WireGuard VPN：WireGuard VPN 協議如何運作？

甚麼是 WireGuard VPN？

WireGuard VPN（或 WireGuard VPN 協議）是一套用來決定資料在虛擬私人網絡（VPN）中加密和傳輸的規則，其目的是確保用戶在使用 VPN 時，資料能順暢、快速且安全地傳送。

WireGuard 受歡迎的原因有幾個：它速度極快、提供高安全水平保障，而且程式碼行數相對較少。協議程式碼輕量化的特性非常重要，因為這令部署和除錯變得更容易。

這個協議亦支援不同平台（例如 Windows、Mac、Android），甚至已整合到 Linux 核心。正因如此，WireGuard 成為多個先進 VPN 協議的基礎，包括 NordVPN 自家超快且安全的 NordLynx 協議。

WireGuard 結合速度與現代加密技術，已成為 VPN 市場越來越受歡迎的選擇。許多 VPN 供應商在它發布後不久便加以採用，而 NordVPN 更快人一步，開發出以WireGuard為基礎的 NordLynx VPN 協議。

可以肯定的是，沒有人能否認這個協議的重要性。不過，很多人心中依然有一個疑問：WireGuard 如何運作？

WireGuard 如何運作？

WireGuard 協議透過在客戶端（例如您的手機或電腦）與 VPN 伺服器之間建立連接來運作。與其他加密協議一樣，WireGuard 會與伺服器通訊，並使用 WireGuard 預設連接埠 51820（可自行設定）在伺服器和客戶端之間建立加密隧道。當資料在網絡上於 WireGuard 客戶端和伺服器這兩個節點之間傳輸時，會被加密並轉換成沒有正確加密金鑰就無法解讀的程式碼。

到目前為止，這是所有 VPN 協議的共通運作方式。不過，與其他協議不同的是，WireGuard 在連接客戶端與伺服器以及傳輸資料的速度上表現出色。其他廣泛採用的協議多使用 AES-256，而 WireGuard 則採用 ChaCha20 認證加密。ChaCha20 的加密設計比 AES-256 更有效率，能實現更快的加密和解密速度。

WireGuard 系統亦依賴 Curve25519 用來進行計算——這是一種橢圓曲線（數學方程式），以確保加密金鑰交換時具備強大保安和快速加密運算。

WireGuard 所依賴的加密金鑰路由表是構成其安全體系的另一重要部分。加密金鑰路由表基本上是查詢表，用來幫助系統決定與不同網絡端點通訊時應使用的加密金鑰和安全關聯。加密金鑰路由表能提供更嚴格的存取控制，並將公開金鑰對應到已授權的 IP 位址，大大強化協議的保安模式。此外，WireGuard 會頻繁輪換工作階段金鑰，以提升長時間使用時的保護，同時維持快速連接。

WireGuard 速度快的另一原因，是它在 WireGuard 伺服器和 Linux 桌面版上運行於 Linux 核心內。這其實是一個好處，因為其他協議需要在核心儲存和使用者空間之間切換才能發揮完整功能（因而稍為減慢速度），而 WireGuard 則可完全在核心內運行。有鑒於上述原因，WireGuard 比其他協議擁有明顯優勢。

甚麼主要功能確保了 WireGuard 會是一個安全的 VPN 協議？

以下是相關主要功能的介紹：

• 現代加密演算法：除了 Curve25519 和 ChaCha20 演算法外，WireGuard 還採用 Poly1305 作訊息認證，以及 BLAKE2s 作雜湊運算（這是一種能將資料轉換成固定長度的程式碼的特殊數學公式，用來檢查資料是否被更改或產生獨特識別碼）。這些現代演算法不但高度安全，而且針對效能進行優化，在加密和解密速度上超越舊式協議（特別是依賴 AES 的協議）。WireGuard 的演算法組合令協議更能抵抗已知漏洞，同時滿足最新科技和資源有限裝置（例如智能手機或單板電腦）的網路安全需求。
• 極簡程式碼：WireGuard 只有約 4,000 行程式碼，屬於極小且精簡的程式碼庫。這種極簡主義令協議更容易進行漏洞審核，並減少錯誤出現的機會，而錯誤在複雜或過度膨脹的系統中十分常見。更短的程式碼亦代表攻擊面更小，可被利用的錯誤更少，令協議更能抵禦網路攻擊。最後，程式碼的簡潔性亦確保更容易維護，並能更快修復任何問題或漏洞。
• 完美前向保密（PFS）：WireGuard 支援完美前向保密（PFS），這是一項重要的安全功能，可確保即使長期私鑰在未來遭到洩露，已加密的工作階段仍然安全。啟用 PFS 後，加密金鑰會為每個工作階段動態產生，且不會重複使用。這使得攻擊者無法對過去截取的通訊內容進行解密，即使他們曾經攔截過先前的工作階段也一樣。這項功能對於防止大規模數據收集攻擊尤其重要，這類攻擊會先儲存加密流量，等待日後有機會時再進行破解。

