LINUX下SYN攻防戰(zhàn)分析

1、LINUX下SYN攻防戰(zhàn)        (一)SYN攻擊原理SYN攻擊屬于DOS攻擊的一種,它利用TCP協(xié)議缺陷,通過發(fā)送大量的半連接請求,耗費服務器CPU和內(nèi)存資源.SYN攻擊聊了能影響主機外,還可以危害路由器,防火墻等網(wǎng)絡系統(tǒng),事實上SYN攻擊并不管目標是什么系統(tǒng),只要這些系統(tǒng)打開TCP服務就可以實施.我們知道,在網(wǎng)絡中兩臺電腦建立TCP連接時需要進行三次握手過程,客戶端首先向服務器發(fā)關TCP SYN數(shù)據(jù)包,接著服務器會向客戶端發(fā)關相應的SYN ACK數(shù)據(jù)包,最后客戶端會以ACK進行響應.從而建立正常的握手過程.在具體的連接細節(jié)中

2、,服務器最早接受到SYN包時,在TCP協(xié)議棧中會將相應的半連接記錄添加到隊列中,之后等待接受下面準備握手的數(shù)據(jù)包,如果握手成功,那么這個半連接記錄將從隊列中刪除.或者當服務器未收到客戶端的確認包時,會重發(fā)請求包,一直到超時才將此條目從未連接隊列刪除.但是,在服務器中的TCP協(xié)議棧中存儲的半連接記錄是有限的,當服務器受到SYN型的DOS攻擊后,隊列會很快處于充滿狀態(tài),客戶端在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址,向服務器不斷地發(fā)送SYN包,服務器回復確認包,并等待客戶的確認,由于源地址是不存在的,服務器需要不斷的重發(fā)直至超時,這些偽造的SYN包將長時間占用未連接隊列,正常的SYN請求被丟棄,目標系統(tǒng)

3、運行緩慢嚴重者引起網(wǎng)絡堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓,服務器隨后就不再接受新的網(wǎng)絡連接,從而造成正常的客戶端無法訪問服務器的情況發(fā)生.        (二)實戰(zhàn)SYN攻擊過程SYN攻擊實現(xiàn)起來非常的簡單,互聯(lián)網(wǎng)上有大量面成的SYN攻擊工具可以直接利用.假設在Linux服務器中安裝了Web服務,在 Linux的命令提示符中執(zhí)行"service httpd start"命令,即可開啟Web服務,接著執(zhí)行"netstat -ant | grep 80"命令,可以看到80端口已經(jīng)處于打開狀態(tài)了.在網(wǎng)絡的其它機器上利用

4、SYN攻擊軟件(例如"synkill"等)對Linux服務器的80端口進行 DOS攻擊,之后在Linux服務器中執(zhí)行命令"netstat -ant | grep 80",可以看到大量的網(wǎng)絡連接信息,包括連接的類型,原地址,目標直地址,連接狀態(tài)等,當然,因為SYN工具通常會偽告客戶端地址,因此在連接列表中是找不到真實地址的.在連接狀態(tài)中顯示"SYN_RECV",表示當前處于半連接狀態(tài).我們可以每隔幾秒鐘運行命令"netstat -n -p TCP | grep SYN_RECV |grep 80 | wc -l",來

5、檢查某個端口(這里為80)的未連接隊列的條目數(shù),當發(fā)現(xiàn)該條目數(shù)增大到某個極大值,并處于平衡狀態(tài)時,那么就很有可能是Linux的TCP協(xié)議棧中的隊列滿了,此時用戶就無法建立新的連接了.        (三)如可在Linux中防御SYN型DOS攻擊在Linux中防御SYN型DOS攻擊的方法比較常見的有增大隊列SYN最大半連接數(shù),減小超時值,利用SYN cookie技術,過濾可疑的IP地址等常用方法,下面分別進行分析.        (四)增大隊列SYN最大半連接數(shù)在Linux中執(zhí)

6、行命令"sysctl -a|grep net.ipv4.tcp_max_syn_backlog",在返回的"net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=256"中顯示 Linux隊列的最大半連接容量是256.這個默認值對于Web服務器來說是遠遠不夠的,一次簡單的SYN攻擊就足以將其完全占用.因此,防御DOS攻擊最簡單的辦法就是增大這個默認值,在Linux中執(zhí)行命令"sysctl -w et.ipv4.tcp_max_syn_backlog=3000",這樣就可以將隊列SYN最大半連接數(shù)容量值改為3000了. 

