WireGuardは、暗号化された仮想プライベートネットワーク（VPN）を実装する通信プロトコルであり、無料のオープンソースソフトウェアです。 [5]一般的なトンネリングプロトコルであるIPsecとOpenVPNよりも軽量でパフォーマンスに優れていることを目指しています。[6] WireGuardプロトコルはUDP経由でトラフィックを転送します。[7]

2020年3月、このソフトウェアのLinux版は安定した製品リリースに到達し、Linux 5.6カーネルに組み込まれ、一部のLinuxディストリビューションの以前のLinuxカーネルにバックポートされました。[4] Linuxカーネルコンポーネントは、GNU General Public License（GPL）バージョン2の下でライセンスされています。その他の実装は、GPLv2またはその他のフリー/オープンソースライセンスの下でライセンスされています。[5]

プロトコル

WireGuardプロトコルは、ホワイトペーパーの10ページに記載されている構築文字列の値としてが選択されていることからもわかるように、ノイズプロトコルフレームワークのハンドシェイクパターンのバリエーションです。 [8]IKNoise_IKpsk2_25519_ChaChaPoly_BLAKE2s

鍵交換、またはハンドシェイクでは、 Curve25519を使用して長期および一時的なDiffie-Hellman値を組み合わせます。[9]各ペアはCurve 25519を使用して公開鍵と秘密鍵のペアのセットを生成し、公開鍵が交換され、各ペアにWireGuardトンネルで使用するIPアドレス（通常はRFC 1918 ）が割り当てられます。 [10]両方のピアによって鍵が確認されると、ノイズプロトコルを使用して、Poly1305で認証された対称暗号化用の共有ChaCha20セッションキーが生成されます。[10]ハッシュテーブルキーにはSipHash24が使用され、 SHA-3のより高速でコンパクトなバージョンであるBLAKE2s暗号ハッシュ関数が組み込まれています。[11] [12]鍵導出関数は、 HKDFおよびBase64でエンコードされた秘密鍵、公開鍵、事前共有鍵を使用して処理されます。 [11]

WireGuard の証明は、 2 メッセージのノイズベース ハンドシェイク (およびオプションの PSK) をCryptoVerifの暗号ゲーム計算でモデル化することから始まります。ChaCha20 - Poly1305、Curve25519、HKDF、ハッシュ チェーン、および関連プリミティブを標準のIND-CPA /INT-CTXT およびランダム オラクル仮定の下で抽象化します。[13]そのモデルから、CryptoVerif の自動ゲーム ホップは、無制限の並列セッションにわたって、プロトコルが相互認証、IND-CCAセッション キーの秘密、前方秘匿性、および侵害後のセキュリティを、長期キーが後で漏洩して状態が消去された場合でも保証することを示しています。[13] 2019 年 5 月、INRIAの研究者は CryptoVerif証明アシスタントを使用して作成した、WireGuard プロトコルの機械チェック済み証明を公開しました。[14]

オプションの事前共有対称鍵モード

WireGuardは、量子コンピューティングの将来の進歩を緩和するために、対称暗号化の追加レイヤーを提供する事前共有対称鍵モードをサポートしています。これは、量子コンピュータがCurve25519を破れるまでトラフィックが保存され、その時点でトラフィックが復号化されるというリスクに対処します。事前共有鍵は「通常、鍵管理の観点から面倒であり、盗難される可能性も高い」ものの、短期的には、対称鍵が侵害された場合でも、Curve25519鍵で十分以上の保護を提供します。[15]

ネットワーキング

WireGuardはTCP over TCPの潜在的な欠点のため[7] UDPのみを使用します。[5] [7] [ 16] [17] TCPベースの接続上でTCPをトンネリングすることを「TCP over TCP」と呼びますが、これを行うとTCPメルトダウン問題により伝送性能が大幅に低下する可能性があります。[18]

デフォルトのサーバーポートはUDP 51820です。[19]

WireGuardはトンネルの内外を問わず、IPv6を完全にサポートしています。IPv4とIPv6の両方においてレイヤー3のみをサポートし、 v4-in-v6のカプセル化（逆もまた同様）が可能です。[20]

MTUオーバーヘッド

WireGuardのオーバーヘッドは次のように分類されます。[21]

