Hur fungerar en VPN?

Ett virtuellt privat nätverk (VPN) krypterar din internetanslutning och leder om data genom en fjärrserver. Därmed kan VPN-tjänster hålla din internetaktivitet privat, ändra din IP-adress och plats samt skydda dig på offentliga wifinätverk.

Men hur fungerar egentligen VPN-tjänster? Vi anser att du får ut mer av detta lättanvända men kraftfulla verktyg om du har en bättre förståelse för vad som faktiskt händer när du ansluter till en VPN-server.

Genom att följa processen ovan kan du med hjälp av en VPN-tjänst dölja din IP-adress från de webbplatser du besöker, samt dölja din onlineaktivitet från internetleverantörer, wifiadministratörer, myndigheter och andra som övervakar din anslutning.

Det är allt du behöver veta om VPN-tjänster för att komma igång, men fortsätt läsa om du vill få en djupare förståelse av hur VPN-tjänster fungerar och hur du drar full nytta av dem.

I diagrammet nedan ser du hur en vanlig VPN-anslutning hanterar din webbtrafik.

Diagram som förklarar hur VPN-tjänster krypterar och omdirigerar webbtrafik.

Nedan kommer en lista över processens faser i kronologisk ordning. Observera att steg 1–3 utgör den s.k. VPN-handskakningen, medan steg 8–10 fortsätter så länge VPN-sessionen pågår.

De här stegen ger en grundläggande uppfattning av hur en VPN fungerar. Vilka steg som gäller för dig varierar dock beroende på vilket VPN-protokoll som används och hur leverantören har konfigurerat nätverket.

Klicka på länkarna eller fortsätt läsa om du vill veta mer om varje fas i VPN-anslutningen.

Initial kontakt mellan VPN-klient och server

Så här går den initiala kontakten till.

När dessa steg slutförts är handskakningen klar och krypteringen kan äga rum. Så här hanterar de största VPN-protokollen det initiala utbytet:

• OpenVPN, SSL/TLS, SSTP:
  • Klienten skickar paketet Client Hello.
  • Servern svarar med paketet Server Hello.
• WireGuard:
  • Klienten och servern utbyter handskaksinitiering och svarsmeddelanden.
  • Meddelandena innehåller kortlivade offentliga nycklar och kryptografiska parametrar.
• L2TP/IPSec och IKEv2:
  • Klienten och servern utbyter IKE-initieringspaketen (Internet Key Exchange) IKE_SA_INIT.

Många ledande VPN-tjänster har även egenutvecklade protokoll, som ofta bygger på modifierade versioner av WireGuard eller OpenVPN och följer initieringsprocesser som liknar basprotokollen.

Här kommer ett exempel av ett initialt kontaktpaket från OpenVPN:

Client Hello-paket från en VPN-klient som inleder kontakt med en VPN-server över TCP på port 443.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

Autentisering mellan VPN-klient och server

Autentiseringsfasen ser till att klienten bara ansluter till äkta VPN-servrar. Metodernas komplexitet och säkerhet varierar, och kombinerar ofta olika tekniker för att skapa en säker anslutning.

Även om VPN-protokoll som OpenVPN och IPSec erbjuder högre konfigurerbarhet omfattar de flesta autentiseringsprocesser någon kombination av certifikat, nycklar som delats i förväg (PSK:er) och verifiering med användarnamn och lösenord.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

Nyckelutbyte

Nyckelutbytet är den kryptografiska processen där två parter på ett säkert sätt etablerar en delad hemlig nyckel över en osäker kommunikationskanal utan att faktiskt överföra själva nyckeln.

Den delade säkra nyckeln möjliggör symmetrisk kryptering för den efterföljande kommunikationen, vilket skapar den säkra VPN-tunneln mellan klienten och servern.

Se avsnittet om VPN-handskakning för en mer detaljerad förklaring av hur olika nyckelutbytesmetoder fungerar.

