VPN-protokollien vertailu : suorituskyky site-to-site-konfiguraatiossa mobiiliyhteydellä

Abstract

Tässä opinnäytetyössä luodaan katsaus VPN-teknologian historiaan ja käydään läpi erilaisia tunnelointiprotokollia ja niiden eroavaisuuksia. Varsinaisena tutkimuskysymyksenä oli selvittää kolmen suositun VPN-protokollan suorituskykyä välittää salattua IP-kameran kuvaa pienitehoisilla reititinlaitteillä mobiiliyhteyden yli. Työn tavoitteena oli saada esiin eroja protokollien suorituskyvyssä ja käytettävyydessä sekä selvittää protokollien käyttökelpoisuutta erilaisiin toimintaympäristöihin. Tutkittavina protokollina olivat IKEv2/IPsec, OpenVPN sekä WireGuard.

Opinnäytetyö suoritettiin toiminnallisena, ja työtä varten rakennettiin pienimuotoinen testiympäristö, joka koostui perinteisestä reitittimestä, 5G-mobiilireitittimestä, nopeusmittauspalvelimesta, IP-kamerasta sekä konfigurointiin ja mittaukseen käytettävästä tietokoneesta. Reitittimien välille luotiin tunnelit kaikilla tutkittavilla protokollilla, ja niiden läpi suoritettiin samat testit mittauspalvelinta sekä IP-kameraa hyödyntäen.

Työn edetessä korostui hyvän testaussuunnitelman laadinta sekä konfiguraatioiden toimivuuden järjestelmällinen testaaminen. Erilaisten haasteiden vuoksi VPN-tunneleiden konfiguraatiota jouduttiin tekemään uudestaan useampaan otteeseen, joten niiden kanssa työskentelyyn ja reitittimien konfigurointiin tuli samalla hyvää rutiinia.

Työn tuloksena saatiin selville, että protokollista erityisesti WireGuard suoriutuu hyvin salatun videokuvan välittämisestä pienemmissä verkkoympäristöissä. Alan standardina pitkään ollut IPsec on myös edelleen hyvin toimiva protokolla, jota voi käyttää myös yhdessä uudempien salausalgoritmien kanssa. Työn tulokset otetaan huomioon toimeksiantajan tulevissa kehitysprojekteissa.

The aim of this thesis was to examine the history of VPN technology and to go through some common tunneling protocols and their differences. The goal of the study was to find out differences in the performance and the ease of use of the protocols and to assess the usability of the protocols in different operating environments.

The actual research question was to examine the performance of three popular VPN protocols in transmitting an encrypted IP camera image with low-power router devices over a mobile connection. The investigated protocols were IKEv2/IPsec, OpenVPN and WireGuard. The research method was functional and a small-scale test environment was built for the study. The environment consisted of a traditional router, a 5G mobile router, a speed measurement server, an IP camera and a laptop that was used for configuration and measurement. Tunnels were created between the routers with all examined protocols and they were tested with consistent routines using the measurement server and an IP camera. The study focused on creating and following a proper test plan and systematically testing the functionality of the configurations as the research progressed. Due to a few and various challenges, the VPN tunnels and routers had to be reconfigured several times. This led to getting more routine in configuring network devices and generally working with them.

As a result of the study it was found out that the WireGuard protocol performs particularly well in transmitting encrypted video in smaller network environments. IPsec, which has long been the de facto industry standard, still is a very well-functioning protocol that can also be made to work with more modern encryption algorithms. The results of this study will be considered in the client's future development projects.