้ความยืดหยุ่น WireGuard แลกความยืดหยุ่นกับการรับประกันคุณภาพของอัลกอริทึมด้วย primitive ที่กำหนดตายตัว ควรเลือกตามข้อกำหนดเฉพาะของการนำไปใช้งาน