企业安全建设(三)：深入浅出DDoS攻防

阅读说明：DDoS攻击确实是很多企业头疼的事。就攻击本身而言，并没有太大的技术含量，而防御则基本靠花钱。做DDoS防御之前，我们还是要剖析攻击方法，才能做到准确防护，让企业把钱用在刀刃上。本篇抛砖引玉谈谈DDoS攻击方法及防御，希望对您的企业安全建设有所帮助。

DDoS的梦魇

DDoS（Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务）攻击的主要目的是让指定目标无法提供正常服务，或被迫关闭。DDoS似乎是很多行业的噩梦。这种没有技术含量的攻击，却拖累着我们脆弱的互联网，成为一块心病。在2016年10月的某天，美国遭受着有史以来最大的DDoS攻击，GitHub、Twitter、Airbnb、Reddit等大量站点都因此受到影响。Dyn(一家DNS提供商)公司宣称，这次攻击来源超过千万IP。意味着至少有0.4%的IPv4地址参与了攻击行为。

就在2019年1月的某天，我放在互联网上的Honey Pot（蜜罐节点）也在遭受着总流量超过30G的DDoS攻击。攻击者在我的蜜罐玩了几个月，最终发现是个蜜罐（求攻击者心理阴影），气急败坏发动DDoS攻击。总量30G并不高，但毕竟那是一台VPS，总出口带宽也只不过20M。把攻击行为日志备份好了之后，最后只能关闭那台VPS主机。

DDoS的可恶，相信很多朋友都深有体会。不过嘛~~

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我们先讨论 DDoS的攻击方式 ，不过要记住一句话： DDoS没有直接的制止手段，一切手段都只能缓解！

从攻击方式来看，DDoS可以粗旷的分为两大类： 流量型 攻击和 资源型 攻击（CC攻击就是其中典型的资源型攻击代表）。其中，流量型攻击又可以分为， 直接流量攻击 和 反射流量攻击 。直接流量包括了ICMP FLOOD/UDP FLOOD/SYN FLOOD，这种直接攻击目前已经不多见了(SYN FLOOD除外)，但在20年前，几乎一打一个准。大概是下图这样子。

(补充:这里的攻击者，是指被控攻击终端)

直到最近几年，反射攻击逐步走入了视野。反射型拒绝服务攻击，又称DRDoS攻击。是由 攻击者伪造被攻击服务器的IP地址，向互联网上大量开放特定服务的服务器发起请求，收到请求的那些主机根据被伪造的源IP地址将响应数据包返回给被 攻击者。 大概如下图

那么，还有一类是资源型攻击，即利用业务的漏洞或业务特点，发送消耗资源较大的请求，从而耗尽服务器资源。我把 CC与Slowloris，HASH冲突列在一起，它们均需要特定的场景才能触发 。

我粗旷的分类，就是下面的样子，毕竟一图胜千言。

接下来，我们继续介绍最具代表性的攻击，并探讨这些攻击的防御方式。

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SYN FLOOD

熟悉TCP/IP的朋友都知道，当然你不熟悉也马上就知道。

一个正常的TCP连接需要经过3次握手操作：

首先第一步，由发送端向接收端发送一个带有SYN标记的TCP数据报文，SYN即同步（Synchronize），这个报文会指明发送端使用的端口以及TCP连接的初始序号；

然后第二步，接收端在收到这个SYN报文后，分配一个控制块(可以理解为内存空间)，并返回（响应）一个SYN+ACK（确认Acknowledgement）报文，表示发送端的请求被接受，同时TCP初始序号自动加1；

最后第三步，发送端在收到这个SYN+ACK报文后，也会返回一个确认报文ACK给发送端，同样TCP序号再自动加1。

这样就完成了传说中的三次握手。

可是，如果在第二步之后，接收端一直等啊等，没有等到发送端最终的ACK确认报文，此时接收端的这条TCP连接会处于半开状态(SYN_RECV)。直到接收到ACK确认报文或TCP连接因time-to-live（TTL）计时器设置而超时。这时，事先分配的控制块将被释放。 如果攻击者有意一直向目标服务器发送TCP SYN 报文，同时不向接收端应答ACK确认报文。 这样，接收端服务器就产生了大量的SYN_RECV状态的连接。可惜的是，我们的服务器或者网络设备或者PC，通常资源都是有限的。当SYN_RECV状态超过可接受极限时，就不再接受新的SYN报文。这时候，就攻击者就实现了让目标服务器拒绝服务(拒绝新的TCP连接)。

UDP FLOOD

说起UDP FLOOD 就不得不祭出一个神器——UDP Flooder 我最早接触到这个神器还是在1999年的某天。(这里可以透露一点，还记得2001年号称8万红颜色客户打白色宫殿的事情吗？当时提供的就是下图这个工具。)

