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安全与网络

什么是 VPN 路由器?工作原理与何时该用它

J By Jonas 16 分钟阅读
什么是 VPN 路由器:它的工作原理、搭建它的四种方式,以及何时 VPS 网关才是更好的选择。

一个家庭里有两部手机、两台笔记本、一台智能电视、一台游戏主机和一台智能音箱,就是七台可能都需要 VPN 覆盖的设备。在每一台上安装并维护一个 VPN 客户端很烦人。其中一些设备,尤其是游戏主机和很多物联网设备,根本跑不了普通的 VPN 客户端。还有一些,比如智能电视,可能只在某些平台上支持 VPN 应用。

VPN 路由器通过把 VPN 跑在路由器本身上来解决这个问题,于是它后面的每台设备都无需安装任何东西就继承了隧道。这个词涵盖好几种不同的搭建方式:一台代表 LAN 连出去接入某个 VPN 服务商的路由器,一台充当 VPN 服务器、让你从别处隧道接入的路由器,或者一个你端到端完全掌控的、跑在 VPS 上的自托管网关。

简短版本

  • VPN 路由器把 VPN 软件跑在路由器上,于是每一台连接的设备,包括那些自身跑不了 VPN 客户端的设备,都自动使用隧道。
  • 它有两种模式,解决不同的问题:客户端模式把出站流量隧道送往某个 VPN 服务商或你自己的服务器;服务器模式让远程设备隧道接入你的 LAN。
  • 在几乎所有场景下,WireGuard 都是路由器级 VPN 的正确协议。代码量小,每包开销低,而消费级路由器 CPU 处理它比处理 OpenVPN 要轻松。
  • 你有四种方式搞到一台:用一台已经支持 VPN 的路由器,给你拥有的路由器刷上自定义固件,买一台预配置好的 VPN 路由器,或者干脆不要硬件,在 VPS 上跑 WireGuard。如果你想要服务器选择权、司法管辖权的掌控,或者本就在自托管,最后一种方式最有力。

VPN 路由器到底怎么工作

VPN 路由器工作原理示意图:一台设备把数据包发给路由器,路由器加密它们并通过 VPN 隧道转发到 VPN 服务器,再发往公网。

当一台设备以客户端模式连上一台 VPN 路由器时,这台设备并不知道自己在 VPN 上。它从路由器拿到一个常规的 DHCP 租约,向某个目的地打开一个 TCP 连接,然后发送数据包。加密由路由器完成。设备看到的是一个普通的 LAN。有两种模式值得理解,而大多数消费级“VPN 路由器”只把第一种做得好。

VPN 客户端模式(出站)

在客户端模式下,路由器持有 VPN 凭据,并代表它后面的设备把所有出站流量隧道送出去。数据流是:设备 → 路由器 → 加密隧道 → VPN 服务器 → 公网。

LAN 上的每台设备都自动使用同一条隧道。路由器拿到每个数据包,加密它,再转发到配置好的 VPN 端点。公网看到的是 VPN 服务器的出口 IP,而不是家里 ISP 分配的 IP。这就是人们说“VPN 路由器”时通常指的那套搭建。

加密发生在路由器的 CPU 上。这是重要的机械细节。较旧、较便宜的消费级路由器可能跑着低主频、加密加速能力有限的 ARM 或 MIPS 芯片,而较新的支持 VPN 的路由器要快得多。无论哪种,路由器都仍然要负责加密进出网络上每台设备的每一个字节,于是路由器硬件就成了性能天花板。

协议在这里之所以重要,也是出于同样的原因。WireGuard 的每包开销比 OpenVPN 低,这就是为什么消费级路由器上的 WireGuard 支持是值得寻找的功能。参见已有的 在 VPS 上搭建 WireGuard 指南.

