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| 关键词： 攻击 SYN 服务器 报文 地址 算法 ACK Flood 如果 TCP |
三. DDOS攻击方式 3.1 SYN Flood攻击 SYN-Flood攻击是当前网络上最为常见的DDoS攻击，也是最为经典的拒绝服务攻击，它利用了TCP协议实现上的一个缺陷，通过向网络服务所在端口发送大量的伪造源地址的攻击报文，就可能造成目标服务器中的半开连接队列被占满，从而阻止其他合法用户进行访问。这种攻击早在1996年就被发现，但至今仍然显示出强大的生命力。很多操作系统，甚至防火墙、路由器都无法有效地防御这种攻击，而且由于它可以方便地伪造源地址，追查起来非常困难。它的数据包特征通常是，源发送了大量的SYN包，并且缺少三次握手的最后一步握手ACK回复。 3.1.1 原理 例如，攻击者首先伪造地址对服务器发起SYN请求（我可以建立连接吗？），服务器就会回应一个ACK+SYN（可以+请确认）。而真实的IP会认为，我没有发送请求，不作回应。服务器没有收到回应，会重试3-5次并且等待一个SYN Time（一般30秒-2分钟）后，丢弃这个连接。 如果攻击者大量发送这种伪造源地址的SYN请求，服务器端将会消耗非常多的资源来处理这种半连接，保存遍历会消耗非常多的CPU时间和内存，何况还要不断对这个列表中的IP进行SYN+ACK的重试。最后的结果是服务器无暇理睬正常的连接请求—拒绝服务。在服务器上用netstat –an命令查看SYN_RECV状态的话，就可以看到： 图 如果我们抓包来看： 图 可以看到大量的SYN包没有ACK回应。 3.1.2 SYN Flood防护 目前市面上有些防火墙具有SYN Proxy功能，这种方法一般是定每秒通过指定对象（目标地址和端口、仅目标地址或仅源地址）的SYN片段数的阀值，当来自相同源地址或发往相同目标地址的SYN片段数达到这些阀值之一时，防火墙就开始截取连接请求和代理回复SYN/ACK片段，并将不完全的连接请求存储到连接队列中直到连接完成或请求超时。当防火墙中代理连接的队列被填满时，防火墙拒绝来自相同安全区域（zone）中所有地址的新SYN片段，避免网络主机遭受不完整的三次握手的攻击。但是，这种方法在攻击流量较大的时候，连接出现较大的延迟，网络的负载较高，很多情况下反而成为整个网络的瓶颈； Random Drop：随机丢包的方式虽然可以减轻服务器的负载，但是正常连接的成功率也会降低很多； 特征匹配：IPS上会常用的手段，在攻击发生的当时统计攻击报文的特征，定义特征库，例如过滤不带TCP Options 的syn 包等； 早期攻击工具（例如synkiller，xdos，hgod等）通常是发送64字节的TCP SYN报文，而主机操作系统在发起TCP连接请求时发送SYN 报文是大于64字节的。因此可以在关键节点上设置策略过滤64字节的TCP SYN报文，某些宣传具有防护SYN Flood攻击的产品就是这么做的。随着工具的改进，发出的TCP SYN 报文完全模拟常见的通用操作系统，并且IP头和TCP头的字段完全随机，这时就无法在设备上根据特定的规则来过滤攻击报文。这时就需要根据经验判断IP 包头里TTL值不合理的数据包并阻断，但这种手工的方法成本高、效率低。 图是某攻击工具属性设置。 图 SYN Cookie：就是给每一个请求连接的IP地址分配一个Cookie，如果短时间内连续受到某个IP的重复SYN报文，就认定是受到了攻击，以后从这个IP地址来的包会被丢弃。但SYN Cookie依赖于对方使用真实的IP地址，如果攻击者利用SOCK_RAW随机改写IP报文中的源地址，这个方法就没效果了。 3.1.3 商业产品的防护算法 syn cookie/syn proxy类防护算法：这种算法对所有的syn包均主动回应，探测发起syn包的源IP地址是否真实存在；如果该IP地址真实存在，则该IP会回应防护设备的探测包，从而建立TCP连接；大多数的国内外抗拒绝服务产品采用此类算法。 safereset算法：此算法对所有的syn包均主动回应，探测包特意构造错误的字段，真实存在的IP地址会发送rst包给防护设备，然后发起第2次连接，从而建立TCP连接；部分国外产品采用了这样的防护算法。 syn重传算法：该算法利用了TCP/IP协议的重传特性，来自某个源IP的第一个syn包到达时被直接丢弃并记录状态，在该源IP的第2个syn包到达时进行验证，然后放行。 综合防护算法：结合了以上算法的优点，并引入了IP信誉机制。当来自某个源IP的第一个syn包到达时，如果该IP的信誉值较高，则采用syncookie算法；而对于信誉值较低的源IP，则基于协议栈行为模式，如果syn包得到验证，则对该连接进入syncookie校验，一旦该IP的连接得到验证则提高其信誉值。有些设备还采用了表结构来存放协议栈行为模式特征值，大大减少了存储量。 3.2 ACK Flood攻击 3.2.1 原理 ACK Flood攻击是在TCP连接建立之后，所有的数据传输TCP报文都是带有ACK标志位的，主机在接收到一个带有ACK标志位的数据包的时候，需要检查该数据包所表示的连接四元组是否存在，如果存在则检查该数据包所表示的状态是否合法，然后再向应用层传递该数据包。如果在检查中发现该数据包不合法，例如该数据包所指向的目的端口在本机并未开放，则主机操作系统协议栈会回应RST包告诉对方此端口不存在。 这里，服务器要做两个动作：查表、回应ACK/RST。这种攻击方式显然没有SYN Flood给服务器带来的冲击大，因此攻击者一定要用大流量ACK小包冲击才会对服务器造成影响。按照我们对TCP协议的理解，随机源IP的ACK小包应该会被Server很快丢弃，因为在服务器的TCP堆栈中没有这些ACK包的状态信息。但是实际上通过测试，发现有一些TCP服务会对ACK Flood比较敏感，比如说JSP Server，在数量并不多的ACK小包的打击下，JSP Server就很难处理正常的连接请求。对于Apache或者IIS来说，10kpps的ACK Flood不构成危胁，但是更高数量的ACK Flood会造成服务器网卡中断频率过高，负载过重而停止响应。可以肯定的是，ACK Flood不但可以危害路由器等网络设备，而且对服务器上的应用有不小的影响。抓包： 图 如果没有开放端口，服务器将直接丢弃，这将会耗费服务器的CPU资源。如果端口开放，服务器回应RST。 3.2.2 ACK Flood防护 利用对称性判断来分析出是否有攻击存在。所谓对称型判断，就是收包异常大于发包，因为攻击者通常会采用大量ACK包，并且为了提高攻击速度，一般采用内容基本一致的小包发送。这可以作为判断是否发生ACK Flood的依据，但是目前已知情况来看，很少有单纯使用ACK Flood攻击，都会和其他攻击方法混合使用，因此，很容易产生误判。 一些防火墙应对的方法是：建立一个hash表，用来存放TCP连接“状态”，相对于主机的TCP stack实现来说，状态检查的过程相对简化。例如，不作sequence number的检查，不作包乱序的处理，只是统计一定时间内是否有ACK包在该“连接”(即四元组)上通过，从而“大致”确定该“连接”是否是“活动的”。 未完待续………… |
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