五步七招,开启最强DDoS攻防战!

作者介绍

林伟壕网络安全DevOps新司机,先后在中国电信和网易游戏从事数据网络、网络安全和游戏运维工作。对Linux运维、虚拟化和网络安全防护等研究颇多,目前专注于网络安全自动化检测、防御系统构建。

本文大纲:

  1. 可怕的DDoS
  2. DDoS攻击科普
  3. DDoS防护科普
  4. DDoS攻击与防护实践
  5. 企业级DDoS清洗系统架构探讨

可怕的DDoS

出于打击报复、敲诈勒索、政治需要等各种原因,加上攻击成本越来越低、效果特别明显等特点,DDoS攻击已经演变成全球性网络安全威胁。

危害

根据卡巴斯基2016Q3的调查报告,DDoS攻击造成61%的公司无法访问其关键业务信息,38%公司无法访问其关键业务,33%的受害者因此有商业合同或者合同上的损失。

趋势

总结起来,现在的DDoS攻击具有以下趋势:

1国际化

现在的DDoS攻击越来越国际化,而我国已经成为仅次于美国的第二大DDoS攻击受害国,而国内来自海外的DDoS攻击源占比也越来越高。

2超大规模化

因为跨网调度流量越来越方便、流量购买价格越来越低廉,现在DDoS攻击流量规模越来越大。特别是2014年底,某云还遭受了高达450Gbps的攻击。

3市场化

市场化势必带来成本优势,现在各种在线DDoS平台、肉鸡交易渠道层出不穷,使得攻击者能以很低的成本发起规模化攻击。针对流量获取方式的对比可以参考下表。

DDoS攻击科普

DDoS的攻击原理,往简单说,其实就是利用TCP/UDP协议规律,通过占用协议栈资源或者发起大流量拥塞,达到消耗目标机器性能或者网络的目的,下面我们先简单回顾TCP“三次握手”与“四次挥手”以及UDP通信流程。

TCP三次握手与四次挥手

TCP建立连接:三次握手

1.client: syn

2.server: syn+ack

3.client: ack

TCP断开连接:四次挥手

1.client: fin

2.server: ack

3.server: fin

4.client: ack

UDP通信流程

根据上图可发现,UDP通信是无连接、不可靠的,数据是直接传输的,并没有协商的过程。

攻击原理与攻击危害

按照攻击对象的不同,将攻击原理和攻击危害的分析分成3类,分别是攻击网络带宽资源、应用以及系统。

攻击网络带宽资源:

攻击系统资源:

攻击应用资源:

DDoS防护科普

攻击防护原理

从TCP/UDP协议栈原理介绍DDoS防护原理:

syn flood:

可以在收到客户端第三次握手reset 、第二次握手发送错误的ack,等Client回复Reset,结合信任机制进行判断。

ack flood:

丢弃三次ack,让对方重连:重发syn建立链接,后续是syn flood防护原理;学习正常ack的源,超过阈值后,该ack没有在正常源列表里面就丢弃ack三次,让对方重连:重发syn建立链接,后续是syn flood防护。

udp flood:

不同层面的防护

1按攻击流量规模分类

较小流量:

小于1000Mbps,且在服务器硬件与应用接受范围之内,并不影响业务的: 利用iptables或者DDoS防护应用实现软件层防护。

大型流量:

大于1000Mbps,但在DDoS清洗设备性能范围之内,且小于机房出口,可能影响相同机房的其他业务的:利用iptables或者DDoS防护应用实现软件层防护,或者在机房出口设备直接配置黑洞等防护策略,或者同时切换域名,将对外服务IP修改为高负载Proxy集群外网IP,或者CDN高仿IP,或者公有云DDoS网关IP,由其代理到RealServer;或者直接接入DDoS清洗设备。

超大规模流量:

在DDoS清洗设备性能范围之外,但在机房出口性能之内,可能影响相同机房的其他业务,或者大于机房出口,已经影响相同机房的所有业务或大部分业务的:联系运营商检查分组限流配置部署情况并观察业务恢复情况。

2按攻击流量协议分类

syn/fin/ack等tcp协议包:

设置预警阀值和响应阀值,前者开始报警,后者开始处理,根据流量大小和影响程度调整防护策略和防护手段,逐步升级。

UDP/DNS query等UDP协议包

对于大部分游戏业务来说,都是TCP协议的,所以可以根据业务协议制定一份TCP协议白名单,如果遇到大量UDP请求,可以不经产品确认或者延迟跟产品确认,直接在系统层面/HPPS或者清洗设备上丢弃UDP包。

http flood/CC等需要跟数据库交互的攻击:

这种一般会导致数据库或者webserver负载很高或者连接数过高,在限流或者清洗流量后可能需要重启服务才能释放连接数,因此更倾向在系统资源能够支撑的情况下调大支持的连接数。相对来说,这种攻击防护难度较大,对防护设备性能消耗很大。

