How it works: looking inside the unique AdGuard VPN protocol

For years, we were concentrating on developing all flavors of ad blocking apps and browser extensions. And two years ago we resolved to develop our own VPN service, seemingly out of nowhere. When in reality, there were a few reasons that prompted us to do so.

  • AdGuard mobile apps had compatibility issues with VPN apps. That's why we saw the development of an in-house VPN as the only feasible solution that could guarantee compatibility: after we apply some magic, the two apps are able to work together as one VPN service.
  • Secondly, VPN seemed more than relevant to our philosophy and priorities.
  • Finally, during years of developing AdGuard software, we have become experts in filtering network traffic. This was to allow us to bring in something new instead of becoming another wishy-washy VPN.

From the outset, we decided that AdGuard VPN would have one key difference from its competitors — we shall develop and deploy an in-house VPN protocol instead of picking one of the ready-made solutions.

Why go to all that trouble, you could ask. In this article, we'll tell you why we weren't satisfied with existing protocols and created our own, and share our roadmap.

Spoiler: AdGuard VPN protocol is harder to detect and it's quicker than its analogs.

But first we'll need to dig deep into some technical aspects and figure out:

How Internet works

Have no fear: we won't dare to explain the whole Internet here, but we will cover the fundmamentals of how it works. Now, all communication on the Internet is based on transmission of small data "packets" from a computer to a server and back. There are several different types of packets, each serving its purpose. Rules of packet encapsulation and processing are called a protocol.

IP protocol

I'm sure you've heard about the IP address, haven't you? So, IP address is a part of IP protocol — the principal mechanism of the network data transmission. Each packet consists of three parts: data itself, IP addresses of the sender and recipient.

The receiver knows who has sent the packet, and therefore can send some data back. However, the "pure" IP protocol is virtually unused, but two other protocols based on it are used everywhere — TCP and UDP.

TCP protocol

TCP is the main "work horse" of the Internet. When you open a website, it is very likely that TCP is used for data transmission.

A TCP packet consists of four parts:

  • IP packet header, including source and destination addresses.
  • Port numbers of the sender and recipient. This number is needed for the operating system to understand which program to send the packet to for processing.
  • Packet sequence number. Packets may not arrive to the recipient in the order they were sent. Sequence numbers allow the correct sequence to be restored.
  • Packet type. This property is needed to implement "guaranteed delivery," which is discussed below.

Whichever network you use, there's a chance that some sent packets might get lost on their way. TCP protocol ensures that they succeed in reaching the destination: in response to each packet sent, the receiver sends a small TCP packet confirming receipt. If the sender does not obtain confirmation, it will resend the packet until the confirmation is finally received.

UDP protocol

UDP is another known, though less popular, IP-based protocol. Compared to the IP protocol, the only difference is that except for data itself and addresses of the sender and the recipient, it transmits information about port numbers (see the description of port numbers in TCP section) distinguish UDP from IP. As you can see from the animation, data packet flow moves faster than in case of TCP — and no wonder, there is no delivery confirmation in UDP. Unlike TCP, UDP doesn't guarantee anything. But it also does not send extra packets of confirmation, which makes it faster.

How VPN protocols work

When you send a letter or email to someone, you can do without the contents, the header, the signature, but not without the recipient's address. The Internet works the same way — you need an IP address to send data.

When you visit a website, your IP address is visible to it, and knowing the IP address, it's not that difficult to figure out the user's location. A VPN allows your data to be routed through an encrypted connection from your home/workplace or smartphone to another point on the Internet, perhaps in another country, and then onto the public Internet. Like a sneaky rabbit diving into a hole that leads to the exit to the looking glass.

As a result of encryption, your data is assigned an IP address from the other end of the tunnel instead of your home or work address. Now, when you connect to a web server, what it sees is not your home IP address, but someone else's, belonging to the VPN endpoint. Thus, if you go to a website, your data won't be disclosed.

Probably, you already knew that, but a recap wouldn't hurt, right? Now let's actually dig into the technical details. For a VPN to function, it needs to transmit and encrypt data from your device to the VPN server and back. The rules for transmitting and encrypting this data are called a VPN protocol. The most common VPN protocols are OpenVPN, WireGuard and IPSec. They all work roughly the same, and functionally they are very similar, but the devil is in the details (of encryption and connection establishment).

Let's look at how they work. Say you want to visit a website. If you have a VPN enabled, the VPN server mediates between you and the website. Initially, an encrypted IP packet is sent to the server. The VPN server decrypts it, changes the "sender address" (i.e. your IP) and sends the packet to the recipient (i.e. the website). This is usually performed using UDP as a transport as it is generally "faster" since it does not require waiting for confirmation.