VPN 服务器模式(入站)

在服务器模式下,路由器本身跑一个 VPN 服务器。开放互联网上的远程设备入站连接到路由器的公网 IP,落到 LAN 上,就好像它们正坐在客厅里一样。数据流是:远程设备 → 公网 IP → 路由器的 VPN 服务器 → LAN 资源。

这解决的是另一个问题。它是远程访问,不是出站隐私。咖啡馆里的一台笔记本能访问家里的文件服务器。身在国外的一部手机能访问家庭网络。路由器是 VPN 服务器;手机是 VPN 客户端。

服务器模式需要一个公网可路由的 IP 地址。如果你的 ISP 把你放在了 CGNAT 后面(很多住宅 ISP 都这么干),就没有公网 IP 可供入站连接,这种模式不靠额外的技巧就跑不起来。通常还需要端口转发,这就把它限制在那些拥有路由器、能配置其防火墙的人身上。

这两种模式并不互斥。一台有能力的路由器可以同时跑两者。但它们的使用场景完全不同。客户端模式是为了“我想让整个家都在一个 VPN 出口后面”。服务器模式是为了“我想从别处访问我的家”。

通往路由器级 VPN 的四条路

通往路由器级 VPN 的四条路:用一台已支持 VPN 的路由器、刷自定义固件、买一台预配置路由器,或在一台 VPS 网关上跑 WireGuard。

并不存在“搞一台 VPN 路由器”这一件单一的事。有四条路,它们沿两条轴排列:你想要多少硬件和固件的掌控权,以及你想要隧道另一端是一个商业服务商还是你自己的服务器。哪条路对,取决于这两条轴里哪一条对你更重要。

路径 1:用你现有的路由器(如果它支持 VPN)

好几家消费级路由器厂商现在都在出厂固件里内置了原生的 VPN 客户端支持,包括 WireGuard。ASUS 在较新固件上原生支持 WireGuard。GL.iNET 的 Flint 和 Beryl 系列开箱即支持 WireGuard, 其官方教程有记录.

这是最便宜、风险最低的一条路。如果你的路由器已经在这份名单上,你什么都不用刷,也不会刷砖。你在管理后台里填入一份 WireGuard 配置,隧道就建立起来了。它的限制也很明显:路由器必须支持你想要的协议,而协议选项取决于厂商出厂带了什么。老型号不会被追加 WireGuard。

路径 2:刷自定义固件(OpenWrt、DD-WRT、FreshTomato)

如果你的路由器不在受支持的名单上,你可以用其中一款开源替代固件替换它的固件。OpenWrt 是三者中维护最活跃的,硬件支持面也最广。DD-WRT 同样活跃,设计理念不同,受支持设备的池子更大。FreshTomato 延续了最初的 Tomato 项目,但只限于 Broadcom 芯片组,服务的社区也小得多。

自定义固件给你协议选择权:OpenVPN、WireGuard、IPsec,全都可配。它还给你那些项目提供的其余一切:更好的 QoS、更细粒度的防火墙规则、软件包管理。代价是风险和时间。

专业提示

刷自定义固件可能把路由器永久刷砖,如果你选错了镜像、刷到一半断电,或者跑了一个对你具体硬件版本有 bug 的构建。挑一个固件项目明确支持的型号,读它针对该设备的页面,并接受你已经让保修失效这一事实。如果你刷砖的那台是你唯一的路由器,那就做好断网的准备,时间长短取决于你弄到一台替代品要多久。

路径 3:买一台预配置的 VPN 路由器

最简单的一条路。像 GL.iNET 这样的厂商出售开箱内置 WireGuard 的路由器。一些商业 VPN 服务商也出售针对其服务预配置好的品牌路由器,也就是说你插上电、输入你的账号凭据,就搞定了。

权衡在于价格和锁定。预配置路由器的单台成本比你自己搭建更高。如果这台机器带着某个特定 VPN 服务商的品牌,你就被锁定在那个服务商的协议、出口国家和日志策略上。如果服务商改了条款或倒闭了,这台路由器没那么容易迁移到一个新服务上。