其他:

icmp包可以直接丢弃,先在机房出口以下各个层面做丢弃或者限流策略。现在这种攻击已经很少见,对业务破坏力有限。

DDoS攻击与防护实践

自建DDoS平台

现在有开源的DDoS平台源代码,只要有足够机器和带宽资源,随时都能部署一套极具杀伤力的DDoS平台,如下图的第三种方案。

发包工具:

下面提供一款常用DDoS客户端的发包代码,可以看到攻击方式非常丰富,ip、端口、tcp flag、包大小都是自定义的。

“`

def func():

os.system(“./txDDoS -a “+type+” -d “+ip+” -y “+port+” -f 0x10 -s 10.10.10.10 -l 1300″)

if __name__ == “__main__”:

pool = multiprocessing.Pool(processes=int(nbproc))

for i in xrange(int(nbproc)):

pool.apply_async(func)

pool.close()

pool.join()

“`

讲完了DDoS攻击的实现方式,下面介绍如何从iptables、应用自身和高性能代理等角度去防御DDoS攻击。

iptables防护

sysctl -w net.ipv4.ip_forward=1 &>/dev/null

#打开转发

sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1 &>/dev/null

#打开 syncookie (轻量级预防 DOS 攻击)

sysctl -w net.ipv4.netfilter.ip_conntrack_tcp_timeout_established=3800 &>/dev/null

#设置默认 TCP 连接最大时长为 3800 秒(此选项可以大大降低连接数)

sysctl -w net.ipv4.ip_conntrack_max=300000 &>/dev/n

#设置支持最大连接树为 30W(这个根据你的内存和 iptables 版本来,每个 connection 需要 300 多个字节)

iptables -N syn-flood

iptables -A INPUT -p tcp –syn -j syn-flood

iptables -I syn-flood -p tcp -m limit –limit 3/s –limit-burst 6 -j RETURN

iptables -A syn-flood -j REJECT

#防止SYN攻击 轻量级预防

iptables -A INPUT -i eth0 -p tcp –syn -m connlimit –connlimit-above 15 -j DROP

iptables -A INPUT -p tcp -m state –state ESTABLISHED,RELATED -j ACCEPT

#防止DOS太多连接进来,可以允许外网网卡每个IP最多15个初始连接,超过的丢弃

应用自身防护

以Nginx为例,限制单个ip请求频率。

http {

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one:10m rate=10r/s; //触发条件,所有访问ip 限制每秒10个请求

server {

location ~ .php$ {

limit_req zone=one burst=5 nodelay; //执行的动作,通过zone名字对应 }

}

location /download/ {

limit_conn addr 1; // 限制同一时间内1个连接,超出的连接返回503

}

}

}

高性能代理

Haproxy+keepalived

1Haproxy配置

前端:

frontend http

bind 10.0.0.20:80

acl anti_DDoS always_true

#白名单

acl whiteip src -f /usr/local/haproxy/etc/whiteip.lst

#标记非法用户

stick-table type ip size 20k expire 2m store gpc0

tcp-request connection track-sc1 src

tcp-request inspect-delay 5s

#拒绝非法用户建立连接

tcp-request connection reject if anti_DDoS { src_get_gpc0 gt 0 }

后端:

backend xxx.xxx.cn

mode http

option forwardfor

option httplog

balance roundrobin

cookie SERVERID insert indirect

option httpchk GET /KeepAlive.ashx HTTP/1.1rnHost: server.1card1.cn

acl anti_DDoS always_false

#白名单

acl whiteip src -f /usr/local/haproxy/etc/whiteip.lst

#存储client10秒内的会话速率

stick-table type ip size 20k expire 2m store http_req_rate(10s),bytes_out_rate(10s)

tcp-request content track-sc2 src

#十秒内会话速率超过50个则可疑

acl conn_rate_limit src_http_req_rate(server.1card1.cn) gt 80

#判断http请求中是否存在SERVERID的cookie

acl cookie_present cook(SERVERID) -m found

#标记为非法用户

acl mark_as_abuser sc1_inc_gpc0 gt 0

tcp-request content reject if anti_DDoS !whiteip conn_rate_limit mark_as_abuser

2keepalived配置

global_defs {

router_id {{ server_id }}

}

vrrp_ chk_haproxy{

“/home/proxy/keepalived/{{ project }}/check_haproxy_{{ server_id }}.sh”

interval 2

weight -10

}

vrrp_instance VI_1 {

state {{ role }}

interface {{ interface }}

virtual_router_id 10{{ tag }}

priority {{ value }}

advert_int 1

authentication {

auth_type PASS

auth_pass keepalived_DDoS

track_ {

chk_haproxy

}

}

virtual_ipaddress {

{{ vip }}/24 dev {{ interface }} label {{ interface }}:{{ tag }}

}

接入CDN高防IP/公有云智能DDoS防御系统

由于CDN高防IP和公有云智能DDoS防御原理比较相近,都是利用代理或者DNS调度的方式进行“引流->清洗->回注”的防御流程,因此将两者合并介绍。

CDN高防IP:

