kernel: possible SYN flooding on port 80. Sending cookies.

kernel: possible SYN flooding on port 80. Sending cookies.

 

以上是系统日志中的信息，可能是遭到SYN洪水攻击（SYN Flood）。

 

那什么是SYN Flood呢？

 

SYN Flood攻击是一种典型的拒绝服务型（Denial of Service）攻击。所谓拒绝服务型攻击就是通过进行攻击，使受害主机或网络不能够良好的提供服务（就是使服务器不能响应其他的访问请求），从而间接达到攻击的目的。

 

SYN Flood攻击利用的是IPv4中TCP协议的三次握手（Three-Way Handshake）过程进行的攻击。大家知道协议规定，如果一端想向另一端发起TCP连接，它需要首先发送TCP SYN 包到对方，对方收到后发送一个TCP SYN+ACK包回来，发起方再发送TCP ACK包回去，这样三次握手就结束了。我们把TCP连接的发起方叫作"TCP客户机（TCP Client）"，TCP连接的接收方叫作"TCP服务器（TCP Server）"。值得注意的是在TCP服务器收到TCP SYN request包时，在发送TCP SYN+ACK包回TCP客户机前，TCP服务器要先分配好一个数据区专门服务于这个即将形成的TCP连接。一般把收到SYN包而还未收到ACK包时的连 接状态成为半开连接（Half-open Connection）。

 

在 最常见的SYN Flood攻击中，攻击者在短时间内发送大量的TCP SYN包给受害者，这时攻击者是TCP客户机，受害者是TCP服务器。根据上面的描述，受害者会为每个TCP SYN包分配一个特定的数据区，只要这些SYN包具有不同的源地址（这一点对于攻击者来说是很容易伪造的）。这将给TCP服务器系统造成很大的系统负担， 最终导致系统不能正常工作。

 

 

那又为什么发送cookie呢？这个cookie是什么呢？

 

这 个cookie是指SYN Cookie。在目前以IPv4为支撑的网络协议上搭建的网络环境中，SYN Flood是一种非常危险而常见的DoS攻击方式。到目前为止，能够有效防范SYN Flood攻击的手段并不多，而SYN Cookie就是其中最著名的一种。SYN Cookie原理由D. J. Bernstain和 Eric Schenk发明。在很多操作系统上都有各种各样的实现。其中包括Linux。

 

 

SYN Cookie原理

 

SYN Cookie是对TCP服务器端的三次握手协议作一些修改，专门用来防范SYN Flood攻击的一种手段。它的原理是，在TCP服务器收到TCP SYN包并返回TCP SYN+ACK包时，不分配一个专门的数据区，而是根据这个SYN包计算出一个cookie值。在收到TCP ACK包时，TCP服务器在根据那个cookie值检查这个TCP ACK包的合法性。如果合法，再分配专门的数据区进行处理未来的TCP连接。

 

从上面的介绍可以看出，SYN Cookie的原理比较简单。到实际的应用中，它有多种不同的实现方式。

 

 

打 开或关闭SYN Cookie功能，可以设置/proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies的值（或在/etc/sysctl.conf中 net.ipv4.tcp_syncookies的值），值为0关闭SYN Cookie功能，值为1打开SYN Cookie功能。

 

如果系统资源还没问题的话，应该多数不是受到SYN Flood攻击，而是并发连接过多。如果日志里有很多这样的警告信息，并且是因为服务器负载过高而产生的，应该调整以下几个参数，直到这个警告消失：

 

tcp_max_syn_backlog, tcp_synack_retries, tcp_abort_on_overflow，这三个文件都是基于/proc/sys/net/ipv4目录下

 

tcp_max_syn_backlog变量告诉你在内存中可以缓存多少个SYN请求。该变量需要打开tcp_syncookies才有效。如果服务器负载很高，可以尝试提高该变量的值。

 

tcp_synack_retries变 量用于TCP三次握手机制中第二次握手，当收到客户端发来的SYN连接请求后，服务端将回复SYN+ACK包，这时服务端处于SYN_RCVD状态，并等 待客户端发来的回复ACK包。如果服务端没有收到客户端的ACK包，会重新发送SYN+ACK包，直到收到客户端的ACK包。该变量设置发送 SYN+ACK包的次数，超过这个次数，服务端将放弃连接。默认值是5。

