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.

Thích bài viết này?
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
AdGuard VPN AdGuard DNS AdGuard Mail AdGuard Wallet
Màn hình chính của AdGuard cho Windows
Màn hình sự bảo vệ của AdGuard cho Windows, hiển thị các tính năng và cài đặt sự bảo vệ
Màn hình Thống kê của AdGuard cho Windows, hiển thị thống kê về quảng cáo và trình theo dõi Đã bị chặn
Màn hình Quản lý ứng dụng của AdGuard cho Windows, hiển thị các tùy chọn quản lý sự bảo vệ cho các ứng dụng được cài đặt trên thiết bị
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard: trình chặn quảng cáo cho Windows

AdGuard cho Windows không chỉ là một trình chặn quảng cáo. Đây là công cụ đa năng giúp chặn quảng cáo, kiểm soát truy cập vào các trang web nguy hiểm, tăng tốc độ tải trang và bảo vệ trẻ em khỏi nội dung không phù hợp
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Cửa hàng ứng dụng Microsoft
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
AdGuard cho Windows v8.0, thời gian dùng thử 14 ngày
Màn hình chính của AdGuard cho Mac
Màn hình Chế độ ẩn của AdGuard cho Mac
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard: trình chặn quảng cáo cho Mac

AdGuard cho Mac là một trình chặn quảng cáo độc đáo được thiết kế dành riêng cho macOS. Ngoài việc bảo vệ bạn khỏi các quảng cáo gây phiền nhiễu trong trình duyệt và ứng dụng, nó còn bảo vệ bạn khỏi theo dõi, lừa đảo và gian lận
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
AdGuard cho Mac v2.19, thời gian dùng thử 14 ngày
Màn hình chính của AdGuard cho Android
Màn hình Bảo vệ theo dõi của AdGuard cho Android
Màn hình Quản lý ứng dụng của AdGuard cho Android, hiển thị các tùy chọn quản lý sự bảo vệ cho các ứng dụng được cài đặt trên thiết bị
Màn hình Thống kê của AdGuard cho Android, hiển thị thống kê về quảng cáo và trình theo dõi Đã bị chặn
Màn hình chính của trình duyệt riêng tư của AdGuard cho Android
Mã QR để tải xuống AdGuard cho Android
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard: trình chặn quảng cáo cho Android

Chặn quảng cáo và trình theo dõi trên mọi trình duyệt, trò chơi và các ứng dụng khác. Bảo vệ quyền riêng tư của bạn và cho phép bạn kiểm soát cách các ứng dụng sử dụng Internet. Cài đặt qua APK
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
Quét để tải xuống
Sử dụng bất kỳ trình đọc mã QR nào có sẵn trên thiết bị của bạn.
AdGuard cho Android v4.14, thời gian dùng thử 14 ngày
Màn hình chính của AdGuard cho iOS
Màn hình sự bảo vệ của AdGuard cho iOS, hiển thị các tính năng và cài đặt sự bảo vệ
Màn hình Thống kê của AdGuard cho iOS, hiển thị thống kê về quảng cáo và trình theo dõi Đã bị chặn
Mã QR để tải xuống AdGuard cho iOS
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard: trình chặn quảng cáo cho iOS

Trình chặn quảng cáo iOS tốt nhất cho iPhone và iPad. AdGuard loại bỏ mọi loại quảng cáo và trình theo dõi trong Safari và bảo vệ quyền riêng tư của bạn trên tất cả các ứng dụng ở cấp độ DNS
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
Quét để tải xuống
Sử dụng bất kỳ trình đọc mã QR nào có sẵn trên thiết bị của bạn.
AdGuard cho iOS phiên bản 4.5
Màn hình chính của AdGuard Content Blocker
Màn hình Bộ lọc của AdGuard Content Blocker
Màn hình cài đặt của AdGuard Content Blocker
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

Trình Chặn Nội Dung AdGuard

AdGuard Content Blocker loại bỏ tất cả các loại quảng cáo trên các trình duyệt di động hỗ trợ công nghệ chặn nội dung — cụ thể là Samsung Internet và Yandex Browser. Tính năng của nó bị hạn chế so với AdGuard cho Android, nhưng miễn phí, dễ cài đặt và hiệu quả
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
Trình Chặn Nội Dung AdGuard phiên bản 2.8
Màn hình chính của AdGuard Browser Extension
Màn hình Bảo vệ theo dõi của AdGuard Browser Extension
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

Tiện ích mở rộng Trình duyệt AdGuard

AdGuard là tiện ích mở rộng chặn quảng cáo nhanh nhất và nhẹ nhất chặn hiệu quả tất cả các loại quảng cáo trên tất cả các trang web! Chọn AdGuard cho trình duyệt bạn sử dụng và nhận duyệt web không có quảng cáo, nhanh chóng và an toàn.
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
Tiện ích mở rộng Trình duyệt AdGuard phiên bản 5.5
Màn hình chính của AdGuard Assistant
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

Trợ lý AdGuard

Một tiện ích mở rộng trình duyệt đồng hành cho ứng dụng AdGuard trên máy tính. Nó cho phép bạn chặn các mục tùy chỉnh trên websites, thêm websites vào danh sách cho phép và gửi báo cáo trực tiếp từ trình duyệt của bạn
Trợ lý AdGuard phiên bản 1.4
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