Limitations of existing VPN protocols

All popular VPN protocols (OpenVPN, WireGuard, IPSec etc.) are united by two shortcomings:

  • They can be easily detected and blocked on the network level.
  • If you try to "hide" them, the performance will drop.

To "conceal" the use of VPN, the data flow is often "wrapped" in a TCP connection, and sometimes it is additionally encrypted to make the traffic look like a normal website connection. Unfortunately, this approach has a disadvantage – due to the use of TCP, there is a need for additional confirmation of delivery.

So, using any popular VPN protocol, we are always facing a trade-off: fast but easy to detect vs. slow.

What's great about AdGuard VPN protocol

We developed the AdGuard VPN protocol seeing the disadvantages of previous protocols and not willing to deal with them. So what are its strengths?

  • It's nearly impossible to distinguish from normal HTTPS traffic, that is, the connection to the AdGuard VPN server looks exactly the same as the connection to a normal website.
  • For encryption we use HTTPS (TLS), which copes with this task perfectly. It is the most popular encryption method in the world, and the libraries that implement it are constantly audited for security.

Some existing VPN protocols also handle the encryption task, and they (and thus, the fact of using a VPN) are hard to detect. But this usually comes at the price of reduced speed. This is not our case, thanks to several solutions.

  • We use the HTTP/2 transport protocol, which makes it virtually impossible to detect AdGuard VPN protocol while maintaining high speed.
  • Unlike others, AdGuard VPN protocol operates with data and not with packets. This means that AdGuard VPN establishes a separate "tunnel" for each connection, each HTTP/2 stream corresponds to one connection. AdGuard VPN transfers data through this tunnel. This allows us to speed up the operation by saving on confirmation packets, because we can buffer the data of several packets into one before sending it to the VPN server (or from the server to the client). And the fewer packets, the fewer confirmations are needed.

Plans for the future

Switching to HTTP/3 and QUIC

The first thing we intend to do is switch to using the HTTP/3 and QUIC protocols to communicate with the server. HTTP/3 is the latest, most advanced version of HTTP. Unfortunately, the new protocols won't affect speed when the connection is fine and stable, but their benefits will show up when the connection is worse – for example, on mobile devices or when connecting to public Wi-Fi. There are several obvious advantages of the new protocols – they won't cause packet retransmissions and Head of Line Blocking (or HoLB) queues, and they will also allow connection migration. Without being too technical, the main advantage is the already mentioned improvement of connection quality in non-ideal conditions.

TCP and other protocols working over it (TLS, SSL, HTTP /1.1 and HTTP/2) have been around for a while and are great at what they do, but there's just one thing: they need near-perfect conditions to work smoothly. This means that they perform well on a network with a stable and high-quality connection (say, a home Wi-Fi network). But stepping out into the outside world with its mobile networks, you can't safeguard against weak signals, slow connections, and other woes that cause packet loss. These losses lead to the above-mentioned retransmissions and HoLB. Even 5G is not almighty, and the connection will be worse in elevators and long subway sections between stations. With VPN over HTTP/3 the problem is magically solved: the VPN connection won't get broken, even if you go into an elevator, or the network changes for some other reason.

We are currently testing a prototype of this new implementation. Expect it to be ready in a couple of months.

Оpen source

If you've been familiar with AdGuard for a long time, you already know how many of our products are open-source. The concept of open-source software is close to us because we believe that such projects help people and contribute to the development of technology. But our approach is privacy-friendly, so we make products open-source only where possible.

We are going to make our protocol implementation publicly available in the future. Sadly, right now we don't have enough time to prepare the project, because it is a lot of work. But we hope that by the end of this year we can find enough time and publish the code of both the server and client implementations.

Our protocol is used by all AdGuard VPN mobile and desktop applications. Download any of our products (or several ones!) now and use it knowing that your data is protected in the most secure way. And if you wish to, share your impressions with us — in the comments section of the blog post or on social networks.

Спадабаўся пост?
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
Галоўны экран AdGuard для Windows
Экран абароны AdGuard для Windows, які паказвае функцыі абароны і налады
Экран Статыстыка AdGuard для Windows, які паказвае статыстыку заблакіраванай рэкламы і праграм сачэння
Экран Кіраванне праграмамі ў AdGuard для Windows, які паказвае параметры кіравання абаронай для праграм, усталяваных на прыладзе
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard: блакіроўшчык рэкламы для Windows

AdGuard для Windows — гэта больш, чым блакіроўшчык рэкламы. Гэта шматфункцыянальны інструмент, які блакуе рэкламу, кантралюе доступ да небяспечных сайтаў, паскарае загрузку старонак і абараняе дзяцей ад непажаданага кантэнту
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Microsoft Store
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
AdGuard для Windows версія 8.0, 14 дзён пробнага перыяду
Галоўны экран AdGuard для Mac
Экран рэжыму нябачнасці AdGuard для Mac
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard: блакіроўшчык рэкламы для Mac

