Wie funktioniert ein VPN?

Virtual Private Networks (VPNs) provide secure and private connections when using public networks. They encrypt internet traffic and route it through a remote server, changing the original IP address and preventing third parties from intercepting data.

They offer a range of benefits to both consumers and businesses, including:

  • Masking IP addresses
  • Encrypting sensitive data
  • Accessing blocked online content

For businesses, VPNs enable secure access to internal resources from any location. Before going into detail on the benefits and business use cases of VPN services, let’s start with the basics.

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How a Standard Internet Connection Works

A standard internet connection sends data from your device to the internet via your Internet Service Provider (ISP). This data packet contains:

  • A header
  • A payload (the actual data being transferred)

The header includes information such as:

  • The IP address of the original device
  • The destination

If you’re using HTTPS (Hypertext Transfer Protocol Secure), the payload is encrypted—but the header remains visible. This means your IP address is still accessible to:

  • Your ISP
  • The websites or services you interact with

This allows them to block content based on your IP address location or build a profile of your activity for targeted marketing.

What Changes When You Use a VPN

While there are various types of VPNs, they all insert an intermediary step into this process to improve security and privacy. When using a VPN:

  • All data leaving your device is encrypted
  • The encrypted data still travels through your ISP, but they can no longer see the content or destination

The Role of the VPN Server

The data is routed to a remote VPN server, where it is decrypted and forwarded to the intended website or service. The source IP address becomes the VPN server’s IP, not yours. This masks your IP address and location, adding a layer of anonymity and security.

The response from the website follows the same route:

  1. Sent back to the VPN server
  2. Encrypted again
  3. Then returned to your device

VPN Protocols and Tunneling

When you connect to a VPN server:

  • The connection is authenticated
  • Data is encrypted and transferred through a secure tunnel

All of this is managed by the VPN protocol in use.

VPN Protocols Explained

A VPN protocol acts as a system of instructions defining how the connection is made, including:

  • Authentication: Ensuring only legitimate traffic is routed through the VPN server. Authentication defines the mechanism by which the VPN verifies a user’s identity.
  • Encryption: The encryption standard used by the VPN provider. Stronger VPN encryption standards are harder to break.
  • Tunneling: Encapsulates data to secureהly transfer it between two points on a public network. This masks the data packet’s header information, preventing network components from identifying the IP addresses of its source and destination.
  • Data Integrity: Verifying that the data transmitted via the VPN service has not been tampered with or altered as it moved between the user and the website or service.

There are a number of popular VPN encryption protocols used by different providers.

The performance of each varies in terms of security, speed, stability, and compatibility, making them better suited to various applications. The most commonly used VPN protocols are:

  • OpenVPN: A popular open-source protocol that utilizes SSL/TLS VPN encryption while being highly configurable and widely supported. OpenVPN can be slower compared to newer VPN protocols.
  • L2TP (Layer 2 Tunneling Protocol): Usually paired with Internet Protocol Security (IPSec) for VPN encryption, L2TP is an older protocol that is supported by many operating systems. However, its performance is slower than that of newer protocols, and it has issues with firewalls and Network Address Translator (NAT) gateways blocking data.
  • IKEv2 (Internet Key Exchange version 2): Another protocol that is typically utilized with IPSec for encryption, IKEv2 offers stable VPN connections that are resilient to network changes. This means they are often used for mobile VPN clients. IKEv2 does have limited platform support compared to OpenVPN, though.
  • PPTP (Point-to-Point Tunneling Protocol): One of the oldest VPN protocols, PPTP is very fast and easy to set up. While some legacy systems still use it, PPTP is rare today due to its weak encryption.
  • WireGuard: A more modern, lightweight protocol known for its speed and security. WireGuard is becoming a popular protocol across many different VPNs.
  • SSTP (Secure Socket Tunneling Protocol): A protocol developed by Microsoft, SSTP is good at bypassing firewalls. However, it has limited support on non-Windows platforms.

VPN Use Cases

Typical use cases of VPNs include:

  • Providing Secure Remote Access: VPNs allow employees to access internal resources from outside the office. Remote or hybrid workers can use a VPN to make a secure connection to the company’s private network over the public internet, encrypting all data.
  • Connecting Multiple Office Locations: VPNs provide a secure and cost-effective method of connecting different branch locations over the internet. Businesses can enable seamless data sharing and centralized resource access by creating a site-to-site VPN tunnel between offices.
  • Complying with Regulations: VPN encryption helps organizations in regulated industries to comply with data privacy requirements. Data shared with users or third parties outside the network is automatically encrypted using a VPN.
  • Supporting Global Operations: By changing IP addresses, VPN users can access geo-restricted content wherever they are located. This helps support businesses with global operations for testing regional websites, consistent platform access, or performing international market research.