第四条路稍有不同,因为它不需要购买或刷写路由器硬件。只要你的路由器把上游指向那台 VPS,它仍然能给你路由器级的 VPN 覆盖,但 VPN 端点本身住在一台服务器上,而不是路由器内部。

路径 4:把 VPS 当作 VPN 网关

在一台 Linux VPS 上跑 WireGuard 或 OpenVPN,然后把你的路由器或单台设备指向那台服务器。这不是买一台硬件路由器。它是一种不同的端点策略,所以它的权衡值得放在下面单独一节里讲。

路径设置复杂度性能天花板切换服务器硬件风险持续成本适合谁
现有路由器受路由器 CPU 限制通过管理后台除 ISP 外无你已经拥有一台受支持的路由器
刷自定义固件受路由器 CPU 限制通过管理后台刷砖风险除 ISP 外无你想要协议的灵活性并接受风险
预配置路由器最低受路由器 CPU 限制取决于厂商硬件成本;若捆绑则有服务商订阅费你想要即插即用并接受这点溢价
VPS 当网关中高受 VPS CPU 限制(更高)在另一个区域启动一台新 VPS每月 VPS 租金你想要司法管辖权的选择、更好的性能,或本就在自托管

什么时候 VPN 路由器有意义,什么时候没有

问题不在于抽象地比较路由器 VPN 是否比设备 VPN 更好。而在于你的具体情况是否真的需要全网覆盖,因为你一旦把 VPN 放上路由器,它后面的每台设备都要交同样的那笔加密税。

路由器 VPN 对得起其搭建成本的使用场景

多设备家庭是最清楚的一种。一旦你要管理超过四五台设备,在每一台上安装和更新 VPN 客户端就是个苦差事。路由器级的搭建配一次就够了。

VPN 支持有限或别扭的设备是第二种。游戏主机、大多数物联网设备和较旧的智能家居中枢,通常没有普通的 VPN 应用可用。一些智能电视能跑 VPN 应用,尤其是 Android TV / Google TV 和较新的 Apple TV 型号,但当电视平台不支持你的服务商,或当你想要一套一致的网络策略时,路由器级 VPN 仍然有帮助。

旅行是第三种。一台支持 WireGuard 的小巧旅行路由器,意味着一条隧道就能通过路由器的 Wi-Fi 覆盖酒店房间里的每一台设备(手机、笔记本、平板),不管酒店网络怎么搞。同样的逻辑也适用于通过旅行路由器访问的 VPS 网关。

小办公室和合住空间是第四种。在网关处应用的一套一致网络策略,比一堆随时间各自漂移的设备级配置更容易理清。

路由器 VPN 是错误选择的场景

如果你为了区域锁定的内容、司法管辖权测试,或任何其他原因而频繁切换 VPN 出口国家,那路由器级 VPN 就是错的工具。在手机上切换出口只要点一下。在路由器上做这件事,得登进管理后台。

如果你需要应用级的分流,让一些应用走 VPN、另一些直连,那么设备级的 VPN 应用能干净利落地处理它。路由器没法轻易分辨哪个应用产生了哪个数据包。

如果你网络上有些设备需要 VPN、而另一些坚决不能用,路由器 VPN 会把所有人都放在同一个出口 IP 后面。银行应用会标记 VPN 流量。区域锁定的流媒体服务会失效。在路由器上的一刀切策略,意味着对每一个例外都要来一次一刀切的变通。

如果你只有一两台设备,那路由器级这一层就是在解决一个你并不存在的问题。

How-To Geek 在 2023 年提出过延迟方面的论点 :一个全网范围的 VPN 会把 VPN 的延迟强加到每一台连接的设备上,包括那些在做延迟敏感工作的设备,比如游戏、视频通话和实时会议,而这些活动在进行时并不会从 VPN 保护中受益。这个论点是对的,值得掂量。修复办法不是放弃路由器 VPN。而是认识到你可能想让某些设备脱离隧道。