AdGuard для Mac — гэта ўнікальны блакіроўшчык рэкламы, распрацаваны з улікам macOS. Акрамя абароны ад надакучлівай рэкламы ў браўзерах і праграмах, ён абараняе вас ад адсочвання, фішынгу і махлярства
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
AdGuard для Mac версія 2.19, 14 дзён пробнага перыяду
Галоўны экран AdGuard для Android
Экран Абарона ад сачэння ў AdGuard для Android
Экран Кіраванне праграмамі ў AdGuard для Android, які паказвае параметры кіравання абаронай для праграм, усталяваных на прыладзе
Экран Статыстыка AdGuard для Android, які паказвае статыстыку заблакіраванай рэкламы і праграм сачэння
Галоўны экран прыватнага браўзера AdGuard для Android
QR-код, каб спампаваць AdGuard для Android
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard: блакіроўшчык рэкламы для Android

Блакуе рэкламу і трэкеры ва ўсіх браўзерах, гульнях і іншых праграмах. Абараняе вашу прыватнасць і дазваляе вам кантраляваць, як вашы праграмы выкарыстоўваюць Інтэрнэт. Усталёўваецца праз APK
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
Сканіраванне для загрузкі
Выкарыстоўвайце любы счытвальнік QR-кодаў, даступны на вашай прыладзе
AdGuard для Android версія 4.14, 14 дзён пробнага перыяду
Галоўны экран AdGuard для iOS
Экран абароны AdGuard для iOS, які паказвае функцыі абароны і налады
Экран Статыстыка AdGuard для iOS, які паказвае статыстыку заблакіраванай рэкламы і праграм сачэння
QR-код, каб спампаваць AdGuard для iOS
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard: блакіроўшчык рэкламы для iOS

Найлепшы блакіроўшчык рэкламы для iOS для iPhone і iPad. AdGuard ліквідуе ўсе віды рэкламы і трэкераў у Safari і абараняе вашу прыватнасць ва ўсіх праграмах на ўзроўні DNS
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
Сканіраванне для загрузкі
Выкарыстоўвайце любы счытвальнік QR-кодаў, даступны на вашай прыладзе
AdGuard для iOS, 4.5
Галоўны экран AdGuard Content Blocker
Экран фільтры ў AdGuard Content Blocker
Экран налады ў AdGuard Content Blocker
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

Блакіроўшчык кантэнту AdGuard

AdGuard Content Blocker ухіляе ўсе віды рэкламы ў мабільных браўзерах, якія падтрымліваюць тэхналогію блакіроўкі змесціва — напрыклад, Samsung Internet і Яндэкс.Браўзер. Яго функцыі абмежаваныя ў параўнанні з AdGuard для Android, але ён бясплатны, просты ў усталёўцы і эфектыўны
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
Блакіроўшчык кантэнту AdGuard, 2.8
Галоўны экран браузернае пашырэнне AdGuard
Экран Абарона ад сачэння ў браузернае пашырэнне AdGuard
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

Браўзернае пашырэнне AdGuard

AdGuard — самае хуткае і лёгкае браўзарнае пашырэнне для блакавання ўсіх тыпаў рэкламы! Абірайце AdGuard для хуткага і бяспечнага сёрфінга без рэкламы.
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
Браўзернае пашырэнне AdGuard, 5.5
Галоўны экран Браўзерны памочнік AdGuard
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

Памочнік AdGuard

Пашырэнне для браўзера-компаньён для настольных прыкладанняў AdGuard. Яно дазваляе блакіраваць карыстальніцкія элементы на вэб-сайтах, дадаваць вэб-сайты ў спіс дазволеных і адпраўляць справаздачы непасрэдна з вашага браўзера
Памочнік AdGuard, 1.4
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Home

AdGuard Home — гэта сеткавае рашэнне для блакіроўкі рэкламы і праграм сачэння. Усталюйце яго адзін раз на вашым маршрутызатары, каб ахапіць усе прылады ў сетцы — дадатковае праграмнае забеспячэнне не патрабуецца. Гэта асабліва важна для розных прылад IoT, якія часта ўяўляюць пагрозу вашай прыватнасці
AdGuard Home, 0.107
Галоўны экран AdGuard Pro для iOS
Экран абароны ў AdGuard Pro для iOS, які паказвае функцыі абароны і налады
Экран Статыстыка ў AdGuard Pro для iOS, які паказвае статыстыку заблакіраванай рэкламы і праграм сачэння
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Pro для iOS

