Как DPI блокирует VPN

Полезно представлять систему фильтрации как череду шлюзов, а не как одну стену. Соединение сверяется со списком адресов, затем классифицируется его протокол, затем его метаданные сопоставляются с правилами, а затем — возможно, часами позже — его конечная точка может быть прозондирована, чтобы выяснить, что там работало. Пройти один шлюз бессмысленно, если вас поймает следующий.

Это же объясняет опыт, который многих сбивает с толку: туннель неделями работает безупречно, а потом перестаёт без каких-либо изменений с вашей стороны. В вашем трафике ничего не менялось. Конечную точку опознали вне канала и внесли в список.

Самый старый и дешёвый метод — опознать VPN-протокол по его собственному рукопожатию. Большинство VPN-протоколов проектировались тогда, когда моделью угрозы был перехватчик, а не классификатор, и они заявляют о себе на проводе вполне отчётливо.

Для всего, что выдаёт себя за TLS, следующая проверка — поле Server Name Indication: имя хоста, которое запрашивает клиент, отправленное открытым текстом до начала шифрования. Оно существует, чтобы один адрес мог обслуживать множество сайтов, и его читает практически любая действующая система фильтрации.

• Чёрный список: соединение отбрасывается, если имя хоста есть в списке. Так работает большинство блокировок на уровне сайтов.
• Белый список: соединение отбрасывается, если имени хоста в списке нет. Куда агрессивнее, применяется в некоторых корпоративных и национальных сетях, и обойти это значительно труднее.
• Проверка согласованности: имя хоста сверяется с адресом, в который оно разрешается, или с сертификатом, который предъявляет сервер. Несовпадение считается подозрительным.

Encrypted Client Hello — стандартизированное решение этой проблемы: оно шифрует имя хоста, так что наблюдатель не может его прочитать. Внедрение частичное, оно зависит от DNS-записей, которые сеть тоже может контролировать, а в сети, где им почти никто не пользуется, сам факт его использования становится признаком. Ситуацию это улучшает; шлюз не закрывает.

Завернуть туннель в TLS недостаточно, если сам TLS выглядит неправильно. Первое сообщение клиента несёт упорядоченный список шифронаборов, поддерживаемых групп, алгоритмов подписи и расширений. Точное сочетание различается между реализациями — программа на Go, программа на OpenSSL и Chrome выдают явно разные Client Hello — и его можно свернуть в короткий отпечаток.

Если соединение утверждает, что это браузер, обращающийся к веб-серверу, но несёт отпечаток TLS сетевой библиотеки Go, одного этого несоответствия достаточно для классификации. Поэтому серьёзные реализации не просто используют TLS: они побайтово воспроизводят рукопожатие конкретного браузера — и вынуждены делать это снова и снова по мере того, как браузеры меняются.

Самый долговечный метод обнаружения вообще не классифицирует ваш трафик. Система отмечает, что вы подключились к незнакомому адресу, а затем подключается к нему сама, изображая клиента. Вердикт выносит то, что придёт в ответ.

1. 1

   Наблюдение

   Поток к адресу без репутации, без соответствующей истории в DNS и с необычным профилем трафика берётся на заметку.

2. 2

   Зондирование

   Система открывает собственное соединение к этому адресу, иногда воспроизводя байты, перехваченные из вашей сессии, иногда отправляя намеренный мусор.

3. 3

   Вердикт

   Обычный веб-сервер отвечает нормальным ответом или предупреждением TLS и ведёт себя одинаково, что бы ему ни прислали. Наивный прокси отвечает иначе: может зависнуть, сразу закрыть соединение или ответить так, как не отвечает ни один веб-сервер.

4. 4

   Действие

   Если ответ аномален, адрес попадает в список блокировки, и порт перестаёт работать у всех, кто им пользуется.

Защита состоит в том, чтобы сервер был по-настоящему неотличим от обычного сайта для любого без действительных учётных данных, в том числе при враждебном вводе. Протоколы этого семейства добиваются этого, переадресуя неаутентифицированные соединения на настоящий веб-сервер и позволяя отвечать ему, — так что зонд получает настоящий сайт, потому что он до него и дошёл.

Независимо от происходящего на проводе, сами адреса несут репутацию. Диапазоны известных хостинг-провайдеров широко помечаются как датацентровое пространство, и некоторые сети по умолчанию ограничивают их или требуют дополнительной проверки. Адреса, опубликованные в открытом списке — провайдером, в описании приложения в магазине, на форуме, — могут быть заблокированы вообще без всякой инспекции.

Никакая архитектура протокола этого не решает. Это свойство адреса, а не трафика. Именно поэтому существует ротация конечных точек и поэтому широко разошедшаяся публичная точка живёт меньше, чем распространяемая узко.

Блокировка заметна и вызывает жалобы. Замедление — нет. Поток, классифицированный как «вероятно туннель», можно урезать до пары сотен килобит, отчего мессенджеры останутся рабочими, видео — невозможным, а выглядеть это будет ровно как перегруженная сеть.

Со стороны клиента примета такова: соединение устанавливается нормально, секунду-другую передаёт на полной скорости, а затем оседает на низкой и подозрительно стабильной скорости — стабильность и есть главный признак, потому что настоящая перегрузка колеблется. Подтвердить это можно измерением относительно контрольного соединения к постороннему адресу в тот же момент.

Честный итог: архитектура протокола хорошо закрывает первые четыре пункта, ничего не может сделать с пятым и лишь повышает стоимость двух последних. Любое утверждение, что туннель необнаружим, описывает систему, которая ещё не встречалась с настойчивым оператором.