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敌情篇DDoS攻击原理

2018-11-06 09:42:36

敌情篇 DDoS攻击原理

DDoS攻击基础

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,甚至从互联上消失,是目前强大、难防御的攻击之一。

按照发起的方式,DDoS可以简单分为三类。

类以力取胜,海量数据包从互联的各个角落蜂拥而来,堵塞IDC入口,让各种强大的硬件防御系统、快速高效的应急流程无用武之地。这种类型的攻击典型代表是ICMP Flood和UDP Flood,现在已不常见。

第二类以巧取胜,灵动而难以察觉,每隔几分钟发一个包甚至只需要一个包,就可以让豪华配置的服务器不再响应。这类攻击主要是利用协议或者软件的漏洞发起,例如Slowloris攻击、Hash冲突攻击等,需要特定环境机缘巧合下才能出现。

第三类是上述两种的混合,轻灵浑厚兼而有之,既利用了协议、系统的缺陷,又具备了海量的流量,例如SYN Flood攻击、DNS Query Flood攻击,是当前的主流攻击方式。

本文将一一描述这些常见、代表性攻击方式,并介绍它们的防御方案。

SYN Flood

SYN Flood是互联上经典的DDoS攻击方式之一,早出现于1999年左右,雅虎是当时着名的受害者。SYN Flood攻击利用了TCP三次握手的缺陷,能够以较小代价使目标服务器无法响应,且难以追查。

标准的TCP三次握手过程如下:

1.客户端发送一个包含SYN标志的TCP报文,SYN即同步(Synchronize),同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号;

2.服务器在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK(即确认Acknowledgement)的报文,表示客户端的请求被接受,同时TCP初始序号自动加1;

3.客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端,同样TCP序列号被加1。

经过这三步,TCP连接就建立完成。TCP协议为了实现可靠传输,在三次握手的过程中设置了一些异常处理机制。第三步中如果服务器没有收到客户端的终AC发第二步的SYN+ACK报文。重发一般进行次,大约间隔30秒左右轮询一次等待列表重试所有客户端。另一方面,服务器在自己发出了SYN+ACK报文后,会预分配资源为即将建立的TCP连接储存信息做准备,这个资源在等待重试期间一直保留。更为重要的是,服务器资源有限,可以维护的SYN_RECV状态超过极限后就不再接受新的SYN报文,也就是拒绝新的TCP连接建立。

SYN Flood正是利用了上文中TCP协议的设定,达到攻击的目的。攻击者伪装大量的IP地址给服务器发送SYN报文,由于伪造的IP地址几乎不可能存在,也就几乎没有设备会给服务器返回任何应答了。因此,服务器将会维持一个庞大的等待列表,不停地重试发送SYN+ACK报文,同时占用着大量的资源无法释放。更为关键的是,被攻击服务器的SYN_RECV队列被恶意的数据包占满,不再接受新的SYN请求,合法用户无法完成三次握手建立起TCP连接。也就是说,这个服务器被SYN Flood拒绝服务了。

对SYN Flood有兴趣的可以看看,这是我2006年写的代码,后来做过几次修改,修改了Bug,并降低了攻击性,纯做测试使用。

DNS Query Flood

作为互联基础、核心的服务,DNS自然也是DDoS攻击的重要目标之一。打垮DNS服务能够间接打垮一家公司的全部业务,或者打垮一个地区的络服务。前些时候风头正盛的黑客组织anonymous也曾经宣布要攻击全球互联的13台根DNS服务器,不过终没有得手。

UDP攻击是容易发起海量流量的攻击手段,而且源IP随机伪造难以追查。但过滤比较容易,因为大多数IP并不提供UDP服务,直接丢弃UDP流量即可。所以现在纯粹的UDP流量攻击比较少见了,取而代之的是UDP协议承载的DNS Query Flood攻击。简单地说,越上层协议上发动的DDoS攻击越难以防御,因为协议越上层,与业务关联越大,防御系统面临的情况越复杂。

DNS Query Flood就是攻击者操纵大量傀儡机器,对目标发起海量的域名查询请求。为了防止基于ACL的过滤,必须提高数据包的随机性。常用的做法是UDP层随机伪造源IP地址、随机伪造源端口等参数。在DNS协议层,随机伪造查询ID以及待解析域名。随机伪造待解析域名除了防止过滤外,还可以降低命中DNS缓存的可能性,尽可能多地消耗DNS服务器的CPU资源。

关于DNS Query Flood的代码,我在2011年7月为了测试服务器性能曾经写过一份代码,链接是。同样的,这份代码人为降低了攻击性,只做测试用途。

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