Här fokuserar vi på hur de mest populära VPN-protokollen hanterar nyckelutbyte:

Som du ser varierar metoderna för nyckelutbyte mycket mellan protokollen sett till komplexitet, prestanda och framför allt säkerhet.

Den här flexibiliteten gör att VPN-tjänsterna kan konfigureras för olika användningsfall. Den ökade komplexiteten kan dock leda till felkonfigurering av mindre erfarna utvecklare, vilket i sin tur kan leda till säkerhetsbrister.

Du hittar flera exempel på detta i vår undersökning av säkerhetsbrister i kostnadsfria VPN-tjänster för Android.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

VPN-tunnel

När VPN-handskakningen är klar etableras en säker tunnel mellan klienten och servern.

Se avsnittet om VPN-tunnlar om du vill ha en mer detaljerad förklaring av VPN-tunnlar. Här fokuserar vi på hur tunnlar skapas generellt sett och hur olika protokoll sköter processen.

Så här hanterar de stora VPN-protokollen skapandet av VPN-tunnlar:

• OpenVPN:
  • Använder virtuellt tun/tap-nätverksgränssnitt som kan konfigureras för IP eller Ethernet (datalänksskiktet).
  • Byter IP-adresser, rutter och andra nätverksinställningar.
  • Aktiverar VPN-tunneln och leder trafik genom det virtuella gränssnittet.
  • Konfigurerar andra funktioner som komprimering eller fragmentering, om tillämpligt.
• WireGuard:
  • Använder en minimal tunnelstruktur med fokus på prestanda och låg overhead jämfört med andra protokoll.
  • Skapar ett enkelt virtuellt nätverksgränssnitt, vanligtvis kallat wg0.
  • Kan skicka bestående keepalive-paket för att bibehålla anslutningen.
• L2TP/IPSec:
  • IPSec-skiktet skapar tunneln för L2TP-paketen.
  • Etablerar L2TP-kontrollanslutning inom IPSec-tunneln.
  • Skapar L2TP-session för dataöverföring.
  • Aktiverar VPN-tunneln och leder trafik genom L2TP-tunneln som skyddas av IPSec.
• IKEv2:
  • Etablerar IPSec-tunneln.
  • Kan leda olika trafikflöden genom ytterligare IPSec Child SA:er.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

IP-tilldelning

Tilldelningen av en ny IP-address är ett avgörande moment i VPN-anslutningsprocessen. Se avsnittet om hur en VPN döljer din IP-adress för en större överblick över IP-maskering.

Varje VPN-protokoll hanterar IP-tilldelningen olika. Här är en sammanfattning av hur processen ser ut för de vanligaste protokollen:

Enhetens dirigeringstabell uppdateras som del av processen för att skicka trafik mellan enheten och VPN-servern över din vanliga internetanslutning. Nya regler tillämpas för att skicka all annan internettrafik som leds genom tunneln via VPN-servern på väg till sin destination.

Om Split Tunneling är tillgängligt och aktiverat i klienten läggs fler regler till i enhetens dirigeringstabell, så att trafik från specificerade appar leds utanför tunneln och genom din vanliga internetanslutning.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

DNS-upplösning

För att hålla din internetaktivitet helt privat leder VPN-tjänster ofta dina DNS-förfrågningar genom den krypterade tunneln med resten av din trafik. Helst ska leverantören även använda egna DNS-servrar istället för internetleverantörens eller andra tredjeparters servrar.

Om detta inte sker inträffar en DNS-läcka, som äventyrar din sekretess.

Så här skyddar de vanligaste VPN-protokollen DNS-upplösning:

Som du ser har valet av VPN-protokoll stor inverkan på DNS-hantering och påverkar både säkerhet och funktion.

Moderna VPN-protokoll erbjuder robust DNS-skydd, men blir ofta felkonfigurerade av mindre erfarna administratörer.

