关于SYN Flood

    额。。。有好多东西,原来看过,但没怎么遇到过,过段时间就记不太清了,虽然还是基本知道原理,但是不是很深入,伤不起啊。。还是写写博客吧。

SYN Flood是当前最流行的DoS(拒绝服务攻击)与DDoS(Distributed Denial Of Service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,使被攻击方资源耗尽(CPU满负荷或内存不足)的攻击方式。

    SYN Flood的具体原理是在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(伪造IP地址),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。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,这种情况就称作:服务器端受到了SYN Flood攻击(SYN洪水攻击)。

    可通过两种主要方式来避免SYN Flood攻击:

    1、SYN cookie是建立在TCP堆栈上的,他为linux操作系统提供保护。SYN cookie防火墙是linux的 一大特色,你可以使用一个防火墙来保护你的网络以避免遭受SYN洪水攻击。在SYN cookies中,服务器的初始序列号是通过对客户端IP地址、客户端端囗、服务器IP地址和服务器端囗以及其他一些安全数值等要素进行hash运算,加密得到的,称之为cookie。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。当服务器遭受SYN攻击使得backlog队列满时,服务器并不拒绝新的SYN请求,而是回复cookie(回复包的SYN序列号)给客户端, 如果收到客户端的ACK包,服务器将客户端的ACK序列号减去1得到cookie比较值,并将上述要素进行一次hash运算,看看是否等于此cookie。如果相等,直接完成三次握手。这样有效避免了SYN Flood带来资源消耗上的影响。

    2、SYN cookie防火墙

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。主要实现步骤如下:

    (1)一个SYN包从Client发送到Server;

    (2)防火墙在这里扮演了Server的角色来回应一个带SYN cookie的SYN-ACK包给Client;
    (3)Client发送ACK包,接着防火墙和Client的连接就建立了;
    (4)防火墙这个时候扮演Client的角色发送一个SYN给Server;
    (5)Server返回一个SYN给Client;
    (6)防火墙扮演Client发送一个ACK确认包给Server,这个时候防火墙和S的连接也就建立了;
    (7)防火墙转发C和S间的数据。

    以上过程可用下图表示:

 

如果系统遭受SYN Flood,那么第三步就不会有,而且无论在防火墙还是S都不会收到相应在第一步的SYN包,所以我们就击退了这次SYN洪水攻击。

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