  • 20バイトのIPv4ヘッダーまたは40バイトのIPv6ヘッダー
  • 8バイトのUDPヘッダー
  • 4バイト型
  • 4バイトのキーインデックス
  • 8バイトのノンス
  • Nバイト暗号化データ
  • 16バイトの認証タグ

MTUの運用上の考慮事項

WireGuardパケットを転送するアンダーレイネットワークが1500バイトのMTUを維持していると仮定すると、WireGuardインターフェースをすべてのピアに対して1420バイトのMTUに設定することが、IPv6 + IPv4で転送する場合に理想的です。ただし、従来のIPv4トランスポートのみを利用する場合は、WireGuardインターフェースのMTUを1440バイトに設定すれば十分です。[21]

運用上の観点とネットワーク構成の統一性の観点から、WireGuardインターフェースのネットワーク全体でデフォルトの1420バイトMTUを維持することが有利です。[22]このアプローチは一貫性を確保し、将来的にWireGuardピアとインターフェースでIPv6を有効にする際のスムーズな移行を促進します。

しかし、ネットワーク接続の形態が様々で、多数のネットワーク接続間でMTUが変化するモバイルクライアントの場合、トンネル内でIPv6トランスポートを可能にする1280のMTUが有益であり、これが最小許容MTUであるため、WireGuardトンネルがほとんどの接続形態で機能することを可能にする。[23]ホストはPMTUDの信頼性のために1280を超える送信を避けることが多い。[24]

WireGuardインターフェースのMTUは、トンネル内で伝送されるIPバージョンではなく、カプセル化（外側の）IPプロトコルによって決定されます。WireGuardパケットがIPv4で転送される場合、外側のヘッダーのオーバーヘッドは60バイト（20バイトのIPv4ヘッダー、8バイトのUDPヘッダー、32バイトのWireGuardヘッダー）です。IPv6で転送される場合、外側のヘッダーのオーバーヘッドは80バイトに増加します。[25]この違いは、ピアがIPv4経由でしか到達できない場合でも、同じメッシュ内の他のピアはIPv6経由または変換メカニズムを介して接続できることを意味します。変換によりヘッダーサイズが増加し、IPv6の最小パスMTUである1280バイトが強制されるため、実装者は一貫したインターフェースMTUを設定する際に、80バイトのIPv6オーバーヘッドを考慮する必要があります。[26] [27]

拡張性

WireGuardは、サードパーティのプログラムやスクリプトによって拡張できるように設計されています。[28]これにより、よりユーザーフレンドリーな管理インターフェース（キーの設定が容易になるなど）、ログ記録、動的なファイアウォール更新、動的なIP割り当て、[29] 、 LDAP統合など、さまざまな機能がWireGuardに追加されました。[30] WireGuardはネイティブサポートされており、 IPVanishやTunnelBearなどの多くの商用VPNサービスでもサポートされています。[31] [32]

このような複雑な機能を最小限のコアコードベースから排除することで、安定性とセキュリティが向上します。セキュリティを確保するために、WireGuardは暗号化制御の実装オプションを制限し、鍵交換プロセスの選択肢を限定し、アルゴリズム[11]を最新の暗号化プリミティブの小さなサブセットにマッピングします。プリミティブのいずれかに欠陥が見つかった場合、問題を解決した新バージョンをリリースできます。

受付

Ars Technica によるレビューでは、WireGuardは設定と使用が簡単で、強力な暗号を使用し、攻撃対象領域が小さい最小限のコードベースを備えていることが分かりました。[33]このレビューには、 Linus Torvalds氏の次の発言が引用されていました。

「もう一度、[WireGuard]への愛を述べて、すぐに統合されることを願っています。コードは完璧ではないかもしれませんが、ざっと目を通しただけで、OpenVPNやIPSecの恐ろしさと比べると、芸術作品のようです。」[33]

2024年の報告書では、WireGuardはIoTセキュリティのための軽量かつ堅牢なソリューションとしての可能性を秘めていると結論付けられました。[34]

WireGuardは、 Open Technology Fund [35]からの資金提供と、 Jump Trading、Mullvad、Tailscale、Fly.io、NLnet Foundationからの寄付を受けています。[36]

オレゴン州上院議員ロン・ワイデンは、国立標準技術研究所（NIST）に対し、WireGuardを既存の技術の代替として評価するよう勧告した。 [37]