Det är ännu vanligare att se VPN-leverantörer som inte investerar i att driva egna DNS-servrar, särskilt kostnadsfria tjänster. Det innebär att DNS-förfrågningarna kan loggas av ägarna av DNS-servrarna från tredjepart även om förfrågningarna leds genom tunneln.

Enligt vår senaste forskning läckte över 80 % av alla kostnadsfria VPN-tjänster för Android DNS-förfrågningar på något sätt.

^{Tillbaka till översikten över VPN-anslutningsfaser ↩}

Dataöverföring, kryptering och avkryptering

När den säkra VPN-anslutningen har etablerats krypterar klienten din data och skickar den genom tunneln till VPN-servern. Servern avkrypterar datan och skickar den vidare till sin slutliga destination, dvs. webbplatsen eller appen du använder.

Svar från destinationsservrarna tas emot och krypteras av VPN-servern på likande sätt, innan de skickas tillbaka genom tunneln för att avkrypteras av klienten.

Vilken kod som används för krypteringen samt paketets struktur och hantering fastställs av vilket VPN-protokoll som används. Se avsnittet om hur VPN-kryptering fungerar om du vill veta mer om VPN-kryptering i allmänhet.

I följande tabell jämför vi hur populära VPN-protokoll hanterar dataöverföring och kryptering/avkryptering. Tryck på knappen för att förstora den och scrolla ned för att se hur varje protokoll hanterar processens respektive steg.

Utan en VPN-tjänst ansluter din enhet direkt till webbplatsens server, som behöver din IP-adress för att kunna skicka tillbaka innehåll.

Din IP-adress är din unika identifierare som talar om för andra datorer vart informationen ska skickas.

Din IP-adress avslöjar mycket personlig information, bl.a. din plats och onlineaktivitet. Många använder en VPN för att dölja denna data.

Med en VPN-tjänst omdirigeras din anslutning alltid via en fjärrserver innan den når webbplatsen.

Din riktiga IP-adress förblir alltså dold, eftersom webbplatser bara interagerar med VPN-serverns IP-adress. Webbplatser skickar information till VPN-servern, som sedan skickar den vidare till din enhet.

Fördelarna med att dölja din IP-adress på detta sätt är bl.a. att

• förhindra att webbplatser och annonsörer spårar din aktivitet online
• häva blockeringen av geografiskt begränsat innehåll genom att surfa från ett annat land
• göra det svårare för illvilliga aktörer att attackera din enhet eller nätverk.

En VPN-tunnel är helt enkelt en säker kanal som etableras mellan enheten och VPN-servern och skapar en säker, privat rutt genom offentliga internet.

Detta kallas för en tunnel eftersom din ursprungliga trafik krypteras och omsluts av ett lager okrypterad trafik.

Det är som att ta ett kuvert med ett brev i och lägga det i ytterligare ett kuvert med en ny adress på. Ditt faktiska meddelande döljs och eventuella avlyssnare kan inte se det.

Den här processen kallas inkapsling och utförs av särskilda tunnelprotokoll.

Krypteringskoder

Vid kryptering konverteras data i klartext till en hemlig kod som inte går att läsa utan nyckeln som avkrypterar den.

VPN-tjänster använder kryptering för att dölja din webbaktivitet mellan din enhet och VPN-servern och skydda dig mot olika former av övervakning.

VPN-tjänster använder krypteringskoder för att konvertera din internetaktivitet till oläslig kod. En kod är en matematisk algoritm (dvs. en uppsättning regler) som krypterar och avkrypterar data, ofta med en viss nyckellängd.

Nyckeln är en fras bestående av tecken som modifierar datan som krypteras. Bara de som har samma nyckel kan avkryptera datan.

Längre nyckellängder ger oftast högre säkerhet. T.ex. anses AES-256 vara säkrare än AES-128.

Vissa VPN-protokoll har statiska nycklar som designats för långvarig användning, medan andra använder kortlivade nycklar som förfaller efter en enda session eller transaktion.

