IPsec-протокол и всё, что вы хотели знать об IPsec VPN, но боялись спросить

Последние несколько лет наблюдается тенденция перехода на удалённый формат работы, а вместе с ней растёт спрос на безопасные средства обмена данными, где виртуальные частные сети (VPN) играют далеко не последнюю роль. VPN не только помогает сохранить анонимность при работе в сети, но и обеспечить безопасность данных, передаваемых через общедоступные сети. Но задумывались ли вы когда-нибудь, как это происходит?

Основа любого VPN — это его протоколы, которые защищают данные от кибератак и слежки. Протокол VPN — это набор правил, которые регулируют передачу данных между вашим устройством и VPN-сервером. Среди множества протоколов выделяется IPsec (Internet Protocol Security), который считается одним из наиболее надёжных и широко используемых. В этой статье мы рассмотрим, что такое IPsec VPN, почему он так важен для корпоративных сетей и как сетевым администраторам удаётся поддерживать безопасность и целостность сети с помощью этого протокола.

Что такое IPsec

IPsec (сокращение от IP Security) — это набор сетевых протоколов, который обеспечивает безопасную связь между устройствами через IP-сети (группа компьютеров, соединенных своими уникальными IP-адресами). Протокол гарантирует конфиденциальность, целостность и подлинность пакетов данных, которые передаются между этими устройствами, путём аутентификации и шифрования IP-пакетов.

Пакет данных (IP-пакет) — это структура данных, которая организует информацию для передачи по сети. Он состоит из заголовка, полезной нагрузки и трейлера.

• Заголовок — это раздел в начале пакета, который содержит инструкции для маршрутизации пакета к правильному месту назначения.
• Полезная нагрузка — это фактическая информация, содержащаяся внутри пакета.
• Трейлер — это дополнительные данные в конце полезной нагрузки, которые указывают на конец пакета данных.

В чём польза IPsec?

Протоколы безопасности, такие как IPsec, очень важны, потому что стандартные методы передачи данных через сеть, такие как TCP (Transmission Control Protocol) или FTP (File Transfer Protocol), не защищены шифрованием. IPsec идеально подходит, чтобы сохранить вашу конфиденциальность в IP-сетях, и часто используется для создания VPN-соединений с помощью IPsec VPN. IPsec считается стандартом безопасности из-за его надежного шифрования и методов аутентификации.

IPsec-протокол помогает защитить ваше устройство при использовании общедоступных сетей. Кроме того, он также защищает сетевые данные путём создания зашифрованных каналов, известных как IPsec-туннели, которые шифруют всю передаваемую информацию между двумя точками данных.

Также протокол защищает от атак типа Man-in-the-Middle (MitM), когда злоумышленник перехватывает и изменяет передачу данных, направляя их через свой компьютер. Протокол IPsec присваивает каждому пакету данных уникальный номер и проверяет его, чтобы выявить признаки повторного использования пакетов.

Какие протоколы используются в IPsec?

IPsec-протокол состоит из нескольких частей:

• Заголовок аутентификации (Authentication header, сокр. AH). AH гарантирует, что данные остаются целыми во время передачи и не подделываются. Он также проверяет, что отправитель действительно тот, за кого себя выдаёт, используя криптографические методы, например, HMAC (код аутентификации сообщений на основе хэша).
• Инкапсуляция полезной нагрузки безопасности (Encapsulating security payload, сокр. ESP). ESP отвечает за конфиденциальность, целостность и аутентификацию IP-пакетов. Он шифрует содержимое пакета, чтобы предотвратить его перехват, и гарантирует, что данные остаются неизменными во время передачи.
• Ассоциации безопасности (Security association, сокр. SA). SA — это основа связи в IPsec. Они устанавливают параметры безопасности, такие как метод шифрования, способ аутентификации и управление ключами, для каждого VPN-соединения.
• Управление ключами (Internet key exchange, сокр. IKE). Управление ключами необходимо для безопасного обмена зашифрованными ключами между устройствами IPsec. IKE помогает согласовать и создать общие секретные ключи для защищённой связи.

Как работает IPsec?

Когда компьютеры обмениваются данными через IPsec, это происходит по определённому алгоритму действия. Его можно разделить на несколько этапов.