许多商业 VPN 服务商仍然限制每个账号的同时连接数,而另一些如今提供更高或不限的设备数。路由器 VPN 仍然有用,因为服务商通常把路由器看成一个 VPN 连接,哪怕有好几台设备坐在它后面。

协议选择:WireGuard、OpenVPN 及其余

路由器 VPN 的协议选择:从代码量、握手和每包 CPU 开销,对比 WireGuard、OpenVPN 与 L2TP/IPsec。

协议选择在路由器上比在笔记本上更重要,因为加密是由路由器 CPU 来做的,而路由器 CPU 很慢。一台带 AES-NI 的现代笔记本在千兆下处理 OpenVPN 或 WireGuard 都同样轻松。消费级路由器做不到。

在几乎每一种场景下,WireGuard 都是正确答案。它的代码量比 OpenVPN 小得多,这让它更容易审计和评审。它的密码学是现代的:用 ChaCha20 加密,Poly1305 认证,Curve25519 做密钥交换。握手一个往返就完成;OpenVPN 的 TLS 握手要好几个。每包的处理开销低到消费级路由器 CPU 能扛得住,而换成 OpenVPN 它们就会吃力。WireGuard 如今已被 ASUS、GL.iNET 以及大多数自定义固件项目原生支持。

OpenVPN 仍有它的一席之地。它成熟、受广泛支持,并且与企业认证系统有更广的集成。如果你已有一套证书已签发的 OpenVPN 部署,或者你有一个 WireGuard 尚不能满足的特定兼容性需求,那 OpenVPN 仍是一个合理的选择。它在有能力的路由器上跑得很好。

L2TP/IPsec 仍出现在许多路由器管理页面上,主要是为了向后兼容。它能用,但当 WireGuard 可用时,它不是为一套新的路由器级 VPN 该选的协议。PPTP 应当被当作已死。它有已知的安全问题,而且 Microsoft 已经着手在未来的 Windows Server 版本中弃用 PPTP 和 L2TP。

专业提示

如果你的路由器 CPU 超过五年、又缺少 WireGuard 硬件加速,那也照样跑 WireGuard。即便没有加速,它通常也比同一硬件上有加速的 OpenVPN 更快。例外很罕见,涉及带专用 OpenVPN 卸载的特定 Broadcom 芯片。如果你没法确认你的路由器属于那些边缘情况之一,那就默认选 WireGuard。

关于网上流传的性能说法,提一句。WireGuard 自己的 性能页面 把它发布的基准测试描述为“陈旧、粗糙、做得不太靠谱”。这可是项目自家的作者说的。你在第三方博客里看到引用的具体吞吐量比值,通常没有权威来源。定性的说法,即 WireGuard 通常胜过 OpenVPN、尤其是在低功率硬件上, 是有充分依据的。但具体的倍数没有。

你该自己搭一台 VPN 路由器,还是用一台 VPS 网关?

硬件 VPN 路由器对比 VPS VPN 网关:是在你家里自有的一台机器上做加密,还是把 VPN 守护进程放在你租来的一台服务器上,并附带司法管辖权的选择。

对一位技术读者来说,更清晰的对比是端点的放置:VPN 是终结在你家里的硬件上,还是终结在你租来的服务器上运行的软件上?

硬件 VPN 路由器有几项具体的强项。加密边界被物理隔离在一台你自己拥有的设备上。除了你的 ISP,没有持续的租金成本。心智模型很简单:一个盒子、一份配置、一根接到墙上的网线。对于旅行场景,一台可装进口袋的小巧硬件路由器(比如 Beryl 级的 GL.iNET 机型),是一件真正有用的东西。

把 VPS 当网关则有不同的强项。一台像样的 VPS 通常能给你比廉价消费级路由器更可预测的算力和更多余量,尤其是当你需要多个出口、更高上行,或更多并发隧道时。司法管辖区由你选。VPN 出口在 VPS 所在的任何地方,而且你能移动它。你掌控 VPN 守护进程及其应用级日志,尽管底层基础设施仍由托管服务商掌控。如果你想在另一个区域要第二个出口,你只需 10 分钟启动另一台 VPS,而不是再买一台路由器。

