В дерево исходных текстов FreeBSD приняты изменения с новой реализацией VPN WireGuard, основанной на коде модуля ядра, совместно подготовленного основными командами разработчиков FreeBSD и WireGuard при участии Джейсона Доненфилда (Jason A. Donenfeld), автора VPN WireGuard, и Джона Болдуина (John H. Baldwin), известного разработчика GDB и FreeBSD, в начале 2000-х годов реализовавшего поддержку SMP и NUMA в ядре FreeBSD. После принятия драйвера в состав FreeBSD (sys/dev/wg), его разработка и сопровождение отныне будет вестись в репозитории FreeBSD.

Перед принятием кода при поддержке организации FreeBSD Foundation было проведено полное рецензирование изменений, в ходе которого также было проанализировано взаимодействие драйвера с остальными подсистемами ядра и оценена возможность задействования предоставляемых ядром криптографических примитивов.

Для использования необходимых драйверу криптографических алгоритмов было произведено расширение API криптоподсистемы ядра FreeBSD, в который была добавлена обвязка, позволяющая использовать через стандартный крипто-API не поддерживаемые во FreeBSD алгоритмы, используя реализацию необходимых алгоритмов из библиотеки libsodium. Из алгоритмов, встроенных в драйвер оставлен лишь код для вычисления хэшей Blake2, так как предоставляемая во FreeBSD реализация данного алгоритма завязана на фиксированный размер хэша.

Кроме того, в процессе рецензирования была проведена оптимизация кода, позволившая поднять эффективность распределения нагрузки на многоядерных CPU (обеспечена равномерная балансировка привязки задач шифрования и расшифровки пакета к ядрам CPU). В итоге накладные расходы при обработке пакетов были приближены к реализации драйвера для Linux. В коде также обеспечена возможность использования драйвера ossl для ускорения операций шифрования.

В отличие от прошлой попытки интеграции WireGuard во FreeBSD в новой реализации задействована штатная утилита wg, а не модифицированная версия ifconfig, что позволило унифицировать настройку в Linux и FreeBSD. Утилита wg как и драйвер включена в состав исходных текстов FreeBSD, что стало возможным благодаря изменению лицензии на код wg (код теперь доступен под лицензиями MIT и GPL). Прошлая попытка включения WireGuard в состав FreeBSD была предпринята в 2020 году, но завершилась скандалом, в результате которого уже добавленный код был удалён из-за низкого качества, безалаберной работы с буферами, использования заглушек вместо проверок, неполной реализации протокола и нарушения лицензии GPL.

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. 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 с 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 хеширования используются алгоритм BLAKE2s (RFC7693).

( читать дальше... )

>>> Подробности