• Идентификация трафика. Все данные, отправляемые по сети, разбиваются на более мелкие части, называемые пакетами. Пакеты содержат как полезную нагрузку, так и заголовки, чтобы компьютеры, получающие пакеты, знали, что с ними делать. IPsec добавляет к ним информацию об аутентификации и шифровании, а также трейлеры после полезной нагрузки. После того как устройство получает пакет, оно сопоставляет его с настроенной политикой IPsec, чтобы определить, нужно ли передавать пакет через туннель IPsec. Трафик, который необходимо передать через туннель IPsec, называется «заинтересованным» трафиком.
• Аутентификация. Затем устройства согласовывают «ассоциации безопасности» (SA), которые определяют, как передавать данные безопасно. Это включает методы шифрования и аутентификации, а также ключи для передачи данных.
• Обмен ключами. После идентификации «заинтересованного» трафика локальное сетевое устройство согласует SA с другими компьютером. На этом этапе устройства начинают обмен ключами через протокол IKE для установления безопасной связи и обмена ключами для передачи данных.
• Шифрование. После установки безопасной связи данные передаются через IPsec-туннель. Чтобы обеспечить их конфиденциальность и целостность, для шифрования и аутентификации данных используется заголовок аутентификации (AH) или инкапсуляция полезной нагрузки безопасности (ESP). Механизм шифрования предотвращает перехват данных во время передачи, а механизм аутентификации обеспечивает целостность данных и предотвращает их подделку во время передачи.
• Передача данных. На этом этапе отправитель IPsec использует алгоритм и ключ шифрования, чтобы инкапсулировать исходные данные для шифрования IP-пакета. Затем отправитель и получатель используют один и тот же алгоритм и ключ аутентификации для обработки зашифрованных пакетов, чтобы получить значения проверки целостности (Integrity check value, сокр. ICV). Если ICV, полученные на обоих концах, одинаковы, получатель расшифровывает пакет. Если разные — это значит, что данные подделаны, и получатель отбрасывает пакет.
• Отключение туннеля. По завершении обмена данными между двумя сторонами IPsec-туннель отключается для экономии ресурсов.

Режимы IPsec

IPsec — это протокол, который может работать в двух разных режимах с разной степенью защиты.

В Режиме туннелирования IPsec шифрует всю информацию в пакете данных, включая саму полезную нагрузку и заголовок, и добавляет к ним новый заголовок. Это позволяет изменять маршрутизацию и успешно передавать данные. Такой режим хорошо защищает данные и подходит для передачи данных в общедоступных сетях.

В Транспортном режиме IPsec, напротив, шифрует только полезную нагрузку пакета данных, оставляя заголовок IP без изменений. Это означает, что маршрутизация не может быть изменена. Транспортный режим IPsec используется обычно для прямой связи между двумя компьютерами в надёжной сети.

Порты IPsec

Идентификатор IPsec использует разные порты и протоколы, чтобы создать защищенные каналы для передачи данных. Каждый порт выполняет определенные задачи:

• UDP порт 500. Порт UDP 500 используется для протокола IKE и отвечает за установку безопасных каналов связи и аутентификацию устройств. Он работает в режимах основного и агрессивного обмена данными.
• UDP порт 4500. Этот порт используются для прохождения трафика через NAT (Network Address Translation) в VPN IPsec. NAT — это механизм в сетях TCP/IP, позволяющий преобразовывать IP-адреса транзитных пакетов. С помощью порта 4500, трафик IPsec проходит через устройства NAT без изменений.
• Протокол № 50. Добавляет дополнительные заголовки к IP-пакетам для защиты данных.
• Протокол № 51. Добавляет криптографические контрольные суммы к IP-пакетам, чтобы выявлять изменения.

Таким образом, порты UDP 500 и 4500 используются для установления связи и прохождения через NAT, а протоколы 50 и 51 обеспечивают защиту данных. Эти методы работают вместе, и с их помощью IPsec-протокол создает безопасные VPN-подключения.

Что такое IPsec VPN?

VPN-сервисы используют специальные правила, чтобы зашифровать данные, которые передаются между устройствами. IPsec VPN — это один из видов VPN, который использует определённые правила, чтобы создать зашифрованный туннель через интернет.

Данные сначала помещаются в специальный пакет IPsec, который затем зашифровывается. Сразу после этот пакет отправляется через интернет на специальный VPN-сервер, где он расшифровывается и отправляется туда, куда нужно.

Виды IPsec VPN

IPsec VPN можно разделить на два основных типа в зависимости от того, как они устанавливаются.

• IPsec VPN для связи между сетями. Этот тип VPN, также известный как VPN типа «сеть-сеть», соединяет разные сети, находящиеся в разных местах, обеспечивая безопасное взаимодействие между ними. Обычно он используется для подключения филиалов, серверных центров или удалённых офисов к центральной сети.

• IPsec VPN для удалённого доступа. VPN для удалённого доступа, также известный как VPN «клиент-сеть», позволяет отдельным пользователям безопасно подключаться к корпоративной сети из удалённых мест. Эти пользователи получают доступ к ресурсам сети, приложениям и сервисам так, будто они находятся непосредственно в офисе.

Плюсы и минусы IPsec VPN

У использования протоколов безопасности IPsec есть ряд преимуществ и недостатков. Рассмотрим их подробнее.

Преимущества IPsec VPN

• Работа на сетевом уровне. IPsec работает на уровне сети, а не приложения, что означает, что данные шифруются у отправителя и расшифровываются только у получателя, обеспечивая высокий уровень безопасности.
• Безопасность. Протоколы AH и ESP обеспечивают высокий уровень безопасности, а гибкость системы позволяет использовать разные алгоритмы шифрования, что делает взлом данных очень сложным.
• Универсальность. IPsec может защищать различные типы данных, поддерживается многими операционными системами и роутерами и широко используется в сетях VPN.

