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SYN Flood分布式攻击的防范方法

2023-05-25 12:10:45
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来源:转载
供稿:网友

SYN Flood是当前最流行的DoS(拒绝服务攻击)与DdoS(分布式拒绝服务攻击)的方式之一,这是一种利用TCP协议缺陷,发送大量伪造的TCP连接请求,从而使得被攻击方资源耗尽(CPU满负荷或内存不足)的攻击方式。对于SYN Flood攻击,目前尚没有很好的监测和防御方法,不过如果系统管理员熟悉攻击方法和系统架构,通过一系列的设定,也能从一定程度上降低被攻击系统的负荷,减轻负面的影响。

一般来说,如果一个系统(或主机)负荷突然升高甚至失去响应,使用Netstat ming令能看到大量SYN_RCVD的半连接(数量>500或占总连接数的10%以上),可以认定,这个系统(或主机)遭到了SYN Flood攻击。遭到SYN Flood攻击后,首先要做的是取证,通过Netstat –n –p tcp >resault.txt记录目前所有TCP连接状态是必要的,如果有嗅探器,或者TcpDump之类的工具,记录TCP SYN报文的所有细节也有助于以后追查和防御,需要记录的字段有:源地址、IP首部中的标识、TCP首部中的序列号、TTL值等,这些信息虽然很可能是攻击者伪造的,但是用来分析攻击者的心理状态和攻击程序也不无帮助。特别是TTL值,如果大量的攻击包似乎来自不同的IP但是TTL值却相同,我们往往能推断出攻击者与我们之间的路由器距离,至少也可以通过过滤特定TTL值的报文降低被攻击系统的负荷(在这种情况下TTL值与攻击报文不同的用户就可以恢复正常访问)。从防御角度来说,有几种简单的解决方法:

(1)缩短SYN Timeout时间

由于SYN Flood攻击的效果取决于服务器上保持的SYN半连接数,这个值=SYN攻击的频度 x SYN Timeout,所以通过缩短从接收到SYN报文到确定这个报文无效并丢弃改连接的时间,例如设置为20秒以下(过低的SYN Timeout设置可能会影响客户的正常访问),可以成倍的降低服务器的负荷。

(2)设置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。可是上述的两种方法只能对付比较原始的SYN Flood攻击,缩短SYN Timeout时间仅在对方攻击频度不高的情况下生效,SYN Cookie更依赖于对方使用真实的IP地址,如果攻击者以数万/秒的速度发送SYN报文,同时利用SOCK_RAW随机改写IP报文中的源地址,以上的方法将毫无用武之地。

(3)负反馈策略

参考一些流行的操作系统,如Windows2000的SYN攻击保护机制:正常情况下,OS对TCP连接的一些重要参数有一个常规的设置: SYN Timeout时间、SYN-ACK的重试次数、SYN报文从路由器到系统再到Winsock的延时等等。这个常规设置针对系统优化,可以给用户提供方便快捷的服务;一旦服务器受到攻击,SYN Half link 的数量超过系统中TCP活动 Half Connction最大连接数的设置,系统将会认为自己受到了SYN Flood攻击,并将根据攻击的判断情况作出反应:减短SYN Timeout时间、减少SYN-ACK的重试次数、自动对缓冲区中的报文进行延时等等措施,力图将攻击危害减到最低。如果攻击继续,超过了系统允许的最大Half Connection 值,系统已经不能提供正常的服务了,为了保证系统不崩溃,可以将任何超出最大Half Connection 值范围的SYN报文随机丢弃,保证系统的稳定性。

所以,可以事先测试或者预测该主机在峰值时期的Half Connction 的活动数量上限,以其作为参考设定TCP活动 Half Connction最大连接数的值,然后再以该值的倍数(不要超过2)作为TCP最大Half Connection值,这样可以通过负反馈的手段在一定程度上阻止SYN攻击。