The Benefits of Using a VPN

Ein VPN dient dazu, einen verschlüsselten Tunnel zwischen zwei Punkten zu erstellen. Beide Endgeräte verfügen über einen gemeinsamen geheimen Schlüssel, der es ihnen ermöglicht, ihren ausgehenden Datenverkehr zu verschlüsseln und den eingehenden Datenverkehr zu entschlüsseln. Dieser gemeinsame geheime Schlüssel kann aus dem Passwort eines Benutzers oder über ein Schlüsselfreigabeprotokoll abgeleitet werden. Die genauen Mechanismen hängen vom verwendeten VPN-Protokoll ab.

Was sind die Vorteile einer VPN-Verbindung?

Der Zweck eines VPN besteht darin, Mitarbeitern einen sicheren Fernzugriff auf Unternehmensressourcen zu ermöglichen. Zu den Vorteilen einer VPN-Verbindung gehören:

  • Datensicherheit: VPNs verschlüsseln den Datenverkehr zwischen einem Remote-Mitarbeiter und dem Unternehmensnetzwerk. Dies trägt dazu bei, ihren Datenverkehr vor Lauschangriffen und MitM-Angriffen zu schützen.
  • Größere Sichtbarkeit: Remote-Benutzer können direkt auf das Internet und die Cloud-basierten Ressourcen einer Organisation zugreifen. Bei einem VPN fließt der gesamte Datenverkehr durch das Unternehmensnetzwerk, sodass das Unternehmen diesen Datenverkehr überprüfen und sichern kann.
  • Perimetersicherheit: Ein VPN leitet den Datenverkehr von Remote-Benutzern innerhalb des Netzwerkperimeters des Unternehmens weiter. Dies ermöglicht es der Organisation, sie zu schützen und ihren Datenverkehr mit vorhandenen, perimeterbasierten Lösungen zu verwalten.
  • Lokale Adressierung: Mit einem VPN werden Remote-Benutzer so behandelt, als hätten sie eine direkte Verbindung zum Unternehmensnetzwerk. Dadurch kann eine Organisation die lokale Adressierung für alle Benutzer verwenden, sowohl vor Ort als auch remote.

Types of VPNs

Es gibt zahlreiche VPN-Protokolle, von denen einige sicherer sind als andere. Zu den wichtigsten VPN-Typen gehören:

  • Fernzugriffs-VPNs: Fernzugriffs-VPNs verwenden benutzerdefinierte VPN-Protokolle, um einem Remote-Mitarbeiter Zugriff auf das Unternehmensnetzwerk zu ermöglichen. Zu den häufig verwendeten VPN-Protokollen gehören IPsec und OpenVPN.
  • SSL-VPNs: SSL-VPNs nutzen eine verschlüsselte HTTPS-Verbindung als VPN. Dieser Ansatz hat den Vorteil, dass verschlüsselter Webverkehr (HTTPS) durch die meisten Firewalls zugelassen wird und keine spezielle Software erforderlich ist.
  • Cloud VPN: Mit Cloud VPN können Unternehmen ihr VPN-Hosting in die Cloud verlagern, um einen besseren Zugriff auf ihre vorhandenen Cloud-basierten Ressourcen zu erhalten.
  • Site-to-Site-VPNs: Im Gegensatz zu den beiden anderen VPN-Typen verbinden Site-to-Site-VPNs einen Remote-Mitarbeiter nicht mit dem Unternehmensnetzwerk. Stattdessen werden zwei Standorte einer Organisation sicher über das öffentliche Internet miteinander verbunden.

Ist ein VPN sicher?

Cybersicherheitsprotokolle und -systeme werden häufig auf der Grundlage der „CIA-Triade“ bewertet. Dies bezieht sich auf die Fähigkeit des Systems, Folgendes bereitzustellen:

  • Vertraulichkeit: Schutz sensibler Daten vor unbefugtem Zugriff. Das Hauptziel eines VPN besteht darin, durch den Einsatz von Verschlüsselung Vertraulichkeit zu gewährleisten.
  • Integrität: Schutz der Daten vor unbefugter Änderung. Ein VPN kann Integritätsschutz bieten, wenn es einen kryptografischen Authentifizierungsalgorithmus verwendet.
  • Verfügbarkeit: Stellen Sie sicher, dass das System für Benutzer verfügbar bleibt. Bei VPNs bestehen einige Bedenken hinsichtlich der Verfügbarkeit, da sie eine bestimmte Menge an Bandbreite erfordern und das entfernte Endgerät über die erforderliche Kapazität verfügen muss, um den Datenverkehr eines Benutzers zu unterstützen.

