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.

Líbil se vám tento příspěvek?
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
Hlavní obrazovka AdGuard pro Windows
Obrazovka Ochrana v aplikaci AdGuard pro Windows, zobrazující funkce a nastavení ochrany
Obrazovka Statistik aplikace AdGuard pro Windows zobrazující statistiky blokovaných reklam a sledovacích prvků
Obrazovka Správa aplikací AdGuard pro Windows, zobrazující možnosti správy ochrany pro aplikace nainstalované na zařízení
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard: blokovač reklam pro Windows

AdGuard pro Windows je víc než jen blokátor reklam. Je to víceúčelový nástroj, který blokuje reklamy, řídí přístup k nebezpečným webům, zrychluje načítání stránek a chrání děti před nevhodným obsahem
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Microsoft Store
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
AdGuard pro Windows v8.0, 14-denní zkušební verze
Hlavní obrazovka AdGuard pro Mac
Obrazovka režimu utajení aplikace AdGuard pro Mac
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard: blokovač reklam pro Mac

AdGuard pro Mac je jedinečný blokátor reklam navržený s ohledem na macOS. Kromě ochrany před obtěžujícími reklamami v prohlížečích a aplikacích vás chrání před sledováním, phishingem a podvody
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
AdGuard pro macOS v2.19, 14-denní zkušební verze
Hlavní obrazovka AdGuard pro Android
Obrazovka Ochrana před sledováním AdGuard pro Android
Obrazovka Správa aplikací AdGuard pro Android, zobrazující možnosti správy ochrany pro aplikace nainstalované na zařízení
Obrazovka Statistiky aplikace AdGuard pro Android zobrazující statistiky blokovaných reklam a sledovačů
Hlavní obrazovka soukromého prohlížeče AdGuard pro Android
QR kód pro stažení AdGuardu pro Android
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard: blokovač reklam pro Android

Blokuje reklamy a sledovací prvky ve všech prohlížečích, hrách a dalších aplikacích. Chrání vaše soukromí a umožňuje vám kontrolovat, jak vaše aplikace používají internet. Instalováno pomocí APK
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
Naskenovat a stáhnout
Použijte libovolnou čtečku QR kódů dostupnou ve vašem zařízení
AdGuard pro Android v4.14, 14-denní zkušební verze
Hlavní obrazovka AdGuard pro iOS
Obrazovka Ochrana aplikace AdGuard pro iOS, zobrazující funkce ochrany a nastavení
Obrazovka Statistik aplikace AdGuard pro iOS, zobrazující statistiky blokovaných reklam a sledovacích prvků
QR kód pro stažení AdGuard pro iOS
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard: blokovač reklam pro iOS

Nejlepší blokátor reklam pro iOS na iPhone a iPad. AdGuard odstraňuje všechny druhy reklam a sledovacích prvků v Safari a chrání vaše soukromí ve všech aplikacích na úrovni DNS
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
Naskenovat a stáhnout
Použijte libovolnou čtečku QR kódů dostupnou ve vašem zařízení
AdGuard pro iOS v4.5
Hlavní obrazovka AdGuard Content Blocker
Obrazovka filtrů AdGuard Content Blocker
Obrazovka nastavení AdGuard Content Blocker
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

Blokátor obsahu AdGuard

Blokátor obsahu AdGuard eliminuje všechny druhy reklam v mobilních prohlížečích, které podporují technologii blokování obsahu — jmenovitě Samsung Internet a Yandex. Browser. Je více omezen než AdGuard pro Android, ale je zdarma, snadno se instaluje a stále poskytuje vysokou kvalitu blokování reklam
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
Blokátor obsahu AdGuard v2.8
Hlavní obrazovka Rozšíření prohlížeče AdGuard
Obrazovka Ochrana před sledováním Rozšíření prohlížeče AdGuard
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

Rozšíření prohlížeče AdGuard

AdGuard je nejrychlejší a nejlehčí rozšíření pro blokování reklam, které účinně blokuje všechny typy reklam na všech webových stránkách! Vyberte si AdGuard pro prohlížeč, který používáte a získejte rychlé a bezpečné prohlížení bez reklam.
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
Rozšíření prohlížeče AdGuard v5.5
Hlavní obrazovka AdGuard Assistant
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard asistent

Doplněk prohlížeče pro desktopové aplikace AdGuard. Umožňuje blokovat vlastní položky na webových stránkách, přidávat webové stránky do seznamu povolených a odesílat hlášení přímo z prohlížeče
AdGuard asistent v1.4
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Home