Så fungerar krypteringskoder:

1. Koden använder en nyckel som krypterar datan innan den skickas.
2. Samma eller en relaterad nyckel används för att kryptera datan på mottagarsidan.
3. Bara de som har rätt nyckel kan avkryptera och läsa informationen.

Vilken kod som används av en VPN avgörs ofta av i vilken grad utvecklarna prioriterade säkerhet över prestanda, eftersom starkare kod vanligen kräver mer processorkraft.

Det kommer hela tiden nya koder som anammas av framstående VPN-tjänster.

De mest använda koderna för VPN-tjänster är:

• Advanced Encryption Standard (AES)
  • Bäst i branschen för kryptering.
  • Finns i nyckellängderna 128-bitars och 256-bitars.
  • AES-256 ger starkare skydd.
  • Anses vara kvantumresistent.
• Blowfish
  • Togs fram 1993 och har i hög grad ersatts av AES-256.
  • 128-bitars nyckellängd (32 till 448 bitar möjligt).
  • Har kända brister.
  • Används som reserv till AES-256.
• ChaCha20
  • En nyare kod på uppgång.
  • 256-bitars nyckel.
  • Jämförbar säkerhet med AES-256.
  • Högre hastighet, särskilt på mobila enheter.
• Camellia
  • Togs fram 2000.
  • Jämförbar säkerhet och hastighet med AES.
  • Inte certifierad av NIST.
  • Begränsad tillgänglighet i VPN-tjänster.

Krypteringslägen avgör hur koder som AES krypterar data. De är avgörande för VPN-tjänsters säkerhet, och påverkar både sekretess och prestanda. Här är de vanligaste lägena som används av VPN-tjänster:

• CBC (Cipher Block Chaining)
  • Traditionellt läge.
  • Skapar en kedja av beroende block.
  • Kan vara långsammare än nya lägen.
  • Kräver ytterligare säkerhetsåtgärder.
• GCM (Galois/Counter Mode)
  • Ger kryptering och autentisering.
  • Snabbare än CBC.
  • Anses vara väldigt säkert.
  • Används i många moderna VPN-tjänster.
• CTR (Counter)
  • Omvandlar blockkod till strömkod.
  • Snabb och möjliggör parallell bearbetning.
  • Ger inte autentisering i sig självt.
  • Används av ChaCha20.
• OCB (Offset Codebook Mode)
  • Ger autentiserad kryptering i ett enda pass.
  • Väldigt effektivt.
  • Begränsat införande på marknaden p.g.a. patentproblem.

Det är bäst att undvika andra lägen i VPN-tjänster. ECB (Electronic Codebook) är för simpelt för att vara säkert, medan CFB (Cipher Feedback) och OFB båda är känsliga för felkonfigurering p.g.a. sin komplexitet samt att de anses vara förlegade. Alla lägen utan integritetskontroll bör också undvikas så vida de inte används tillsammans med en separat autentiseringsmekanism.

De flesta topprankade VPN-tjänster använder numera GCM-läge med AES eller kombinationen ChaCha20 och Poly1305, eftersom detta ger en bra balans mellan säkerhet och prestanda. När vi testar VPN-tjänster tittar vi efter dessa moderna, autentiserade krypteringslägen.

VPN-protokoll

VPN-protokoll är de regler och processer som följs för att upprätta en säker anslutning mellan enheten och VPN-servern.

De avgör hur VPN-tunneln bildas och hanteras, medan krypteringsalgoritmen används för att skydda datan som skickas genom tunneln.

Varje protokoll erbjuder en unik balans mellan hastighet, säkerhet och kompatibilitet. De flesta VPN-tjänster använder ett visst protokoll som standard, men går att ändra i appens inställningar.

