高吞吐量网状VPN，可连接数据中心主机

我们正在公共数据中心内租用许多主机。数据中心不提供专用VLAN。所有主机都接收一个（或多个）公共IPv4 / IPv6地址。主机配备了非常现代的CPU（Haswell四核，3.4GHz），并具有Gbit上行链路。数据中心的不同区域（房间，楼层或建筑物？）通过Gbit或500Mbit链接相互连接。我们的房东正在运行debian wheezy。目前，我们正在运行10台以上的主机，并希望在不久的将来实现增长。

我正在寻找一种方法，以使所有主机之间可以安全保密地进行通信。第3层很好，第2层还可以（但不是必需的）。由于我无权访问VLAN，因此它必须是某种类型的VPN。

对我来说重要的是：

1. 高产量，理想情况下接近线速
2. 分散的，网格化的体系结构-这是为了确保吞吐量不会因中央元素（例如VPN集中器）而减慢
3. CPU占用空间不会过多（考虑到AESNI和GCM密码套件，我希望这不是一个荒谬的要求）
4. 操作的易用性；设置不太复杂；网络可以增长而不会失去已建立的连接

我们目前正在使用tinc。它会打勾[2]和[4]，但是我只能达到960Mbit / s线速的大约600Mbit / s（单工），并且我完全松开了一个内核。另外，tinc 1.1（目前正在开发中）尚未使用多线程，因此我只能使用单核性能。

传统的IPSec是不可能的，因为它需要一个中央元素或要配置的隧道的一小部分（以实现[2]）。带有机会主义加密的IPsec将是一个解决方案，但是我不确定它是否能使其成为稳定的生产代码。

我今天偶然发现了tcpcrypt。除了缺少身份验证，它看起来像我想要的。用户空间的实现闻起来很慢，但其他所有VPN也是如此。他们谈到了内核实现。我还没有尝试过，并且对它在[1]和[3]中的表现感兴趣。

还有什么其他选择？人们在做什么，谁不在 AWS上？

附加信息

我对GCM感兴趣，希望它可以减少CPU占用空间。请参阅有关该主题的英特尔论文。当与一位小型开发人员交谈时，他解释说，即使使用AESNI进行加密，HMAC（例如SHA-1）在Gbit速度下仍然非常昂贵。

最终更新

传输模式下的IPsec可以完美工作，并且完全符合我的要求。经过大量评估之后，我选择了Openswan而不是ipsec-tools，这仅仅是因为它支持AES-GCM。在Haswell CPU上，我测量约910-920Mbit / sec的单工吞吐量，其中CPU负载约为8-9％kworkerd。

您不需要的是VPN。您确实想要的实际上是IPsec，但不是在隧道模式下。相反，您希望IPsec处于传输模式。

在此配置中，每个主机都直接与其对等方通信，并且仅对数据包有效载荷进行加密，而保留IP标头。这样，您无需进行任何路由体操就可以使工作正常进行。

是的，每个主机都需要一个IPsec连接节（除非您的主机被分组在一个子网中，在这种情况下，您可以通过CIDR块来完成此操作），但是这些可以由您的配置管理系统轻松地以编程方式生成。

您没有询问配置详细信息，但是如果您需要一些指示信息（关于传输模式并没有那么多可靠的信息），您可以参考我最近撰写的这篇博客文章。