WireGuard 如何透過現代加密技術提升 VPN 安全水平？

WireGuard 透過組合多種頂級加密算法來增強 VPN 的安全性。當中 ChaCha20 和 Poly1305 算法尤其重要，因為它們能夠在無需專用硬件的情況下，實現快速加密與認證。

ChaCha20 通過結合密鑰、一個獨特的隨機數（只用一次的數字）和區塊計數器來生成偽隨機密鑰串流。這種算法之所以速度極快，是因為它採用了在現代 CPU 上高效運作的簡單數學運算。

Poly1305 則負責確保數據未被篡改。它會使用密鑰和加密數據為每條訊息計算出一個獨特的「標籤」。這個標籤會與加密訊息一同傳送，並在解密時進行驗證。只要訊息的任何一個位元被更改，認證就會失敗。

上述算法與一項稱為「完美前向保密（PFS）」的功能共同運作。PFS 確保即使黑客取得了一條加密密鑰，也無法解密任何過去或未來的數據。為此，該功能會為每個通訊工作階段交換臨時密鑰，而且這些密鑰從不會在網絡上傳輸。工作階段結束後，密鑰會被永久丟棄。

此外，WireGuard 會頻繁使用 PFS 來輪換加密密鑰，即使在工作階段進行期間也是如此。這意味着如果攻擊者竊取了一個工作階段的加密密鑰，他們也只能存取短時間內的數據，而較早的數據（來自先前的工作階段）和未來的數據（來自新的工作階段）將保持安全。

最後，WireGuard 使用了加密金鑰路由系統，每個用戶的加密公鑰直接決定了他們可以存取的網絡資源。這就無需使用用戶名和密碼，進一步增強了此 VPN 協議的安全性。

WireGuard 加密技術與傳統 VPN 協議有何不同？

WireGuard 與傳統 VPN 協議有顯著差異。像 OpenVPN 和 IPsec 這類協議提供廣泛的配置選項並支援多種加密算法，而 WireGuard 則刻意將選擇限制為單一、現代的加密套件。因此其速度更快、更易於實施，並且適用範圍更廣。

此外，與 OpenVPN 和 IPsec 等傳統 VPN 協議相比，WireGuard 採用了簡化的加密方法，並通過減少程式碼庫來消除複雜性。這不僅最大程度地減少了 WireGuard 的攻擊面，也使得安全審計變得更加容易管理。

另外，WireGuard 的 ChaCha20-Poly1305 組合在缺乏硬體 AES 加速的裝置上表現尤為出色，在智能手機、物聯網裝置和舊電腦上提供比 OpenVPN 顯著更快的效能。傳統協議通常嚴重依賴 AES 加密，在沒有專用硬體支援的情況下效能較差。而 ChaCha20 使用的是在任何處理器上都能高效運行的簡單 CPU 運算。 

最後，WireGuard 的設計及其缺乏複雜握手（通訊參數建立）的特性，使其能夠實現近乎即時的連接，並最大程度地減少流動裝置的電量消耗，解決了傳統 VPN 協議的主要弱點。

WireGuard VPN 有哪些優點？

WireGuard VPN 的主要優點包括：

• 速度：使用 WireGuard 最大的好處就是它提供的速度。由於客戶端裝置與互聯網之間的數據傳輸路徑中插入了一個額外的步驟，VPN 無可避免會減慢您的連線速度。然而，使用 WireGuard 時，網速下降微乎其微，幾乎察覺不到。

• 極簡程式碼庫：與許多其他 VPN 協議相比，WireGuard 的程式碼行數更少，使其更易於部署和排錯。WireGuard VPN 供應商可以快速找到並解決錯誤，因為在識別問題時需要篩查的程式碼更少。

• 高安全性：雖然其他協議可能透過犧牲安全性來提升速度，但 WireGuard 提供了非常強大的加密。這種速度與安全性的結合使其成為目前最佳的 VPN 協議之一。