AdGuard Pro для iOS пастаўляецца з усімі дадатковымі функцыямі блакіроўкі рэкламы і абароны, якія ўключаны. Ён прапануе тыя ж інструменты, што і платная версія AdGuard для iOS. Выдатна блакіруе рэкламу ў Safari, а таксама дазваляе наладжваць налады DNS, каб адаптаваць вашу абарону. Ён блакіруе рэкламу ў браўзерах і дадатках, абараняе дзяцей ад недапушчальнага кантэнту і захоўвае вашы асабістыя даныя бяспечнымі
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
AdGuard Pro для iOS, 4.5
Галоўны экран AdGuard Mini для Mac
Экран абароны Safari ў AdGuard Mini для Mac
Экран стварэння правіла ў AdGuard Mini для Mac
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Mini для Mac — блакіроўшчык рэкламы ў Safari

AdGuard Mini для Mac — гэта магутны блакіроўшчык рэкламы для Safari. Гэта лёгкая праграма выдаляе рэкламу, блакуе праграмы сачэння і паскарае загрузку старонак. Яна дапамагае вам аглядаць вэб у Safari без адцягненняў і захоўваць вашы даныя ў прыватнасці
Усталяваць
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
AdGuard Mini для Mac, 2.3
Галоўны экран AdGuard для Android TV з уключанай абаронай
Экран блакіроўкі рэкламы AdGuard для Android TV, які паказвае яго функцыі і налады
Экран налады AdGuard для Android TV
Экран Кіраванне праграмамі AdGuard для Android TV, які паказвае праграмы, дзе рэклама і праграмы сачэння заблакіравана
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard для Android TV

AdGuard для Android TV — адзіная праграма, якая блакіруе рэкламу, ахоўвае вашу прыватнасць і працуе як міжсеткавы экран для вашага Smart TV. Атрымуйце папярэджанні аб вэб-пагрозах, выкарыстоўвайце бяспечны DNS і атрымлівайце перавагі ад шыфраванага трафіку. Адпачывайце і атрымлівайце асалоду ад улюбёных шоу з першакласнай абаронай і без рэкламы!
AdGuard для Android TV версія 4.14, 14 дзён пробнага перыяду
Маскот AdGuard, Агнар, трымае пінгвіна Linux
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard для Linux

AdGuard для Linux — гэта першы ў свеце сістэмны блакіроўшчык рэкламы для Linux. Блакуйце рэкламу і трэкеры на ўзроўні прылады, выбірайце з папярэдне ўсталяваных фільтраў альбо дадавайце ўласныя — усё праз інтэрфейс каманднага радка
AdGuard для Linux, 1.4
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Temp Mail

Ваш часовы паштовую скрыню, каб на асноўную пошту не прыходзіў спам
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard VPN

75 лакацый па ўсім свеце

Доступ да любога кантэнту

Моцнае шыфраванне

Без лагавання

Самае хуткае злучэнне

Цэладзённая падтрымка

Паспрабуйце бясплатна
Спампоўваючы праграму, вы прымаеце ўмовы Ліцэнзійнага пагаднення
Чытаць далей
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard DNS

AdGuard DNS – гэта альтэрнатыўны спосаб заблакаваць рэкламу, абараніць асабістыя дадзеныя і ахаваць дзяцей ад дарослых матэрыялаў. Ён просты ў наладзе і выкарыстанні і забяспечвае патрэбны мінімум абароны ад рэкламы, трэкінгу і фішынгу, незалежна ад платформы.
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Mail

Абараняйце сваю асобу, пазбягайце спаму і трымайце ўваходную пошту ў бяспецы з дапамогай нашых псеўданімаў і часовых адрасоў электроннай пошты. Скарыстайцеся нашым бясплатным сэрвісам перасылкі электроннай пошты і праграмамі для ўсіх аперацыйных сістэм.
20 364 20364 водгукі
Выдатна!

AdGuard Wallet

Бяспечны і прыватны крыпта-кашалёк, які дае вам поўны кантроль над вашымі актывамі. Адкрывайце для сябе тысячы крыптавалют для захоўвання, адпраўкі і абмену
Спампоўка AdGuard Каб усталяваць AdGuard, пстрыкніце файл, пазначаны стрэлкай Выберыце «Адкрыць» і націсніце «ОК», затым дачакайцеся спампоўкі файла. У акне, якое адкрылася, перацягніце значок AdGuard у папку «Праграмы». Дзякуй, што выбралі AdGuard! Выберыце «Адкрыць» і націсніце «ОК», затым дачакайцеся спампоўкі файла. У акне, якое адкрылася, націсніце «Усталяваць». Дзякуй, што выбралі AdGuard!
Усталюйце AdGuard на мабільную прыладу