是针对互联网服务器在遭受大流量的DDoS攻击后导致服务不可用的情况下,推出的付费增值服务,用户可以通过配置高防IP,将攻击流量引流到高防IP,确保源站的稳定可靠。通常可以提供高达几百Gbps的防护容量,抵御一般的DDoS攻击绰绰有余。

公有云智能DDoS防御系统:

如下图,主要由以下几个角色组成:

  • 调度系统:在DDoS分布式防御系统中起着智能域名解析、网络监控、流量调度等作用。
  • 源站:开发商业务服务器。
  • 攻击防护点:主要作用是过滤攻击流量,并将正常流量转发到源站。
  • 后端机房:在DDoS分布式防御系统中会与攻击防护点配合起来,以起到超大流量的防护作用,提供双重防护的能力。

一般CDN或者公有云都有提供邮件、Web系统、微信公众号等形式的申请、配置流程,基本上按照下面的思路操作即可:

DDoS攻击处理技巧荟萃

1发现

Rsyslog

流量监控报警

查看/var/log/messages(freebsd),/var/log/syslog(debian),是否有被攻击的信息:

*SYN Flood**RST

limit xxx to xxx**

listen queue limit*

查看系统或者应用连接情况,特别是连接数与系统资源占用情况

netstat -antp | grep -i ‘业务端口’ | wc -l

sar -n DEV

2攻击类型分析

Tcpdump+wireshark:

使用Tcpdump实时抓包给wireshark进行解析,有了wireshark实现自动解析和可视化展示,处理效率非一般快。

Tcpdump -i eth0 -w test.pcap

比如通过目标端口和特殊标记识别ssdp flood:

udp.dstport == 1900

(udp contains “HTTP/1.1”) and (udp contains 0a:53:54:3a)

高效的DDoS攻击探测与分析工具FastNetMon:

也可以使用FastNetMon进行实时流量探测和分析,直接在命令行展示结果,但是如果攻击流量很大,多半是派不上用场了。

攻击溯源:

Linux服务器上开启uRPF 反向路径转发协议,可以有效识别虚假源ip,将虚假源ip流量抛弃。另外,使用unicast稀释攻击流量,因为unicast的特点是源-目的=1:n,但消息只会发往离源最近的节点,所以可以把攻击引导到某个节点,确保其他节点业务可用。

  1. 对于Input方向的数据包,检查访问控制列表ACL是否允许通过;
  2. 按照Unicast RPF检查是否由最优路径抵达;
  3. Forwarding Information Base(FIB)查找;
  4. 对于Output方向,检查访问控制列表ACL是否允许通过;
  5. 转发数据包。

企业级DDoS清洗系统架构探讨

自研

使用镜像/分光(采集)+sflow/netflow(分析)+DDoS清洗设备(清洗)三位一体的架构是目前很多企业采用的防D架构,但是一般只适用于有自己机房或者在IDC业务规模比较大的企业。

如下图所示,在IDC或者自建机房出口下通过镜像/分光采集流量,集中到异常流量监测系统中进行分析,一旦发现异常流量,则与DDoS清洗设备进行联动,下发清洗规则和路由规则进行清洗。

商用

现在很多网络设备厂商/安全厂商都有成体系的流量采集、异常流量检测和清洗产品,比如绿盟、华为等,相关产品在业界都很出名且各有市场,愿意通过采购构建企业DDoS防护体系的企业可以了解、购买相应的产品,这里不多赘述。

至此,DDoS攻击与防御:从原理到实践第一部分介绍完毕,欢迎大家多提真知灼见。

参考资料

  1. 走近科学:揭秘在线DDoS攻击平台(上、下)http://www.freebuf.com/special/107119.html

    http://www.freebuf.com/news/107916.html

  2. 卡巴斯基DDoS调查报告https://securelist.com/analysis/quarterly-malware-reports/76464/kaspersky-DDoS-intelligence-report-for-q3-2016/
  3. DDoS攻击报道http://tech.huanqiu.com/cloud/2014-12/5288347.html
  4. 高效的DDoS攻击探测与分析工具FastNetMon http://www.freebuf.com/news/67204.html
  5. 腾讯宙斯盾系统构建之路https://security.tencent.com/index.php/blog/msg/62
  6. 鲍旭华等《破坏之王:DDoS攻击与防范深度剖析》

来源:https://www.sohu.com/a/126277680_487514