VPN-handskakning

VPN-handskakningen är avgörande för att inleda en säker anslutning. Så här går processen till:

1. Autentisering: Identiteten för VPN-klienten och servern bekräftas.
2. Nyckelutbyte: Sessionens krypteringsnycklar delas på ett säkert sätt.
3. Parameteravtal: Kommunikationsregler och krypteringssviter etableras.

Under en VPN-handskakning utbyter din enhet och VPN-servern information för att etablera en säker kanal. Utbytet leder till en gemensam hemlig nyckel som används för att kryptera och avkryptera data under VPN-sessionen.

I en VPN-handskakning används oftast RSA-algoritmen (Rivest-Shamir-Adleman). RSA har varit basen för internetsäkerhet under de senaste två decennierna. Nyckelns längd är dock avgörande.

För en så säker anslutning som möjligt ska du bara använda VPN-tjäsnter med RSA-2048 eller RSA-4096. RSA-1024 anses inte längre som säkert p.g.a. avancemang inom datorkraft.

Även om handskakningsprocessen är väldigt säker genereras en ”huvudnyckel” som skulle kunna avkryptera alla sessioner på servern om ett intrång skedde.

I så fall skulle en angripare kunna hacka sig in på VPN-servern och komma åt all data som färdas genom VPN-tunneln.

För att undvika det rekommenderar vi att du använder VPN-tjänster med perfekt framåtsekretess.

Perfekt framåtsekretess

Diagram som förklarar hur perfekt framåtsekretess fungerar.

Perfekt framåtsekretss (PFS) är en avgörande säkerhetsfunktion i moderna VPN-protokoll. Det använder algoritmerna Diffie-Hellman (DH) eller Elliptic Curve Diffie-Hellman (ECDH) för att generera unika, tillfälliga sessionsnycklar.

Perfekt framåtsekretess säkerställer att krypteringsnyckeln aldrig byts ut under anslutningen.

Här är några av fördelarna med PFS:

1. Oberoende nyckelgenerering: Både VPN-servern och klienten hämtar samma krypteringsnyckel utan att skicka den sinsemellan.
2. Sessionsisolering: Varje anslutning har en unik nyckel, vilket minskar risken för skada om intrång görs.
3. Tillfällig säkerhet: Nycklarna är tillfälliga och raderas efter varje användning, vilket förhindrar framtida avkryptering av eventuell insamlad data.

Även om RSA är avgörande för autentisering kan det inte erbjuda PFS på egen hand. För att införa PFS krävs DH eller ECDH i krypteringgsviten. ECDH erbjuder ordentlig säkerhet för handskakningar, medan DH bara ska användas tillsammans med andra åtgärder p.g.a. potentiella sårbarheter.

Båda våra rekommenderade VPN-protokoll OpenVPN och WireGuard stöder perfekt framåtsekretss.

Hashautentisering

Secure Hash Algorithms (SHA) spelar en viktig roll inom VPN-säkerhet genom att

1. verifiera dataintegritet under överföringen
2. autentisera anslutningen mellan klient och server
3. förhindra obehörig datamanipulering.

SHA:er konverterar källdata till en teckensträng med ett fast antal tecken som kallas hashvärde. Detta är en enkelriktad process som inte kan vändas – att bara ändra ett tecken i inputen ändrar outputen drastiskt.

Så fungerar detta när det gäller VPN-kommunikation:

1. Avsändaren tillämpar en avtalad hashfunktion på datan.
2. Mottagaren genererar en hash av den mottagna datan med samma funktion.
3. Om den genererade hashen stämmer med den överförda hashen bekräftas datans integritet.
4. Felmatchade hashar tyder på eventuell manipulering. I så fall raderas datan.

SHA:s hashautentisering förhindrar man-i-mitten-attacker genom att upptäcka certifikatmanipulering, vilket stoppar hackare från att imitera legitima VPN-servrar.

För maximal säkerhet rekommenderar vi VPN-tjänster som använder SHA-2 eller högre. SHA-1 har kända sårbarheter som kan äventyra säkerheten.