给个人 VPN 网关定规格,一个合理的起点是 1 vCPU 加 1 GB RAM,它能扛住 5 到 10 个并发设备连接、以住宅带宽跑 WireGuard。更重的并发加密或更高的上行,就值得上一个 CPU 优化的套餐。加密这活儿是 CPU 受限,不是内存受限。参见 最佳 VPS for VPN 以了解套餐规格选择。

如果你想在 ISP 之上零月度成本、你已经拥有一台有能力的路由器,或者你确实需要一种旅行路由器的形态,那就选硬件。如果你想要比消费级路由器能给的更好的加密性能、想要出口的司法管辖权选择,或者你本就在自托管其他服务、再加一个守护进程也没什么额外负担,那就选 VPS。对于受限的网络环境,VPS 这条路往往也比一套现成路由器的搭建更容易适配,因为你掌控着服务器软件,不会被限制在路由器厂商在其管理后台里暴露的那些协议上。

如果你走 VPS 这条路,购买标准很简单:选一个就近的区域、足够做加密的 CPU、一个专属 IP,以及一个给你 root 访问、不藏着网络细节的服务商。 Cloudzy 的 Linux VPS 是这件事的一个选择,而且市场里还有一键的 WireGuard 以及 OpenVPN Access Server 部署,如果你想跳过手动的服务器搭建。

常见问题

我需要一台特殊的路由器才能用 VPN 吗?

不需要。如果你当前的路由器已经支持 VPN 客户端模式,你就不需要特殊的路由器。许多较新的 ASUS 和 GL.iNET 型号在出厂固件里支持 WireGuard 或 OpenVPN,但支持与否取决于确切的型号和固件版本。如果你的路由器不原生支持 VPN,你可以装上像 OpenWrt 这样的自定义固件,或者把 VPN 跑在一台单独的设备上,比如一台 VPS、Raspberry Pi 或小型 Linux 服务器,让路由器经它路由出去。

VPN 路由器会拖慢我的网速吗?

会,多少有点。加密这活儿由路由器的 CPU 来做,而消费级路由器 CPU 比你手机或笔记本里的 CPU 慢。拖慢的幅度取决于路由器的芯片、协议(WireGuard 比 OpenVPN 轻),以及路由器是否有硬件加速。一台跑 WireGuard 的现代路由器通常只损失一小部分 WAN 吞吐量。一台跑 OpenVPN 的较旧路由器则可能损失得多得多。

VPN 路由器和我设备上的 VPN 应用有什么区别?

VPN 路由器把隧道放在网络层,于是每一台连接的设备(手机、笔记本、智能电视、游戏主机、物联网设备)都无需安装任何东西就自动使用 VPN。VPN 应用把隧道放在单台设备上,只保护那一台,但允许更精细的控制:按应用路由、轻松切换服务器,以及排除特定应用。其权衡是全网覆盖对比每设备的灵活性。

我该在路由器上用哪个 VPN 协议,WireGuard 还是 OpenVPN?

几乎每一种情况下都选 WireGuard。它代码量更小,密码学是现代的,每包的处理开销低到消费级路由器 CPU 能处理得很好。如果你已经有一套证书已签发的 OpenVPN 部署,或者你有一个 WireGuard 尚不能满足的特定兼容性需求,那 OpenVPN 仍是一个合理的选择。

我能用 VPS 代替一台硬件 VPN 路由器吗?

能。在一台 Linux VPS 上安装 WireGuard 或 OpenVPN,然后要么把一台 OpenWrt 或 DD-WRT 路由器指向它作为上游隧道,要么把单台设备直接连到这台 VPS。这种做法给你出口的司法管辖权选择、对 VPN 守护进程及其应用级日志的掌控,以及比大多数消费级路由器搭建更多的算力余量。其权衡在于你要运维一台服务器,包括给它打补丁和监控它。

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