SYN Flood攻击的基本原理及防御

     ]   2012-02-17 01:53:05   来源: 互联网   评论: 0   点击:    分享到: 

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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。
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。


要明白这种攻击的基本原理,还是要从TCP连接建立的过程开始说起:

大家都知道,TCP与UDP不同,它是基于连接的,也就是说:为了在服务端和客户端之间传送TCP数据,必须先建立一个虚拟电路,也就是TCP连接,建立TCP连接的标准过程是这样的:

首先,请求端(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;

第二步,服务器在收到客户端的SYN报文后,将返回一个SYN+ACK的报文,表示客户端的请求被接受,同时TCP序号被加一,ACK即确认(Acknowledgement)。

第三步,客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端,同样TCP序列号被加一,到此一个TCP连接完成。

以上的连接过程在TCP协议中被称为三次握手(Three-way Handshake)。


问题就出在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,这段时间的长度我们称为SYN Timeout,一般来说这个时间是分钟的数量级(大约为30秒-2分钟);一个用户出现异常导致服务器的一个线程等待1分钟并不是什么很大的问题,但如果有一个恶意的攻击者大量模拟这种情况,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----数以万计的半连接,即使是简单的保存并遍历也会消耗非常多的CPU时间和内存,何况还要不断对这个列表中的IP进行SYN+ACK的重试。实际上如果服务器的TCP/IP栈不够强大,最后的结果往往是堆栈溢出崩溃---即使服务器端的系统足够强大,服务器端也将忙于处理攻击者伪造的TCP连接请求而无暇理睬客户的正常请求(毕竟客户端的正常请求比率非常之小),此时从正常客户的角度看来,服务器失去响应,这种情况我们称作:服务器端受到了SYN Flood攻击(SYN洪水攻击)。


从防御角度来说,有几种简单的解决方法,第一种是缩短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。

  第二种方法是设置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地址来的包会被一概丢弃。

  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。

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