7、      (五)減小超時值在Linux中建立TCP連接時,在客戶端和服務器之間創(chuàng)建握手過程中,當服務器未收到客戶端的確認包時,會重發(fā)請求包,一直到超時才將此條目從未連接隊列是刪除,也就是說半連接存在一定的存活時間,超過這個時間,半連接就會自動斷開,在上述SYN攻擊測試中,當經(jīng)過較長的的時間后,就會發(fā)現(xiàn)一些半連接已經(jīng)自動斷開了.半連接存活時間實際上是系統(tǒng)所有重傳次數(shù)等待的超時時間之和,這個值越大,半連接數(shù)占用的Backlog隊列的時間就越長,系統(tǒng)能處理的 SYN請求就越少,因此,縮短超時時間就可以有效防御SYN攻擊,這可以通過縮小重傳超時時間和

8、減少重傳次數(shù)來實現(xiàn).在Linux中默認的重傳次數(shù)為5 次,總超時時間為3分鐘,在Linux中執(zhí)行命令"sysctl -w net.ipv4.tcp_synack_retries=1",將超時重傳次數(shù)設置為1.        (六)利用SYN cookie來防御DOS攻擊除了在TCP協(xié)議棧中開辟一個內(nèi)存空間來存儲半連接數(shù)之外,為避免因為SYN請求數(shù)量太多,導致該隊列被填滿的情況下,Linux服務器仍然可以處理新的 SYN連接,可以利用SYN Cookie技術來處理SYN連接.什么是SYN Cookie呢?SYN Co

9、okie是用一個Cookie來響應TCP SYN請求的,在正常的TCP連接過程中,當服務器接收一個SYN數(shù)據(jù)包,就會返回一個SYN -ACK包來應答,然后進入TCP -SYN -RECV(半開放連接)狀態(tài)來等待最后返回的ACK包.服務器用一個數(shù)據(jù)空間來描述所有未決的連接,然而這個數(shù)據(jù)空間的大小是有限的,所以攻擊者將塞滿這個空間,在TCP SYN COOKIE的執(zhí)行過程中,當服務器收到一個SYN包的時候,他返回一個SYN -ACK包,這個數(shù)據(jù)包的ACK序列號是經(jīng)過加密的,它由TCP連接的源地址和端口號,目標地址和端口號,以及一個加密種子經(jīng)過HASH計算得出的,然后服務器釋放所有的狀態(tài).如果一個A

10、CK包從客戶端返回后,服務器重新計算COOKIE來判斷它是不是上個SYN -ACK的返回包.如果是的話,服務器就可以直接進入TCP連接狀態(tài)并打開連接.這樣服務器就可以避免守候半開放連接了,在Linux中執(zhí)行命令"echo "echo "1" > / proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies"> > /etc/rc_local",這樣即可啟動SYN Cookie,并將其添加到了Linux的啟動文件,這樣即使系統(tǒng)重啟也不影響SYN Cookie的激活狀態(tài).(七)過濾可疑的IP直址當客戶機對服務器進

11、行攻擊時.在服務器上可以進行抓包操作,這樣可以對數(shù)據(jù)包中的IP進行檢測,然后再對這些可疑的潮行過濾,從而將其無法正常連接服務器.利用Linux自帶的"tcpdump"命令可以實現(xiàn)抓包操作.執(zhí)行命令"tcpdump -c 1000 -l eth 0 -n dst port 80 > test.txt",就可以在當前目錄下創(chuàng)建一個'test.txt"文件,在其中包含大量的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包,通過對該文件的的分析,就很容易得到可疑的客戶端IP,之后利用系統(tǒng)自帶的"iptables"命令即可對可疑IP進行屏蔽.便如執(zhí)行命令&q