 

tcp_abort_on_overflow变 量的值是个布尔值，默认值为0（FALSE关闭）。如果开启，当服务端接收新连接的速度变慢时，服务端会发送RST包（reset包）给客户端，令客户端 重新连接。这意味着如果突然发生溢出，将重获连接。仅当你真的确定不能通过调整监听进程使接收连接的速度变快，可以启用该选项。该选项会影响到客户的连 接。

 

一般情况下，只增加tcp_max_syn_backlog的值就可以解决问题。例如执行命令：

 

# echo 2048 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

 

 

 

 

顺便说一下SYN Cookie防火墙

 

SYN Cookie Firewall

 

从 上面的介绍可以看到，Linux内核中的SYN Cookie机制主要的功能是防止本机遭受SYN Flood攻击的，但是在很多情况下，仅仅实现这样的SYN Cookie机制是不够的。如果我们要考虑的是一个网关模式的防火墙，它不仅要保护本机免受各种网络攻击，还要保护它后面的所有对外有开放TCP端口的主 机免受这些攻击。比如一个局域网中有个服务器开放了FTP服务给外界，这个服务器主机就有可能遭受到来自互联网上的SYN Flood攻击。而这时的防火墙会将所有的攻击SYN包转发给受害主机。

 

一种杜绝这种情况的方法是SYN Cookie Firewall。它是SYN Cookie的一种扩展形式。总的来说，它是利用原来SYN Cookie的原理在内网和外网之间实现TCP三次握手过程的代理（proxy）的机制。

 

为了方便描述，我们假定一个外在的TCP客户机C希望通过防火墙F连接到局域网中的一个TCP服务器S。

 

在 防火墙收到来自外网的SYN包时，它并不直接进行转发，而是缓存在本地，再按照原来SYN Cookie的机制制作好一个针对这个SYN包的SYN+ACK包，注意，这个SYN+ACK包中的ack顺序号为特制的cookie值c，更重要的是这 个包的的源地址被伪造成了S的地址（为了描述方便，我们这里暂时不考虑NAT等其他因素）。这样C会接收到这个SYN+ACK包，并认为是从S反馈回来 的。于是C再响应一个ACK包，并认为与S的TCP连接已经建立起来。这时防火墙F收到这个ACK包，按照前面的描述的SYN Cookie原理来检查这个ACK中的ack顺序号。如果认为合法，F将本地缓存的来自C的SYN包发送给S，这时S会响应一个SYN+ACK包到C，其 中也携带一个seq号， 我们设为c`。当然这个包不会到达C，而是由防火墙F截取，F根据这个包中的序列号等信息，造一个ACK包响应到S。这时的情况是：C认为自己已经与S建 立了TCP连接；S认为自己与C建立了TCP连接。以后的TCP数据内容可以直接穿过防火墙F，在S和C之间交互。

 

 

根 据SYN Cookie Firewall的工作原理，它相当于在TCP Server与TCP Client之间实现了对三次握手协议的代理。第一次"三次握手"在TCP Client与防火墙之间进行，第二次"三次握手"在防火墙与TCP Server之间。在第一次"三次握手"时使用前面介绍的SYN Cookie流程。有一个问题在进行两次"三次握手"时出现了：如图所示，进行第一次"三次握手"后，TCP Client认为后续数据包的seq值从c+1开始，而进行第二次"三次握手"后，TCP Server认为后续发来的数据包的seq值从c`+1开始， c是cookie，c`是TCP Server随机产生的。c和c`几乎不可能相等，也就是说在完成上面的两个"三次握手"后，如果不进行其他操作，后续从TCP Client到TCP Server的数据包都将被认为顺序号不对而被丢掉。一种补救方法就是在防火墙本地保存一个值δ

 

δ ＝ |c - c`|

 

利用这个差值，在每个数据包经过防火墙时，将其seq值修改一下，这样，后续的数据流量可以完美地在TCP Server和TCP Client之间传输了。