首先， UDP协议是没有连接状态的 ，如果我们把 TCP比作打电话 （需要拨号，接听），则 UDP可以理解为发短信 （发送即可）。因此可以发送大量的UDP包到某个端口，如果是个正常的UDP应用端口，则可能干扰正常应用；如果没有正常应用，接收端要返回ICMP报文，这样就消耗了接收端的处理资源，同时很容易阻塞上行链路的带宽。早期常见攻击者发送大量UDP小包打防火墙/Radius认证服务(PPPOE服务端)/流媒体服务器等，现在 多数的IDC机房屏蔽了来自公网的UDP协议 ，所以已经不多见了(题外话:某公有云厂商内网很热闹)。

反射流量型攻击 (DRDoS)

反射拒绝服务攻击又称DRDoS(Distribute Reflection Denial of Service)。简单的说， 攻击者首先伪造数据包来源IP为被攻击主机 ，于此同时， 攻击者向中转反射的服务发送的请求包小于中转反射服务的应答包 ， 也就实现了攻击者的攻击流量放大 。基于这个特性，有的文章称其为“ 流量放大攻击 ”。

攻击者常用的放大攻击服务包括但不限于 DNS服务、NTP服务、SNMP服务、CharGEN服务、NetBIOS服务等等。

其中，利用NTP服务的放大攻击效果最好，其放大效果超过500倍。换言之，假设攻击者发起 10Mbps的请求流量，经过NTP服务放大，被攻击主机接收到的应答流量至少是 10Mbps*500 即 5000Mbps ，想想是一件恐怖的事。

CC攻击

聊到CC攻击，同样要追溯到古老的历史，CC 即 Challenge Collapsar 意为 挑战黑洞。"黑洞" 是安全厂绿盟科技的一款抗D产品，有篇 《CC攻击竟然是源于一个误会》的文章在网络上流传，想了解这些故事，可以找找这篇文章。

最早的CC工具，就是下面这个样子。也就是传说中的FatBoy，默认的攻击目标即 绿盟科技 的官网。

这真不是我PS的,关键我不会ps

CC如何把网站打瘫呢?

打个比方说: 网站打开首页只需要 1ms (1毫秒) ，而执行网站查询需要 200ms(相对消耗资源)，很多论坛关闭或限制了查询，就是防CC的措施。那么攻击者首先需要找到网站占用资源较大的应用功能请求（就比如查询），然后通过大量的肉鸡或代理服务，向被攻击的网站发送应用功能请求。 1个查询请求耗时 200ms，1000个肉鸡做代理，每个主机开100线程，服务器的请求处理时间就会大大增加，服务器处理请求的延迟秒数就是 1000*100/(1000ms/200 ms) = 20,000 S(秒) 。 你算吧，1小时3600秒，服务器早就挂了 。正常用户也会使用网站提供的合法功能。这个请求几乎不可能被拦截。这也是CC难以防御之处。

Slowloris 攻击

与CC攻击相似Slowloris也是针对Web业务进行攻击的一种方式，CC利用的是Web应用程序缺陷。那么Slowloris则是利用Web Server程序的缺陷。Slowloris最早在2009年由安全专家RSnake提出的一种攻击方法(其实在他提出之前，已经有攻击者利用这种方式实施攻击了)，在2012年的OWASP大会上Wong Onn Chee和 Tom Brennan共同展示了HTTP Post 方式的 Slowloris攻击。

其原理是：对已开放HTTP访问的Web服务器，建立一个连接，指定一个较大的Content-length，然后以非常低的速度发包，比如1-10s发送1字节，以此来维持这个连接不断开。如果客户端持续建立这样的连接，那么服务器上可用的连接将一点一点被占满，从而无法接受新的连接请求，导致拒绝服务。

攻击者以单线程方式建立大量无用连接的代价非常低廉，实际测试中，任何一台普通的PC都可以轻松建立3000个以上的无用连接，这对普通的Web Server都是致命打击，更不要说分布式攻击了。

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DDoS的目的是让被攻击业务宕机，难道遇到DDoS就真的束手无策吗? 不幸的是，对有些低成本没预算的业务来说，是这样的！

对于企业而言，业务不能停，既然抗D要花钱，那么 怎样把钱用在刀刃上，才是关键问题！

确认攻击流量，这是实施防御的关键。遭受攻击量的大小，采取的对策也不同(追求成本合理化)。

先说 1G流量之内的防护方式，大致的预算 1万元 /每月 以内 。

以SYN FLOOD为例，这种类型的攻击大量消耗被攻击服务器的CPU/内存资源，并打满SYN等待队列。我们可以通过修改内核参数来缓解。

主要有：

net.ipv4.tcp_synack_retries = 2

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

分别为 设置SYN+ACK最大重试次数/设置SYN最大队列长度/启用syn Cookie

设置 net.ipv4.tcp_synack_retries 的目的是降低服务器SYN+ACK报文重试次数，尽快释放等待资源。

设置 tcp_max_syn_backlog 则是为了使用服务器的内存资源，以此获得更大的等待队列长度，让攻击数据报文不致塞满所有连接，而导致正常用户无法完成连接。