12、uot;iptables -A INPUT -s 9 -d 0/0 -j REJECT",即可禁止"9"的外部主要訪問本機所有端口.其中"-j REJECT"參數(shù)表示禁止訪問.首先聲明，這篇文章你我參考了一些網(wǎng)上的文章，自己經(jīng)過實戰(zhàn)檢驗過了。當我netstat n p TCP tcp的時候出現(xiàn)tcp 0 0 192.168.xxx.xxx:25 8:2037 SYN_RECV大概有7百多的連接數(shù)。我自己做了一些配置，對于少量的tcp syn flood感覺還是有點效果。我這里

13、先介紹以下什么是TCP SYN Flood攻擊？ TCP SYN Flood是一種常見有最容易被利用的一種攻擊手法，我這里就介紹一下SYN攻擊的基本原理、工具及檢測方法，并探討SYN攻擊防范技術。我先說一下TCP的三次握手連接：1、  第一次握手：建立連接，客戶端發(fā)送syn包（syn=j）到服務器，并進入SYN_SEND狀態(tài)，等待服務器確認。2、  第二次握手：服務器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1）,同時自己也發(fā)送一個SYN包(syn=k),即SYN+ACK包，此時服務器進入SYN_RECV狀態(tài)；3、  第三次握手：客戶端收到服務器的SYNAC

14、K包，向服務器發(fā)送確認包ACK(ack=k+1)，此包發(fā)送完畢，客戶端和服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)，完成三次握手。 (TCP 連接示意圖)(TCP 關閉示意圖) 完成三次握手，客戶端與服務器開始傳送數(shù)據(jù)，在上述過程中，還有一些重要的概念： 未連接隊列：在三次握手協(xié)議中，服務器維護一個未連接隊列，該隊列為每個客戶端的SYN包（syn=j）開設一個條目，該條目表明服務器已收到SYN包，并向客戶發(fā)出確認，正在等待客戶的確認包。這些條目所標識的連接在服務器處于Syn_RECV狀態(tài)，當服務器收到客戶的確認包時，刪除該條目，服務器進入ESTABLISHED狀態(tài)。 Backlog參數(shù)：表示未連接隊

15、列的最大容納數(shù)目。 SYN-ACK 重傳次數(shù)服務器發(fā)送完SYNACK包，如果未收到客戶確認包，服務器進行首次重傳，等待一段時間仍未收到客戶確認包，進行第二次重傳，如果重傳次數(shù)超過系統(tǒng)規(guī)定的最大重傳次數(shù)，系統(tǒng)將該連接信息從半連接隊列中刪除。注意，每次重傳等待的時間不一定相同。 半連接存活時間：是指半連接隊列的條目存活的最長時間，也即服務從收到SYN包到確認這個報文無效的最長時間，該時間值是所有重傳請求包的最長等待時間總和。有時我們也稱半連接存活時間為Timeout時間、SYN_RECV存活時間。SYN攻擊的基本原理 SYN攻擊屬于DOS攻擊的一種，它利用TCP協(xié)議缺陷，通過發(fā)送大量的半連接請求，

16、耗費CPU和內(nèi)存資源。SYN攻擊除了能影響主機外，還可以危害路由器、防火墻等網(wǎng)絡系統(tǒng)，事實上SYN攻擊并不管目標是什么系統(tǒng)，只要這些系統(tǒng)打開TCP服務就可以實施。從上圖可看到，服務器接收到連接請求（syn=j），將此信息加入未連接隊列，并發(fā)送請求包給客戶（syn=k,ack=j+1），此時進入SYN_RECV狀態(tài)。當服務器未收到客戶端的確認包時，重發(fā)請求包，一直到超時，才將此條目從未連接隊列刪除。配合IP欺騙，SYN攻擊能達到很好的效果，通常，客戶端在短時間內(nèi)偽造大量不存在的IP地址，向服務器不斷地發(fā)送syn包，服務器回復確認包，并等待客戶的確認，由于源地址是不存在的，服務器需要不斷的重發(fā)直至