Trang chủ AdGuard

AdGuard Home là một giải pháp dựa trên mạng để chặn quảng cáo và trình theo dõi. Cài đặt nó một lần trên bộ định tuyến của bạn để bao phủ tất cả các thiết bị trên mạng gia đình của bạn — không cần phần mềm máy khách bổ sung. Điều này đặc biệt quan trọng đối với các thiết bị IoT khác nhau thường gây ra mối đe dọa đối với quyền riêng tư của bạn
Trang chủ AdGuard phiên bản 0.107
Màn hình chính của AdGuard Pro cho iOS
Màn hình Bảo vệ của AdGuard Pro cho iOS, hiển thị các tính năng và cài đặt sự bảo vệ
Màn hình Thống kê của AdGuard Pro cho iOS, hiển thị số liệu về quảng cáo và trình theo dõi đã bị chặn
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard Pro cho iOS

AdGuard Pro cho iOS được trang bị tất cả các tính năng bảo vệ chặn quảng cáo nâng cao. Nó cung cấp các công cụ tương tự như phiên bản trả phí của AdGuard cho iOS. Nó nổi trội trong việc chặn quảng cáo trên Safari và cho phép bạn tùy chỉnh cài đặt DNS để bảo vệ tối ưu. Nó chặn quảng cáo trong trình duyệt và ứng dụng, bảo vệ con bạn khỏi nội dung không phù hợp và giữ an toàn cho dữ liệu cá nhân của bạn.
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
AdGuard Pro cho iOS phiên bản 4.5
Màn hình chính của AdGuard Mini cho Mac
Màn hình sự bảo vệ Safari của AdGuard Mini cho Mac
Màn hình tạo quy tắc của AdGuard Mini cho Mac
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard Mini cho Mac — trình chặn quảng cáo Safari

AdGuard Mini cho Mac là một trình chặn quảng cáo Safari mạnh mẽ. Ứng dụng nhẹ này loại bỏ quảng cáo, chặn các trình theo dõi, và tăng tốc tải trang. Nó giúp bạn trình duyệt trang web trong Safari mà không bị làm phiền và giữ dữ liệu của bạn được riêng tư
Cài đặt
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
AdGuard Mini cho Mac phiên bản 2.3
Màn hình chính của AdGuard cho Android TV với sự bảo vệ được bật
Màn hình chặn quảng cáo của AdGuard cho Android TV, hiển thị các tính năng và cài đặt của nó
Màn hình cài đặt của AdGuard cho Android TV
Màn hình Quản lý ứng dụng của AdGuard cho Android TV, hiển thị các ứng dụng nơi quảng cáo và trình theo dõi Đã bị chặn
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard cho Android TV

AdGuard cho Android TV là ứng dụng duy nhất chặn quảng cáo, bảo vệ quyền riêng tư của bạn và hoạt động như một tường lửa cho Smart TV của bạn. Nhận cảnh báo về các mối đe dọa trên web, sử dụng DNS an toàn và hưởng lợi từ lưu lượng truy cập được mã hóa. Thư giãn và đi sâu vào các chương trình yêu thích của bạn với bảo mật hàng đầu và không có quảng cáo!
AdGuard cho Android TV v4.14, thời gian dùng thử 14 ngày
Linh vật AdGuard, Agnar, đang cầm chú chim cánh cụt Linux
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard cho Linux

AdGuard cho Linux là trình chặn quảng cáo Linux trên toàn hệ thống đầu tiên trên thế giới. Chặn quảng cáo và trình theo dõi ở cấp độ thiết bị, chọn từ các bộ lọc được cài đặt sẵn hoặc thêm bộ lọc của riêng bạn — tất cả thông qua giao diện dòng lệnh
AdGuard cho Linux phiên bản 1.4
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard Temp Mail

Trình tạo địa chỉ email tạm thời miễn phí giúp bạn ẩn danh và bảo vệ quyền riêng tư của bạn. Không có thư rác trong hộp thư đến chính của bạn!
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard VPN

75 Vị Trí Trên Thế Giới

Truy cập mọi thông tin

Mã hoá mạnh

Không nhật ký

Đường truyền nhanh nhất

Hỗ trợ 24/7

Dùng thử miễn phí
Bằng cách tải xuống chương trình, bạn chấp nhận các điều khoản của Thỏa thuận cấp phép
Đọc thêm
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard DNS

AdGuard DNS là một cách tuyệt vời để chặn quảng cáo Internet không yêu cầu cài đặt bất kỳ ứng dụng nào. Nó rất dễ sử dụng, hoàn toàn miễn phí, dễ dàng thiết lập trên bất kỳ thiết bị nào và cung cấp cho bạn các chức năng cần thiết tối thiểu để chặn quảng cáo, quầy, trang web độc hại và nội dung người lớn.
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard Mail

Bảo vệ danh tính của bạn, tránh thư rác và giữ an toàn cho hộp thư đến thông qua các bí danh và Địa chỉ email tạm thời của chúng tôi. Trải nghiệm dịch vụ chuyển tiếp Email miễn phí và ứng dụng cho mọi hệ điều hành.
20.688 20688 đánh giá của người dùng
Tuyệt vời!

AdGuard Wallet

Ví tiền điện tử an toàn và riêng tư giúp bạn kiểm soát hoàn toàn tài sản của mình. Quản lý nhiều ví và khám phá hàng nghìn loại tiền điện tử để lưu trữ, gửi và trao đổi
Việc tải xuống AdGuard đã bắt đầu Nhấp vào nút có hình mũi tên để bắt đầu cài đặt. Chọn "Mở" và nhấp vào "OK", sau đó đợi tệp được tải xuống. Trong cửa sổ đã mở, kéo biểu tượng AdGuard vào thư mục "Ứng dụng". Cảm ơn bạn đã chọn AdGuard! Chọn "Mở" và nhấp vào "OK", sau đó đợi tệp được tải xuống. Trong cửa sổ mở, nhấp vào "Cài đặt". Cảm ơn bạn đã chọn AdGuard!
Cài đặt AdGuard cho cả thiết bị di động