可用性

実装

WireGuard プロトコルの実装には以下が含まれます。

  • DonenfeldによるCとGoで書かれた最初の実装。[38]
  • CloudflareのBoringTunはRustで書かれたユーザー空間実装である。[39] [40]
  • Matt DunwoodieによるOpenBSDの実装。C言語で書かれている。[41]
  • 尾崎良太氏によるNetBSD用のwg(4)実装。C言語で書かれている。[42]
  • FreeBSD実装はC言語で書かれており、OpenBSD実装とデータパスの大部分を共有している。[43]
  • 2021年8月以降、「wireguard-nt」と名付けられたネイティブWindowsカーネル実装。 [44]
  • Fritz!OSバージョン7.39以降をサポートするAVM Fritz!Boxモデムルーター。バージョン7.50以降ではサイト間WireGuard接続が可能です。[45]
  • C言語で書かれたベクトルパケット処理のユーザー空間実装。[46]

歴史

コードベースの初期のスナップショットは2016年6月30日から存在します。[47]ロゴは、ジェイソン・ドネンフェルドがデルフィの博物館を訪れた際に見た神話上のパイソンの石の彫刻からインスピレーションを得ています。[48]

2019年12月9日、Linuxネットワークスタックの主要メンテナーであるDavid Millerは、WireGuardのパッチを「net-next」メンテナーツリーに受け入れ、次期カーネルに組み込むことを決定した。[49] [50] [51]

2020年1月28日、リーナス・トーバルズはデイビッド・ミラーのnet-nextツリーをマージし、WireGuardはメインラインLinuxカーネルツリーに加わった。[52]

2020年3月20日、Debian開発者はDebian 11バージョン（テスト版）のカーネル設定でWireGuardのモジュールビルドオプションを有効にしました。[53]

2020年3月29日、WireGuardはLinux 5.6リリースツリーに組み込まれました。Windows版はまだベータ版のままです。[5] [4]これを受けて、Android開発者は2020年3月30日に汎用カーネルイメージにWireGuardのネイティブカーネルサポートを追加しました。[54]

2020年4月22日、NetworkManager開発者のBeniamino GalvaniはWireGuardのGUIサポートをGNOMEに統合しました。[55] [56]

2020年5月12日、Matt DunwoodieはOpenBSDでWireGuardのネイティブカーネルサポートのためのパッチを提案しました。[57] 2020年6月22日、Matt DunwoodieとJason A. Donenfeldの作業の後、WireGuardのサポートがOpenBSDにインポートされました。[58]

2020年11月23日、ジェイソン・A・ドネンフェルドは、インストール、安定性、ARMサポート、エンタープライズ機能を改善したWindowsパッケージのアップデートをリリースしました。[59]

2020年11月29日、WireGuardのサポートがFreeBSD 13カーネルにインポートされました。[43]

2021年1月19日、pfSense Community Edition (CE) 2.5.0開発スナップショットにWireGuardのサポートがプレビューとして追加されました。[60]

2021年3月、FreeBSD WireGuardの緊急コードクリーンアップがすぐに完了できなかったため、カーネルモードのWireGuardサポートは、まだテスト中のFreeBSD 13.0から削除されました。[61] FreeBSDベースのpfSense Community Edition（CE）2.5.0とpfSense Plus 21.02もカーネルベースのWireGuardを削除しました。[62]

2021年5月、WireGuardのサポートは、pfSenseコミュニティのメンバーであるChristian McDonald氏によって作成された実験的なパッケージとして、pfSense CEおよびpfSense Plusの開発スナップショットに再導入されました。pfSense用のWireGuardパッケージには、Netgateが当初支援していたJason A. Donenfeld氏によるカーネルモードWireGuardの開発作業が組み込まれています。[63] [60] [64]

2021年6月には、pfSense CE 2.5.2とpfSense Plus 21.05の両方の公式パッケージリポジトリにWireGuardパッケージが含まれていました。[65]

2023年、WireGuardはドイツのソブリン・テック・ファンドから209,000ユーロ以上の支援を受けた。[66]

2025年6月、IPFireはLinuxカーネル実装を使用したWireGuardのサポートを追加しました。[67]

参照

注記

  1. ^ すべてのプラットフォームに現在リリースされているバージョンがあるわけではなく、一部はベータ版である可能性があります。 [更新が必要ですか? ]

参考文献

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