17、超時，這些偽造的SYN包將長時間占用未連接隊列，正常的SYN請求被丟棄，目標系統(tǒng)運行緩慢，嚴重者引起網(wǎng)絡堵塞甚至系統(tǒng)癱瘓。SYN攻擊工具 SYN攻擊實現(xiàn)起來非常的簡單，互聯(lián)網(wǎng)上有大量現(xiàn)成的SYN攻擊工具。 windows系統(tǒng)下的SYN工具 以synkill.exe為例，運行工具，選擇隨機的源地址和源端囗，并填寫目標機器地址和TCP端囗，激活運行，很快就會發(fā)現(xiàn)目標系統(tǒng)運行緩慢。如果攻擊效果不明顯，可能是目標機器并未開啟所填寫的TCP端囗或者防火墻拒絕訪問該端囗，此時可選擇允許訪問的TCP端囗，通常，windows系統(tǒng)開放tcp139端囗，UNIX系統(tǒng)開放tcp7、21、23等端囗。 檢測SYN攻

18、擊 檢測SYN攻擊非常的方便，當你在服務器上看到大量的半連接狀態(tài)時，特別是源IP地址是隨機的，基本上可以斷定這是一次SYN攻擊。我們使用系統(tǒng)自帶的netstat 工具來檢測SYN攻擊：# netstat -n -p TCPtcp 0 0 192.168.xxx.xxx:25 63:23112 SYN_RECV - tcp 0 0 192.168.xxx.xxx:25 31:1518 SYN_RECV - tcp 0 0 192.168.xxx.xxx:25 8:2508 SYN_RECV - tcp 0 0 192.168

19、.xxx.xxx:25 43:3914 SYN_RECV - 以上是在linux上查看到的，很多連接處于SYN_RECV狀態(tài)（在WINDOWS系統(tǒng)中是SYN_RECEIVED狀態(tài)），源IP地址都是隨機的（也可能是同一個IP的很多SYNRECV連接狀態(tài)），表明這是一種帶有IP欺騙的SYN攻擊。 我們也可以通過下面的命令直接查看在LINUX環(huán)境下某個端囗的未連接隊列的條目數(shù)： netstat atun grep SYN_RECV grep :25 wc -l 顯示TCP端囗25的未連接數(shù)請求及個數(shù)。SYN攻擊防范技術 關于SYN攻擊防范技術，人們研究得比較早。歸納起來，主要有兩

20、大類，一類是通過防火墻、路由器等過濾網(wǎng)關防護，另一類是通過加固TCP/IP協(xié)議棧防范.但必須清楚的是，SYN攻擊不能完全被阻止，我們所做的是盡可能的減輕SYN攻擊的危害，除非將TCP協(xié)議重新設計。 過濾網(wǎng)關防護 這里，過濾網(wǎng)關主要指明防火墻，當然路由器也能成為過濾網(wǎng)關。防火墻部署在不同網(wǎng)絡之間，防范外來非法攻擊和防止保密信息外泄，它處于客戶端和服務器之間，利用它來防護SYN攻擊能起到很好的效果。過濾網(wǎng)關防護主要包括超時設置，SYN網(wǎng)關和SYN代理三種。 網(wǎng)關超時設置：防火墻設置SYN轉發(fā)超時參數(shù)（狀態(tài)檢測的防火墻可在狀態(tài)表里面設置），該參數(shù)遠小于服務器的timeout時間。當客戶端發(fā)送完SYN

21、包，服務端發(fā)送確認包后（SYNACK），防火墻如果在計數(shù)器到期時還未收到客戶端的確認包（ACK），則往服務器發(fā)送RST包，以使服務器從隊列中刪去該半連接。值得注意的是，網(wǎng)關超時參數(shù)設置不宜過小也不宜過大，超時參數(shù)設置過小會影響正常的通訊，設置太大，又會影響防范SYN攻擊的效果，必須根據(jù)所處的網(wǎng)絡應用環(huán)境來設置此參數(shù)。 SYN網(wǎng)關：SYN網(wǎng)關收到客戶端的SYN包時，直接轉發(fā)給服務器；SYN網(wǎng)關收到服務器的SYN/ACK包后，將該包轉發(fā)給客戶端，同時以客戶端的名義給服務器發(fā)ACK確認包。此時服務器由半連接狀態(tài)進入連接狀態(tài)。當客戶端確認包到達時，如果有數(shù)據(jù)則轉發(fā)，否則丟棄。事實上，服務器除了維持半連