Einschränkungen und Sicherheitsrisiken von VPN

VPNs sind keine perfekte Fernzugriffslösung, weshalb einige Unternehmen nach VPN-Alternativen suchen. Zu den Haupteinschränkungen von VPNs gehören:

  • Mangel an integrierter Sicherheit: VPNs bieten sicheren Fernzugriff auf das Unternehmensnetzwerk. Ihnen fehlen jedoch integrierte Netzwerk-Sicherheitsfunktionen, um bösartige Inhalte, Datenexfiltration oder andere Sicherheitsrisiken innerhalb dieser Verbindungen zu erkennen.
  • Ineffizientes Routing: VPNs sind eine Punkt-zu-Punkt-Netzwerklösung, die einem Remote-Mitarbeiter Zugriff auf einen bestimmten Punkt in einem Unternehmensnetzwerk ermöglichen kann. Mit dem Wachstum der Cloud-basierten Infrastruktur kann dies zu einer erhöhten Latenz führen, da der Datenverkehr auf dem Weg zum vorgesehenen Ziel über das Unternehmensnetzwerk umgeleitet wird.
  • Netzwerkkomplexität: Als Punkt-zu-Punkt-Lösung stellen VPNs nur eine sichere Verbindung zwischen zwei Standorten bereit. Dies kann zu einer komplexen Netzwerkinfrastruktur für Organisationen mit Multi-Cloud- und Multi-Site-Netzwerkinfrastruktur führen.
  • Begrenzte Skalierbarkeit: Herkömmliche physische VPN-Appliances verfügen über eine maximale Menge an Datenverkehr, die sie verarbeiten können. Mit der Zunahme der Fernarbeit können diese Einschränkungen der Skalierbarkeit dazu führen, dass die Effizienz sinkt oder dass Mitarbeiter unsichere Workarounds anwenden.
  • Software-Schwachstelle: VPN-Endgeräte wurden mit der Zunahme der Remote-Arbeit zu einem Hauptangriffsziel. Schwachstellen in diesen Geräten können ausgenutzt werden, um sich unbefugten Zugriff auf das Unternehmensnetzwerk zu verschaffen.

VPN vs. Alternative Remote Access Solutions

There are alternative remote access solutions you can implement to achieve higher security.

Zero Trust Network Access (ZTNA)

ZTNA is a security framework that removes implicit trust to continually verify and authenticate user identity.

Business attack surfaces are expanding as more organizations utilize a mix of hybrid cloud and on-premises infrastructure. This means broad network access, as provided by VPNs, introduces new security risks that require additional controls beyond encryption.

ZTNA and least-privilege access (providing only the access needed for a given role) help limit attack surfaces by:

  • Allowing users access only to specific systems
  • Preventing lateral movement within networks
  • Reducing the severity of a data breach, since attackers struggle to compromise more systems

ZTNA also promotes strong authentication and authorization processes by:

  • Routing access requests through an access broker
  • Granting access only to the specific application needed
  • Avoiding the full network access typically granted via VPNs

Given how VPNs work, users are often provided with blanket access. In contrast, ZTNA offers more controlled, application-level access that prioritizes security and limits the impact of attacks.

Secure Access Service Edge (SASE)

SASE combines the connectivity of a Wide Area Network (WAN) with a range of security technologies and frameworks, including:

  • Zero Trust Network Access (ZTNA)
  • Cloud Access Security Broker (CASB)
  • Secure Web Gateway (SWG)
  • Firewall as a Service (FWaaS)

Delivered as a single, cloud-based solution, SASE unifies networking and security capabilities for simpler operations. While VPNs are best suited to on-premises IT architectures and providing external users with internal access, SASE:

  • Distributes functionality across the cloud
  • Delivers services at the network edge

SASE is designed for the needs of modern workloads, where traffic is increasingly directed to:

  • SaaS applications
  • Other cloud services, rather than on-prem data centers

Its security architecture ensures:

  • Consistent security policies
  • Access control, regardless of user location or the service/application in use

Software-Defined Wide Area Network (SD-WAN)

An SD-WAN offers a software alternative to managing the infrastructure needed to connect multiple branch locations or provide remote access. Rather than controlling network access by adjusting network devices, it achieves this through centralized software. This enables dynamic routing based on:

  • Application needs
  • Bandwidth availability
  • Security policies

While SD-WANs are a networking framework and not a security tool like a VPN, they often provide security capabilities as well as connectivity.

This includes encryption without some of the performance limitations of a VPN tunnel.

What Should You Consider When Choosing a VPN?

While there are alternatives that enable remote network access, VPNs remain a widely supported and easy-to-implement option. When choosing a VPN for your business, there are a number of factors you need to consider.

The most prominent factors include:

  • Network Scale: The number of employees and locations that make up your business. You need to understand the scale of your operations and find the right VPN provider for your needs. For example, how many staff work remotely, at least some of the time? Where are your centralized resources stored? How many locations do you need to connect using site-to-site VPNs?
  • Security: The main security factor to consider is VPN encryption. Look for solutions that rely on strong, modern encryption standards. Beyond encryption, there is a range of other VPN security features vendors provide. These include authentication, kill switches, leak protection, and malware blocking.
  • Speed: Defined by the VPN protocol and the number and location of VPN servers operated by the vendor. Network speeds impact user experience, so consider VPNs that have a minimal impact on latency.
  • Integration: How the VPN integrates with the existing IT infrastructure and user devices. This depends on the VPN protocol’s compatibility with operating systems, browser extensions, cloud environments, and other security tools.
  • Management: Whether or not the VPN is easy to use and provides comprehensive visibility into network connections.

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  • Multi-factor authentication.
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