(4)退让策略

退让策略是基于SYN Flood攻击代码的一个缺陷,我们重新来分析一下SYN Flood攻击者的流程:SYN Flood程序有两种攻击方式,基于IP的和基于域名的,前者是攻击者自己进行域名解析并将IP地址传递给攻击程序,后者是攻击程序自动进行域名解析,但是它们有一点是相同的,就是一旦攻击开始,将不会再进行域名解析,我们的切入点正是这里:假设一台服务器在受到SYN Flood攻击后迅速更换自己的IP地址,那么攻击者仍在不断攻击的只是一个空的IP地址,并没有任何主机,而防御方只要将DNS解析更改到新的IP地址就能在很短的时间内(取决于DNS的刷新时间)恢复用户通过域名进行的正常访问。为了迷惑攻击者,我们甚至可以放置一台“牺牲”服务器让攻击者满足于攻击的“效果”(由于DNS缓冲的原因,只要攻击者的浏览器不重起,他访问的仍然是原先的IP地址)。

(5)分布式DNS负载均衡

在众多的负载均衡架构中,基于DNS解析的负载均衡本身就拥有对SYN Flood的免疫力,基于DNS解析的负载均衡能将用户的请求分配到不同IP的服务器主机上,攻击者攻击的永远只是其中一台服务器,一来这样增加了攻击者的成本,二来过多的DNS请求可以帮助我们追查攻击者的真正踪迹(DNS请求不同于SYN攻击,是需要返回数据的,所以很难进行IP伪装)。

(6)防火墙Qos

对于防火墙来说,防御SYN Flood攻击的方法取决于防火墙工作的基本原理,一般说来,防火墙可以工作在TCP层之上或IP层之下,工作在TCP层之上的防火墙称为网关型防火墙,网关型防火墙布局中,客户机与服务器之间并没有真正的TCP连接,客户机与服务器之间的所有数据交换都是通过防火墙代理的,外部的DNS解析也同样指向防火墙,所以如果网站被攻击,真正受到攻击的是防火墙,这种防火墙的优点是稳定性好,抗打击能力强,但是因为所有的TCP报文都需要经过防火墙转发,所以效率比较低由于客户机并不直接与服务器建立连接,在TCP连接没有完成时防火墙不会去向后台的服务器建立新的TCP连接,所以攻击者无法越过防火墙直接攻击后台服务器,只要防火墙本身做的足够强壮,这种架构可以抵抗相当强度的SYN Flood攻击。

但是由于防火墙实际建立的TCP连接数为用户连接数的两倍(防火墙两端都需要建立TCP连接),同时又代理了所有的来自客户端的TCP请求和数据传送,在系统访问量较大时,防火墙自身的负荷会比较高,所以这种架构并不能适用于大型网站。(我感觉,对于这样的防火墙架构,使用TCP_STATE攻击估计会相当有效:)

工作在IP层或IP层之下的称为路由型防火墙,其工作原理有所不同:客户机直接与服务器进行TCP连接,防火墙起的是路由器的作用,它截获所有通过的包并进行过滤,通过过滤的包被转发给服务器,外部的DNS解析也直接指向服务器,这种防火墙的优点是效率高,可以适应100Mbps-1Gbps的流量,但是这种防火墙如果配置不当,不仅可以让攻击者越过防火墙直接攻击内部服务器,甚至有可能放大攻击的强度,导致整个系统崩溃。

在这两种基本模型之外,有一种新的防火墙模型,它集中了两种防火墙的优势,这种防火墙的工作原理如下所示:

第一阶段,客户机请求与防火墙建立连接:

第二阶段,防火墙伪装成客户机与后台的服务器建立连接

第三阶段,之后所有从客户机来的TCP报文防火墙都直接转发给后台的服务器

这种结构吸取了上两种防火墙的优点,既能完全控制所有的SYN报文,又不需要对所有的TCP数据报文进行代理,是一种两全其美的方法。近来,国外和国内的一些防火墙厂商开始研究带宽控制技术,如果能真正做到严ge控制、分配带宽,就能很大程度上防御绝大多数的SYN攻击。

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