22、接隊列外，還要有一個連接隊列，如果發(fā)生SYN攻擊時，將使連接隊列數(shù)目增加，但一般服務器所能承受的連接數(shù)量比半連接數(shù)量大得多，所以這種方法能有效地減輕對服務器的攻擊。 SYN代理：當客戶端SYN包到達過濾網(wǎng)關時，SYN代理并不轉發(fā)SYN包，而是以服務器的名義主動回復SYN/ACK包給客戶，如果收到客戶的ACK包，表明這是正常的訪問，此時防火墻向服務器發(fā)送ACK包并完成三次握手。SYN代理事實上代替了服務器去處理SYN攻擊，此時要求過濾網(wǎng)關自身具有很強的防范SYN攻擊能力。2、加固tcp/ip協(xié)議棧 防范SYN攻擊的另一項主要技術是調(diào)整tcp/ip協(xié)議棧，修改tcp協(xié)議實現(xiàn)。主要方法有SynAtt

23、ackProtect保護機制、SYN cookies技術、增加最大半連接和縮短超時時間等。tcp/ip協(xié)議棧的調(diào)整可能會引起某些功能的受限，管理員應該在進行充分了解和測試的前提下進行此項工作。 SYN cookies技術，TCP協(xié)議開辟了一個比較大的內(nèi)存空間backlog隊列來存儲半連接條目，當SYN請求不斷增加，并這個空間，致使系統(tǒng)丟棄SYN連接。為使半連接隊列被塞滿的情況下，服務器仍能處理新到的SYN請求，SYN cookies技術被設計出來。 SYN cookies應用于linux、FreeBSD等操作系統(tǒng)，當半連接隊列滿時，SYNcookies并不丟棄SYN請求，而是通過加密技術來標識

24、半連接狀態(tài)。 在TCP實現(xiàn)中，當收到客戶端的SYN請求時，服務器需要回復SYNACK包給客戶端，客戶端也要發(fā)送確認包給服務器。通常，服務器的初始序列號由服務器按照一定的規(guī)律計算得到或采用隨機數(shù)，但在SYN cookies中，服務器的初始序列號是通過對客戶端IP地址、客戶端端囗、服務器IP地址和服務器端囗以及其他一些安全數(shù)值等要素進行hash運算，加密得到的，稱之為cookie。當服務器遭受SYN攻擊使得backlog隊列滿時，服務器并不拒絕新的SYN請求，而是回復cookie（回復包的SYN序列號）給客戶端， 如果收到客戶端的ACK包，服務器將客戶端的ACK序列號減去1得到cookie比較值，

25、并將上述要素進行一次hash運算，看看是否等于此cookie。如果相等，直接完成三次握手（注意：此時并不用查看此連接是否屬于backlog隊列）。 在RedHat linux中，啟用SYN cookies是通過在啟動環(huán)境中設置以下命令來完成： # echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies 注：也可以通過修改其它參數(shù)，或者使用/proc/sys/net/ipv4/netfilter/ip_contrack_* 增加最大半連接數(shù)(加大未連接隊列空間) 大量的SYN請求導致未連接隊列被塞滿，使正常的TCP連接無法順利完成三次握手，通過增大未連接隊列空間可以緩解這種壓力。當然backlog隊列需要占用大量的內(nèi)存資源，不能被無限的擴大。 LINUX：Linux用變量tcp_max_syn_backlog定義backlog隊列容納的最大半連接數(shù)。在Redhat 7.3中，該變量的值默認為256，在AS中，是1024。這個值是遠遠不夠的，一次強度不大的SYN攻擊就能使半連接隊列占滿。我們可以通過以下命令修改此變量的值： # sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog="