拒绝服务攻击/分布式拒绝服务攻击

拒绝服务(Denial of Service,简称DoS)

是一种简单的破坏性攻击。通常是利用传输协议下的某个弱点、系统存在的漏洞、或服务器的漏洞。对目标系统发起大规模的进攻。用超出目标处理能力的海量数据包消耗可用系统资源、宽带资源等，造成程序缓冲区溢出错误，使其他合法用户无法正常请求。最终致使网络服务瘫痪，甚至系统死机。

拒绝服务攻击问题也一直得不到合理的解决，究其原因是因为网络协议本身的安全缺陷，从而拒绝服务攻击也成为了攻击者的终极手法。攻击者进行拒绝服务攻击，实际上让服务器实现两种效果：一是迫使服务器的缓冲区满，不接收新的请求；二是使用IP欺骗，迫使服务器把非法用户的连接复位，影响合法用户的连接。

最常见的DoS攻击有计算机网络带宽攻击和连通性攻击。带宽攻击指以极大的通信量冲击网络，使得所有可用网络资源都被消耗殆尽, 最后导致合法的用户请求无法通过。

连通性攻击指用大量的连接请求冲击计算机，使得所有可用的操作系统资源都被消耗殆尽，最终计算机无法再处理合法用户的请求。

防止攻击：

许多现代的UNIX允许管理员设置一些限制，如限制可以使用的最大内存、CPU时间以及可以生成的最大文件等。如果当前正在开发―个新的程序，而又不想偶然地使系统变得非常缓慢，或者使其它分享这台主机的用户无法使用，这些限制是很有用的。Korn Shell的ulimit命令和Shell的Iimit命令可以列出当前程的资源限制。

SYN Flood防御

前文描述过，SYN Flood攻击大量消耗服务器的CPU、内存资源，并占满SYN等待队列。相应的，我们修改内核参数即可有效缓解。主要参数如下：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192

net.ipv4.tcp_synack_retries = 2

分别为启用SYN Cookie、设置SYN最大队列长度以及设置SYN+ACK最大重试次数。

SYN Cookie的作用是缓解服务器资源压力。启用之前，服务器在接到SYN数据包后，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。然后保存连接的状态信息等待客户端确认。启用SYN Cookie之后，服务器不再分配存储空间，而且通过基于时间种子的随机数算法设置一个SYN号，替代完全随机的SYN号。发送完SYN+ACK确认报文之后，清空资源不保存任何状态信息。直到服务器接到客户端的最终ACK包，通过Cookie检验算法鉴定是否与发出去的SYN+ACK报文序列号匹配，匹配则通过完成握手，失败则丢弃。当然，前文的高级攻击中有SYN混合ACK的攻击方法，则是对此种防御方法的反击，其中优劣由双方的硬件配置决定

tcp_max_syn_backlog则是使用服务器的内存资源，换取更大的等待队列长度，让攻击数据包不至于占满所有连接而导致正常用户无法完成握手。net.ipv4.tcp_synack_retries是降低服务器SYN+ACK报文重试次数，尽快释放等待资源。这三种措施与攻击的三种危害一一对应，完完全全地对症下药。但这些措施也是双刃剑，可能消耗服务器更多的内存资源，甚至影响正常用户建立TCP连接，需要评估服务器硬件资源和攻击大小谨慎设置。

除了定制TCP/IP协议栈之外，还有一种常见做法是TCP首包丢弃方案，利用TCP协议的重传机制识别正常用户和攻击报文。当防御设备接到一个IP地址的SYN报文后，简单比对该IP是否存在于白名单中，存在则转发到后端。如不存在于白名单中，检查是否是该IP在一定时间段内的首次SYN报文，不是则检查是否重传报文，是重传则转发并加入白名单，不是则丢弃并加入黑名单。是首次SYN报文则丢弃并等待一段时间以试图接受该IP的SYN重传报文，等待超时则判定为攻击报文加入黑名单。

首包丢弃方案对用户体验会略有影响，因为丢弃首包重传会增大业务的响应时间，有鉴于此发展出了一种更优的TCP Proxy方案。所有的SYN数据报文由清洗设备接受，按照SYN Cookie方案处理。和设备成功建立了TCP三次握手的IP地址被判定为合法用户加入白名单，由设备伪装真实客户端IP地址再与真实服务器完成三次握手，随后转发数据。而指定时间内没有和设备完成三次握手的IP地址，被判定为恶意IP地址屏蔽一定时间。除了SYN Cookie结合TCP Proxy外，清洗设备还具备多种畸形TCP标志位数据包探测的能力，通过对SYN报文返回非预期应答测试客户端反应的方式来鉴别正常访问和恶意行为。

清洗设备的硬件具有特殊的网络处理器芯片和特别优化的操作系统、TCP/IP协议栈，可以处理非常巨大的流量和SYN队列。

HTTP Flood防御

HTTP Flood攻击防御主要通过缓存的方式进行，尽量由设备的缓存直接返回结果来保护后端业务。大型的互联网企业，会有庞大的CDN节点缓存内容。

当高级攻击者穿透缓存时，清洗设备会截获HTTP请求做特殊处理。最简单的方法就是对源IP的HTTP请求频率做统计，高于一定频率的IP地址加入黑名单。这种方法过于简单，容易带来误杀，并且无法屏蔽来自代理服务器的攻击，因此逐渐废止，取而代之的是JavaScript跳转人机识别方案。

HTTP Flood是由程序模拟HTTP请求，一般来说不会解析服务端返回数据，更不会解析JS之类代码。因此当清洗设备截获到HTTP请求时，返回一段特殊JavaScript代码，正常用户的浏览器会处理并正常跳转不影响使用，而攻击程序会攻击到空处。

DNS Flood防御

DNS攻击防御也有类似HTTP的防御手段，第一方案是缓存。其次是重发，可以是直接丢弃DNS报文导致UDP层面的请求重发，可以是返回特殊响应强制要求客户端使用TCP协议重发DNS查询请求。

特殊的，对于授权域DNS的保护，设备会在业务正常时期提取收到的DNS域名列表和ISP DNS IP列表备用，在攻击时，非此列表的请求一律丢弃，大幅降低性能压力。对于域名，实行同样的域名白名单机制，非白名单中的域名解析请求，做丢弃处理。

慢速连接攻击防

Slowloris攻击防御比较简单，主要方案有两个。

第一个是统计每个TCP连接的时长并计算单位时间内通过的报文数量即可做精确识别。一个TCP连接中，HTTP报文太少和报文太多都是不正常的，过少可能是慢速连接攻击，过多可能是使用HTTP 1.1协议进行的HTTP Flood攻击，在一个TCP连接中发送多个HTTP请求。

第二个是限制HTTP头部传输的最大许可时间。超过指定时间HTTP Header还没有传输完成，直接判定源IP地址为慢速连接攻击，中断连接并加入黑名单。

分布式拒绝服务(DDoS:Distributed Denial of Service)攻击

指借助于客户/服务器技术，将多个计算机联合起来作为攻击平台，对一个或多个目标发动DDoS攻击，从而成倍地提高拒绝服务攻击的威力。通常，攻击者使用一个偷窃帐号将DDoS主控程序安装在一个计算机上，在一个设定的时间主控程序将与大量代理程序通讯，代理程序已经被安装在网络上的许多计算机上。代理程序收到指令时就发动攻击。利用客户/服务器技术，主控程序能在几秒钟内激活成百上千次代理程序的运行。

比喻：

一群恶霸试图让对面那家有着竞争关系的商铺无法正常营业，他们会采取什么手段呢？（只为举例，切勿模仿）恶霸们扮作普通客户一直拥挤在对手的商铺，赖着不走，真正的购物者却无法进入；或者总是和营业员有一搭没一搭的东扯西扯，让工作人员不能正常服务客户；也可以为商铺的经营者提供虚假信息，商铺的上上下下忙成一团之后却发现都是一场空，最终跑了真正的大客户，损失惨重。此外恶霸们完成这些坏事有时凭单干难以完成，需要叫上很多人一起。嗯，网络安全领域中DoS和DDoS攻击就遵循着这些思路。

                                             

在信息安全的三要素——“保密性”、“完整性”和“可用性”中，DoS（Denial of Service），即拒绝服务攻击，针对的目标正是“可用性”。该攻击方式利用目标系统网络服务功能缺陷或者直接消耗其系统资源，使得该目标系统无法提供正常的服务。

DdoS的攻击方式有很多种，最基本的DoS攻击就是利用合理的服务请求来占用过多的服务资源，从而使合法用户无法得到服务的响应。单一的DoS攻击一般是采用一对一方式的，当攻击目标CPU速度低、内存小或者网络带宽小等等各项指标不高的性能，它的效果是明显的。随着计算机与网络技术的发展，计算机的处理能力迅速增长，内存大大增加，同时也出现了千兆级别的网络，这使得DoS攻击的困难程度加大了-目标对恶意攻击包的"消化能力"加强了不少。这时候分布式的拒绝服务攻击手段（DDoS）就应运而生了。DDoS就是利用更多的傀儡机（肉鸡）来发起进攻，以比从前更大的规模来进攻受害者

攻击方式：

DDoS攻击通过大量合法的请求占用大量网络资源，以达到瘫痪网络的目的。 这种攻击方式可分为以下几种：

通过使网络过载来干扰甚至阻断正常的网络通讯；

通过向服务器提交大量请求，使服务器超负荷；

阻断某一用户访问服务器；

阻断某服务与特定系统或个人的通讯。

攻击现象：

被攻击主机上有大量等待的TCP连接；

网络中充斥着大量的无用的数据包；

源地址为假 制造高流量无用数据，造成网络拥塞，使受害主机无法正常和外界通讯；

利用受害主机提供的传输协议上的缺陷反复高速的发出特定的服务请求，使主机无法处理所有正常请求；

严重时会造成系统死机。

分类：

按照TCP/IP协议的层次可将DDOS攻击分为基于ARP的攻击、基于ICMP的攻击、基于IP的攻击、基于UDP的攻击、基于TCP的攻击和基于应用层的攻击。

基于ARP

　　ARP是无连接的协议，当收到攻击者发送来的ARP应答时。它将接收ARP应答包中所提供的信息。更新ARP缓存。因此，含有错误源地址信息的ARP请求和含有错误目标地址信息的ARP应答均会使上层应用忙于处理这种异常而无法响应外来请求，使得目标主机丧失网络通信能力。产生拒绝服务，如ARP重定向攻击。

基于ICMP

　　攻击者向一个子网的广播地址发送多个ICMP Echo请求数据包。并将源地址伪装成想要攻击的目标主机的地址。这样，该子网上的所有主机均对此ICMP Echo请求包作出答复，向被攻击的目标主机发送数据包，使该主机受到攻击，导致网络阻塞。

基于IP

　　TCP/IP中的IP数据包在网络传递时，数据包可以分成更小的片段。到达目的地后再进行合并重装。在实现分段重新组装的进程中存在漏洞，缺乏必要的检查。利用IP报文分片后重组的重叠现象攻击服务器，进而引起服务器内核崩溃。如Teardrop是基于IP的攻击。

基于TCP

 SYN Flood攻击的过程在TCP协议中被称为三次握手(Three-way Handshake)，而SYN Flood拒绝服务攻击就是通过三次握手而实现的。TCP连接的三次握手中，假设一个用户向服务器发送了SYN报文后突然死机或掉线，那么服务器在发出SYN+ACK应答报文后是无法收到客户端的ACK报文的(第三次握手无法完成)，这种情况下服务器端一般会重试(再次发送SYN+ACK给客户端)并等待一段时间后丢弃这个未完成的连接。服务器端将为了维护一个非常大的半连接列表而消耗非常多的资源。

基于应用层

应用层包括SMTP，HTTP，DNS等各种应用协议。其中SMTP定义了如何在两个主机间传输邮件的过程，基于标准SMTP的邮件服务器，在客户端请求发送邮件时，是不对其身份进行验证的。另外，许多邮件服务器都允许邮件中继。攻击者利用邮件服务器持续不断地向攻击目标发送垃圾邮件，大量侵占服务器资源。

防止攻击：

总体来说，对DoS和DDoS的防范主要从下面几个方面考虑：
尽可能对系统加载最新补丁，并采取有效的合规性配置，降低漏洞利用风险；
采取合适的安全域划分，配置防火墙、入侵检测和防范系统，减缓攻击。
采用分布式组网、负载均衡、提升系统容量等可靠性措施，增强总体服务能力。

主机设置

关闭不必要的服务
限制同时打开的Syn半连接数目
缩短Syn半连接的time out 时间
及时更新系统补丁

网络设置
网络设备可以从防火墙与路由器上考虑。这两个设备是到外界的接口设备，在进行防DDoS设置的同时，要注意一下这是以多大的效率牺牲为代价的，对你来说是否值得。
1.防火墙
禁止对主机的非开放服务的访问 限制同时打开的SYN最大连接数 限制特定IP地址的访问 启用防火墙的防DDoS的属性 严格限制对外开放的服务器的向外访问 第五项主要是防止自己的服务器被当做工具去害人。
2.路由器
设置SYN数据包流量速率 升级版本过低的ISO 为路由器建立log server

 

答题参考：

1、采用高性能的网络设备引

首先要保证网络设备不能成为瓶颈，因此选择路由器、交换机、硬件防火墙等设备的时候要尽量选用知名度高、 口碑好的产品。 再就是假如和网络提供商有特殊关系或协议的话就更好了，当大量攻击发生的时候请他们在网络接点处做一下流量限制来对抗某些种类的DDOS 攻击是非常有效的。

2、尽量避免 NAT 的使用

无论是路由器还是硬件防护墙设备要尽量避免采用网络地址转换 NAT 的使用， 因为采用此技术会较大降低网络通信能力，其实原因很简单，因为 NA T 需要对地址来回转换，转换过程中需要对网络包的校验和进行计算，因此浪费了很多 CPU 的时间，但有些时候必须使用 NA T，那就没有好办法了。

3、充足的网络带宽保证

网络带宽直接决定了能抗受攻击的能力， 假若仅仅有 10M 带宽的话， 无论采取什么措施都很难对抗当今的 SYNFlood 攻击， 至少要选择 100M 的共享带宽，最好的当然是挂在1000M 的主干上了。但需要注意的是，主机上的网卡是 1000M 的并不意味着它的网络带宽就是千兆的， 若把它接在 100M 的交换机上， 它的实际带宽不会超过 100M， 再就是接在 100M的带宽上也不等于就有了百兆的带宽， 因为网络服务商很可能会在交换机上限制实际带宽为10M，这点一定要搞清楚。

4、升级主机服务器硬件

在有网络带宽保证的前提下，请尽量提升硬件配置，要有效对抗每秒 10 万个 SYN 攻击包，服务器的配置至少应该为：P4 2.4G/DDR512M/SCSI-HD，起关键作用的主要是 CPU 和内存， 若有志强双 CPU 的话就用它吧， 内存一定要选择 DDR 的高速内存， 硬盘要尽量选择SCSI 的，别只贪 IDE 价格不贵量还足的便宜，否则会付出高昂的性能代价，再就是网卡一定要选用 3COM 或 Intel 等名牌的，若是 Realtek 的还是用在自己的 PC 上吧。

5、把网站做成静态页面

大量事实证明，把网站尽可能做成静态页面，不仅能大大提高抗攻击能力，而且还给黑客入侵带来不少麻烦，至少到为止关于 HTML 的溢出还没出现，新浪、搜狐、网易等门户网站主要都是静态页面， 若你非需要动态脚本调用， 那就把它弄到另外一台单独主机去，免的遭受攻击时连累主服务器， 当然， 适当放一些不做数据库调用脚本还是可以的， 此外，最好在需要调用数据库的脚本中拒绝使用代理的访问， 因为经验表明使用代理访问你网站的80%属于恶意行为。