• 快速重新連接：WireGuard 可以在數毫秒內建立新連接，讓您能夠在網絡和路由器之間切換，而無需等待 VPN 緩慢地重新連接。使用其他協議時，網絡切換可能導致 VPN 重新連接緩慢。

• 開源軟件：WireGuard 是開源的，這意味着任何人都可以審計和編輯其程式碼。因此，技術專家和 VPN 供應商都可以檢查程式碼、發現並解決問題，甚至在其基礎上進行改進以提升效能。

• 節省電量：WireGuard 的設計減少了後台處理，並且在閒置時不會傳輸數據。這節省了資源和電池電量，尤其在流動裝置上。

• 跨平台相容性：該協議的開源設計使得 WireGuard 可以在所有主要作業系統（包括流動和桌面平台）上使用。由於與 Linux 內核的整合，它甚至可以通過 Linux 存取。

WireGuard 如何應對未來安全威脅？

WireGuard 主要透過使用 PFS 來防範未來的安全威脅。不過，這並非唯一的防線。WireGuard 的小型程式碼庫使安全專家能夠更容易地在黑客利用漏洞之前迅速發現並修補它們。該協議只使用最先進、經過嚴格測試的加密方法，加密方法均經過特別挑選，即使電腦隨著時間推移變得更強大，也能保持安全。

然而， WireGuard 並不具備抗量子計算的能力，這在未來可能會帶來問題。雖然量子電腦目前仍處於基礎階段，但它們將能夠輕易解密當前的加密密鑰，當中包括 WireGuard 等協議中使用的密鑰。不過值得一提的是，像 NordVPN 這樣的服務已經在其部分協議（包括 WireGuard）中使用後量子加密技術，以防範這種未來的威脅。

WireGuard VPN 協議安全嗎？

是的，WireGuard 是一個非常安全的協議，這主要歸功於它使用的現代加密技術。例如，與一些舊協議相比，WireGuard 使用了更高效的加密密鑰，憑藉其先進的算法提供了強大的加密。

WireGuard 的算法包括用於對稱加密的 ChaCha20、用於認證加密的 Poly1305、用於密鑰交換的 Curve25519、用於哈希的 BLAKE2s，以及用於哈希表密鑰的 SipHash24。它們強大的安全特性以及對已知攻擊的抵抗能力，使 WireGuard 優於那些使用可能存在漏洞的舊加密方法的協議。

雖然先進算法是 WireGuard 安全系統的重要組成部分，但該協議精簡的程式碼也是其最大的安全優勢之一。其簡短而簡單的程式碼大大減少了錯誤和隱藏漏洞的可能性，而這些問題經常困擾着更複雜的 VPN 解決方案。這種乾淨、可讀的程式碼經過了反覆測試，甚至促成了它被納入 Linux 內核——這是一項需要滿足嚴格安全標準的成就。

只要用戶從官方來源下載 WireGuard，就能得到以安全為主要考量而設計的協議。現代加密技術與極簡、可審計的程式碼相結合，使得 WireGuard 在保護您的線上私隱和數據方面異常安全。

WireGuard VPN 有任何缺點嗎？

WireGuard 確實有一些缺點，不過總體而言還是利多於弊。

• 缺乏混淆功能：WireGuard 不提供混淆功能，這意味着互聯網服務供應商（ISP）可以看到您正在使用VPN——當然，他們無法看到您用VPN做甚麼。這意味着 WireGuard VPN 不一定能幫助您繞過防火牆。不過，一些支援 WireGuard 的 VPN（包括 NordVPN）提供混淆伺服器，不讓 ISP 知道您正在使用 VPN 上網。

• 尚未整合到所有 VPN 中：雖然 WireGuard 正在被廣泛採用，但由於它仍然是一個相對較新的協議，但並非所有 VPN 供應商都已將其整合到他們的應用程式中。不過，業界的主要參與者正在採用它，而 NordVPN 的 NordLynx 協議（提供目前最快的 VPN 速度）正是基於 WireGuard 構建的。隨着時間推移，很可能會有更多 VPN 供應商支援 WireGuard。

• 靜態 IP 要求：基礎 WireGuard 要求為每個對等節點預先分配靜態 IP，並且缺少 OpenVPN 中的動態位址分配功能。這意味着管理員必須為每個客戶端手動分配和追蹤 IP 位址，因此更加難添加新用戶或進行大規模部署。由於每個用戶的內部 VPN 的 IP 固定不變，且始終與其公鑰綁定，這也可能引發一些私隱問題。

• 私隱考量：原始的 WireGuard 設計會將用戶 IP 存儲在內存中（儘管部分版本如 NordLynx 已經解決了這個問題）。部分用戶可能會因為這個原因而不選擇 WireGuard 作為他們的主要 VPN 協議。

WireGuard 與 OpenVPN 有何不同？

雖然 OpenVPN 是目前最流行的協議，但 WireGuard 在多個方面表現更優秀。首先，WireGuard 較小的程式碼庫（約 4,000 行程式碼）使其更易於實施和審計。將其與 OpenVPN 的 70,000 行程式碼（如果包括其 OpenSSL 依賴項，則超過 600,000 行）相比，您就可以理解 WireGuard 在這一個方面的巨大優勢。

在 WireGuard 與 OpenVPN 的比較中，WireGuard 的另一個優勢是其使用的現代算法。與 OpenVPN 的 AES 加密相比，ChaCha20、Poly1305 以及其他 WireGuard 算法在簡單性和速度方面更優越，同時還能保持強大的加密、密鑰交換和哈希水平。

WireGuard 比 OpenVPN 更快，原因有二。首先，WireGuard 使用 UDP 傳輸層來移動數據，而 OpenVPN（儘管相容 UDP）通常預設使用較慢的 TCP 程序。如前所述，WireGuard 還使用了更高效的加密密鑰，進一步提升了速度。

最後，NordVPN 的混淆伺服器使用了 OpenVPN 協議來混淆您的 VPN 連接，讓您在上網時更加安心。

WireGuard 與 IKEv2/IPsec 相比如何？

雖然 IKEv2/IPsec VPN 在多個領域可以與 OpenVPN 競爭——例如提供更快的速度和更低的 CPU 使用率——但這兩種協議各有不同的用途，孰優孰劣取決於用戶的需求。

雖然 WireGuard 在速度、加密和程式碼庫長度方面勝過 IKEv2/IPsec，但 IKEv2/IPsec 為複雜場景提供了更多的配置選項。雖然 WireGuard 確實更容易設定，但 IKEv2/IPsec 在企業環境中經過了更充分的測試。

如果您想運行傳統的加密方法，或者追求最大的相容性和企業功能，IKEv2/IPsec 可能是您的首選。不過，如果您追求簡單性和效能，WireGuard 則是更佳的選擇。由於大多數使用 VPN 的人很可能會選擇最新、最強的加密，單從這個參數來判斷，WireGuard 是更受歡迎的選擇。

您應該考慮在您的 VPN 上使用 WireGuard 嗎？

關於您是否應該為 VPN 使用 WireGuard 這個問題，答案是肯定的。它不僅提供更強的加密和更快的連接速度，而且易於配置，任何擁有足夠技術知識的人都可以按照自己認為合適的方式設定該協議。

另一方面，那些只想購買一個內置 WireGuard 協議的 VPN 的用戶也很幸運。由於其優越性，NordVPN 等頂級 VPN 供應商的應用程式都已提供 WireGuard。該協議非常適合遊戲及其他需要快速、安全 VPN 連接的場景。

如何配置 WireGuard 協議

要在您的裝置上設定 WireGuard，最簡單的方法是下載 NordVPN 應用程式並開啟 NordLynx。但是，如果您想自行配置該協議，可以按照以下步驟操作。以下是如何在 Linux、Windows 和其他作業系統上手動設定 WireGuard 的方法。

使用 VPN 設定 WireGuard

您可以通過使用整合了 WireGuard 協議的 VPN 服務（例如 NordVPN 的 NordLynx）來跳過手動設定 WireGuard。NordLynx 是一個基於 WireGuard 構建的協議，但增加了一些額外的好處，加強了網上私隱和安全。如果您希望將 NordLynx 與路由器一起使用（以確保所有連接的裝置都能受益），Privacy Hero 2（更多選項即將推出）是您目前的唯一選擇。

請遵循以下簡單步驟啟用 NordLynx，這是目前速度最快的基於 WireGuard 的協議：

1. 1.下載 NordVPN 應用程式。
2. 2.登錄您的帳戶，或註冊一個新帳戶。
3. 3.打開「設定」並選擇「協議」。
4. 4.從可用的協議中選擇「NordLynx」。

完成設定後，您的 VPN 即能以 NordLynx 協議獲得 WireGuard 的全部好處，體驗最快的 VPN 速度。