AdGuard Home je síťové řešení pro blokování reklam a slídičů. Nainstalujte jej jednou na svůj router a pokryjete všechna zařízení ve své domácí síti — není třeba žádný další klientský software. To je obzvláště důležité pro různá zařízení IoT, která často představují hrozbu pro vaše soukromí
AdGuard Home v0.107
Hlavní obrazovka AdGuard Pro pro iOS
Obrazovka ochrana AdGuard Pro pro iOS, zobrazující funkce ochrany a nastavení
Obrazovka statistiky AdGuard Pro pro iOS, zobrazující statistiky pro Zablokováno reklamy a slídiče
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Pro pro iOS

AdGuard Pro pro iOS obsahuje všechny pokročilé funkce blokování reklam s povolenou ochranou. Nabízí stejné nástroje jako placená verze AdGuard pro iOS. Vyniká blokováním reklam v Safari a umožňuje upravit DNS nastavení, abyste si mohli ochranu přizpůsobit na zakázku. Blokuje reklamy v prohlížečích a aplikacích, chrání vaše děti před nevhodným obsahem a udržuje vaše osobní data bezpečná
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
AdGuard Pro pro iOS v4.5
Hlavní obrazovka AdGuard Mini pro Mac
Obrazovka ochrany Safari AdGuard Mini pro Mac
Obrazovka Vytvořit pravidlo AdGuard Mini pro Mac
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Mini pro Mac — blokátor reklam pro Safari

AdGuard Mini pro Mac je výkonný blokátor reklam v Safari. Tato malá aplikace odstraňuje reklamy, blokuje slídiče a zrychluje načítání stránek. Pomáhá vám procházet web v Safari bez rušivých vlivů a zachovávat soukromí vašich dat
Instalovat
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
AdGuard Mini pro Mac v2.3
Hlavní obrazovka AdGuardu pro Android TV se zapnutou ochranou
Obrazovka blokování reklam aplikace AdGuard pro Android TV, zobrazující její funkce a nastavení
Obrazovka nastavení aplikace AdGuard pro Android TV
Obrazovka správy aplikací AdGuardu pro Android TV, zobrazující aplikace, ve kterých jsou blokovány reklamy a sledovací prvky
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard pro Android TV

AdGuard pro Android TV je jediná aplikace, která blokuje reklamy, chrání vaše soukromí a funguje jako firewall pro chytrou TV. Získejte varování před webovými hrozbami, používejte zabezpečený DNS a využívejte šifrovaný provoz. Uvolněte se a ponořte se do svých oblíbených pořadů se špičkovým zabezpečením a žádnými reklamami!
AdGuard pro Android TV v4.14, 14-denní zkušební verze
Maskot AdGuardu, Agnar, držící linuxového tučňáka
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard pro Linux

AdGuard pro Linux je první systémový blokátor reklamy pro Linux na světě. Blokujte reklamy a slídiče na úrovni zařízení, vyberte si z předinstalovaných filtrů nebo si přidejte vlastní — to vše prostřednictvím rozhraní příkazového řádku
AdGuard pro Linux v1.4
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Temp Mail

Bezplatný generátor dočasných e-mailových adres, který vás udržuje v anonymitě a chrání vaše soukromí. Žádný spam ve vaší hlavní doručené poště!
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard VPN

75 umístění po celém světě

Přístup k jakémukoliv obsahu

Silné šifrování

Žádné záznamy aktivit

Nejrychlejší připojení

Podpora 24/7

Vyzkoušet zdarma
Stažením programu přijímáte podmínky Licenční smlouvy
Čtěte dál
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard DNS

AdGuard DNS je alternativní řešení pro blokování reklam, ochranu soukromí a rodičovskou kontrolu. Jednoduché nastavení a bezplatné používání poskytuje potřebné minimum ochrany proti online reklamám, slídičům a phishingu bez ohledu na to, jakou platformu a zařízení používáte.
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Mail

Chraňte svou identitu, vyhněte se spamu a zabezpečte svou e-mailovou schránku pomocí našich aliasů a dočasných e-mailových adres. Využijte naši bezplatnou službu přeposílání e-mailů a aplikace pro všechny operační systémy
20 466 20466 uživatelských recenzí
Vynikající!

AdGuard Wallet

Bezpečná a soukromá kryptopeněženka, která vám dává plnou kontrolu nad vaším majetkem. Spravujte více peněženek a objevte tisíce kryptoměn, které můžete ukládat, posílat a vyměňovat
Stahování AdGuardu Chcete-li nainstalovat AdGuard, klikněte na soubor označený šipkou Vyberte „Otevřít“ a klikněte na tlačítko „OK“, poté počkejte, než se soubor stáhne. V otevřeném okně přetáhněte ikonu AdGuardu do složky „Aplikace“. Děkujeme, že jste si zvolili AdGuard! Vyberte „Otevřít“ a klikněte na tlačítko „OK“, poté počkejte, než se soubor stáhne. V otevřeném okně klikněte na tlačítko „Instalovat“. Děkujeme, že jste si zvolili AdGuard!
Nainstalujte si AdGuard i pro mobilní zařízení