Neben der klassischen Firewall ist der Aufbau von VPNs eine Standardfunktion von Security-Appliances. Den VPN-Tunnel realisieren kryptografische Algorithmen, die die zu schützenden Datenströme verschlüsseln und an der Gegenstelle wieder entschlüsseln. Für diese Verschlüsselung gibt es eine ganze Reihe von Standards wie DES, 3DES oder AES.
Über die Sicherheit solcher Verbindungen entscheidet – wie bei anderen kryptografischen Verfahren auch – nicht zuletzt die Länge der verwendeten Schlüssel. Mechanismen wie Authentisierung oder Autorisierung sorgen zusätzlich dafür, dass keine unerwünschten User in das private Netz eindringen.
Die wesentliche Verschlüsselungsfunktionalität ist zumeist in Software abgebildet. Dies ist sehr rechenintensiv: Eine gute Performance setzt daher eine entsprechend leistungsfähige Hardware voraus. Es gibt aber auch VPN-Lösungen, die Hardware-näher realisiert sind und dann entsprechend schneller sein können.