设置 net.ipv4.tcp_syncookies 的作用，是为了缓解服务器的资源压力。在启用之前，服务器接收到SYN数据包后，将立即分配存储空间，并随机化一个数字作为SYN号发送SYN+ACK数据包，然后保持连接并等待发送方确认。启用之后，则不再分配存储空间，而通过基于时间种子的随机数设置一个SYN号，替代完全随机的SYN号。发送完SYN+ACK确认报文后，清空资源不保存任何状态信息，直到服务器接收到最终的ACK包，通过检验算法鉴定是否与服务器发出的SYN+ACK报文序列号匹配，匹配则完成握手，否则丢弃。

当然，如果是SYN混合ACK的攻击方法，则是对syncookies的反制，其优劣由硬件配置决定。

还有一种更优化的方案，则是通过TCP Proxy实现。开源我推荐HAProxy，没有之一。可以使用其做多机负载均衡，从而分流压力。网上有一篇《HAProxy压测及参数调优》可以研究一下，这里就不贴出了。

再谈谈遇到 反射型攻击 的场景， 反射型攻击通常攻击量都很高 ，至少大于 10Gbps。这时，软件防护类的就.......我只知道服务器上不去了。

这时候， 防护取决于带宽的大小，与防护软件没有毛线关系 。

你也许会说，有些机房提供高防IP。是的，基本上与你付出的钱成正比。

机房防护如下图

攻击超过一定量，超过检测设备阀值，自动执行路由切换规则（有些则给你丢空路由），然后再进行流量清洗过程，清洗完毕再发送回你的主机去。

不过，你要明白， 每家IDC机房都有一个总带宽 ，如果攻击流量过大影响了机房的正常生意，自然会屏蔽你的服务器IP。不要问为什么，机房才有最终解释权。

这时候，云端防护就凸显出其价值。但同样 攻击流量即防护成本 。值得庆幸的是， 百度云加速提供了5Gbps的免费抗D防护。 百度联合电信的云堤，国外的CF（一家CDN供应商）实现了联合抗D。

对于大多数的云抗D来说，实现思路如下:

云主机供应商首先自建或合作IDC机房，机房有基础流量清洗硬防（因为成本低），这号称本地一滤；云端二洗，则是在攻击量过大时，切换到高防IP或走高防设备，进行分流和流量清洗（成本高，付费用户才享）；源端三封，说的也是近源封锁，换句话说，如果有来自河南电信的攻击流量，河南电信作为运营商，在流量走到主干出口（省出口）的时候，直接封锁掉，这号称源端三封。

如果遇到CC攻击，总不能把网站功能关闭了吧？ 怎么办？

此时，还 真由不得你关不关 。通常防御CC，Web程序中设置3档（比如Discuz）。分别为：1，限制两次请求时间，即用户刷新时间；2，第1档功能 + 部分功能验证码；3，第1、2档功能 + 全站全请求验证码。不得不说， 验证码是没有办法的办法 。

对于Web站点而言，通常， 能做静态的要尽量做静态化 。这样，前端CDN可以很好的分流和代理请求，不过有些CDN碰到DDoS，直接回源。

第一种方案：对于全站更新不频繁，或较不频繁。除了静态化和前端CDN，还需要生成全站缓存，把本来需要数据库交互的请求交给前端缓存处理。比如使用Varnish自建CDN并生成全站缓存，用户第一次访问即请求真实内容，第二次访问则从缓存读取，从而降低Web后端压力。当然还可以用 国产Kangle ，也是优秀的反带服务器。 这里不建议使用Squid，相比Varnish，我已经踩过坑了。 这种方案好处在于， 只需要运维人员参与，不需要开发人员。

第二种方案：对于全站更新频繁，则需要开发人员参与。在每次请求插入生成的随机hash，并在第二次请求时，验证上一次生成的hash，再生成新的hash传递过去，存储这个hash可以放在浏览器Cookie或请求参数中。这种方式 虽然增加了CPU的开支，但是可以很好地 防止重放攻击 。在一定程度上，对CC也是有效的。

第三种方案：除了上述的方案一、二外。再除了Web 服务程序的安全配置外。还需要 在前端CDN位置 开启验证码校验用户请求。这样一来，实际到达后端数据库的访问压力其实很小。从而在很大程度上缓解了CC攻击带来的压力。

第四种方案： 在公众号后台留言，我在等你！

对于蜜罐类的主机，直接关闭或许就是明智的选择，大不了换个IP嘛~~哈哈~

后记：

所谓抗D，都是拿带宽流量堆起来的，本文剖析常见DDoS原理及防护手段。有些成本省不掉，关键还是要把钱用在刀刃上。相信读完本文的您，已经对DDoS的手段及防护有所了解，如果您有意见或建议，欢迎您留下宝贵的意见及建议。

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