Недостатки IPsec VPN

• Сложность настройки. Более сложный в настройке и управлении по сравнению с альтернативными протоколами.
• Проблемы совместимости. Несоответствие стандартам IPsec может вызвать проблемы совместимости, особенно при подключении к другим сетям.
• Снижение производительности сети. IPsec может снижать производительность из-за высокой загрузки процессора, особенно при передаче малых пакетов данных.

IPsec или SSL: какой протокол лучше?

Сравним IPsec VPN с альтернативным протоколом — SSL VPN (Secure Sockets Layer).

IPsec VPN работает на сетевом уровне и защищает весь трафик между точками IP, а SSL VPN работает на уровне приложений и защищает трафик только между браузером и сервером, используя протокол TLS для шифрования HTTPS-трафика.

TLS-шифрование гарантирует, что любой, кто хочет перехватить сообщение, не сможет узнать имена пользователей, пароли или другие конфиденциальные данные.

Однако, поскольку это шифрование защищает связь между браузером и сервером, оно не шифрует другие данные, которые можно использовать для отслеживания пользователя в сети, такие как IP-адреса, физическое местоположение и операционная система.

К этой информации может получить доступ интернет-провайдер, корпорации и злоумышленники, которые могут использовать её против вас. Чтобы избежать таких рисков, лучше выбрать IPsec VPN.

Как подключить IPsec VPN на различных устройствах

L2TP/IPsec-протокол по умолчанию встроен в большинство современных платформ, включая Windows и macOS. Это удобно, потому что вам не нужно устанавливать дополнительное программное обеспечение и вы можете быть уверены в его безопасности.

Ниже мы рассмотрим, как настроить L2TP/IPsec VPN в Windows 10 и macOS, используя встроенные возможности операционной системы.

Windows 10

Шаг 1. Откройте панель задач и нажмите на значок «Сеть» → «Настройки сети» → «VPN» → «Добавить VPN-соединение».

Шаг 2. Настройте соединение VPN:

• Выберите «Встроенный VPN-провайдер для Windows»
• Задайте имя соединения
• Введите доменное имя или IP-адрес вашего VPN-сервера
• Выберите «Протокол туннелирования уровня 2 с IPsec (L2TP/IPsec)»
• Выберите «Имя пользователя и пароль" для типа входа»

Шаг 3. Введите имя пользователя и пароль, если требуется. Нажмите «Сохранить», чтобы завершить настройку VPN.

Шаг 4. Нажмите на значок сети на панели задач. Выберите ваше VPN-подключение из списка и нажмите «Подключиться». Теперь вы можете пользоваться VPN.

Чтобы отключиться от VPN, снова нажмите на значок сети, выберите ваше VPN-подключение и нажмите «Отключиться».

Вы также можете проверить свойства сети, открыв окно «Настройки сети» и выбрав «Изменить параметры адаптера». Там вы найдёте ваше VPN-подключение и сможете узнать больше о нем.

macOS

Шаг 1. Откройте «Системные настройки» → «Сеть».

Шаг 2. Нажмите на + и выберите VPN в списке. В качестве типа VPN выберите «L2TP через IPsec».

Шаг 3. В открывшемся окне в поле «Имя службы» введите название туннеля и нажмите «Создать».

Шаг 4. Нажмите «Настройки аутентификации» и введите ваш пароль VPN.

Шаг 5. Нажмите «Дополнительно» и выберите «Отправлять весь трафик через VPN-соединение», чтобы защищать весь трафик.

Шаг 6. Нажмите «Подключиться», чтобы установить соединение с VPN-сервером.

Поздравляем! Теперь ваш IPsec VPN-клиент настроен на macOS.

Почему AdGuard VPN?

Эксклюзивный протокол

У AdGuard VPN есть уникальный протокол собственной разработки, который сочетает в себе высокую скорость и безопасность.

Списки исключений

Пользователи могут выбирать приложения и сайты, на которых VPN будет работать.

Выбор DNS-сервера

Пользователи могут выбрать DNS-сервер для повышения уровня безопасности и контроля над трафиком, включая блокировку рекламы и защиту от вредоносных программ.

Быстрые локации

Пользователи могут выбирать серверы на основе пинга для оптимизации скорости соединения. AdGuard VPN постоянно обновляет список доступных локаций.

Совместимость с Блокировщиком AdGuard

Приложения AdGuard VPN доступны на Windows, Mac, Android и iOS, а расширения — во всех популярных браузерах. В мобильных версиях AdGuard VPN и Блокировщик AdGuard работают в режиме интеграции, который не нужно настраивать.

Поддержка QUIC

Протокол QUIC повышает качество соединения в сложных условиях, например, при использовании мобильного интернета или публичных сетей Wi-Fi.

Kill Switch

Автоматически отключает интернет при потере VPN-соединения, гарантируя сохранность личных данных в ненадёжных сетях.

Исключение приложений

Аналогично спискам исключений для сайтов, эта опция позволяет выбирать, какие приложения будут функционировать через VPN, повышая онлайн-безопасность и контроль над трафиком.

Заключение

IPsec VPN — это незаменимый инструмент, когда нужно установить безопасное сетевое подключение. Благодаря проверенной временем технологии и постоянному развитию, набор протоколов IPsec — это идеальное решение для обеспечения безопасности в корпоративных и общедоступных сетях.