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[解决方法]Linux/FreeBSD的内核参数修改,防御SYN Flood攻击

Linux专题 REKFAN.COM 44864浏览 0评论

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SYN Flood攻击是一种典型的拒绝服务型(Denial of Service)攻击。所谓拒绝服务型攻击就是通过进行攻击,使受害主机或网络不能够良好的提供服务,从而间接达到攻击的目的。

一:什么是SYN Flood攻击

SYN Flood攻击利用的是IPv4中TCP协议的三次握手(Three-Way Handshake)过程进行的攻击。这个协议规定,如果一端想向另一端发起TCP连接,它需要首先发送TCP SYN (synchronize)包到对方,对方收到后发送一个TCP SYN+ACK包回来,发起方再发送TCP ACK (ACKnowledge Character)包回去,这样三次握手就结束了。

在上述过程中,还有一些重要的概念:

未连接队列:在三次握手协议中,服务器维护一个未连接队列,该队列为每个客户端的SYN包(syn=j)开设一个条目,该条目表明服务器已收到SYN包,并向客户发出确认,正在等待客户的确认包。这些条目所标识的连接在服务器处于Syn_RECV状态,当服务器收到客户的确认包时,删除该条目,服务器进入ESTABLISHED状态。或者说TCP服务器收到TCP SYN request包时,在发送TCP SYN+ACK包回TCP客户机前,TCP服务器要先分配好一个数据区专门服务于这个即把形成的TCP连接。一般把收到SYN包而还未收到ACK包时的连接状态成为半开连接(Half-open Connection)。

Backlog参数:表示未连接队列的最大容纳数目。

SYN-ACK 重传次数:服务器发送完SYN-ACK包,如果未收到客户确认包,服务器进行首次重传,等待一段时间仍未收到客户确认包,进行第二次重传,如果重传次数超过系统规定的最大重传次数,系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意,每次重传等待的时间不一定相同。

半连接存活时间:是指半连接队列的条目存活的最长时间,也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间,该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、SYN_RECV存活时间。

在最常见的SYN Flood攻击中,攻击者在短时间内发送大量的TCP SYN包给受害者,这时攻击者是TCP客户机,受害者是TCP服务器。根据上面的描述,受害者会为每个TCP SYN包分配一个特定的数据区,只要这些SYN包具有不同的源地址(这一点对于攻击者来说是很容易伪造的)。这把给TCP服务器系统造成很大的系统负担,最终导致系统不能正常工作。

二:SYN Cookie原理

能够有效防范SYN Flood攻击的手段之一,就是SYN Cookie。SYN Cookie原理由D. J. Bernstain和 Eric Schenk发明。

SYN Cookie是对TCP服务器端的三次握手协议作一些修改,专门用来防范SYN Flood攻击的一种手段。它的原理是,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。详细原理介绍请阅读:http://blog.rekfan.com/?p=177

下面分Linux和FreeBSD来说说如何配置内核参数来实现SYN Cookie

三:Linux下设置

如果你的服务器配置不太好,TCP TIME_WAIT套接字数量达到两、三万,服务器很容易被拖死。通过修改Linux内核参数,可以减少服务器的TIME_WAIT套接字数量。

TIME_WAIT可以通过以下命令查看:

以下是代码片段:
netstat -an | grep "TIME_WAIT" | wc -l

在Linux下,如CentOS,可以通过修改/etc/sysctl.conf文件来达到目的。

增加以下几行:

以下是代码片段:
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200
net.ipv4.tcp_syncookies = 1
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000
net.ipv4.tcp_synack_retries = 2
net.ipv4.tcp_syn_retries = 2

说明:

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies,这是个BOOLEAN。当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理,可防范少量SYN攻击,默认为0,表示关闭;
net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用,这是个BOOLEAN。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接,默认为0,表示关闭;
net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,这是个BOOLEAN,默认为0,表示关闭。
net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 表示如果套接字由本端要求关闭,这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。单位为秒。
net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 表示当keepalive起用的时候,TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时,改为20分钟。单位为秒。
net.ipv4.ip_local_port_range = 1024 65000 表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小:32768到61000,改为1024到65000。
net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 表示SYN队列的长度,默认为1024,加大队列长度为8192,可以容纳更多等待连接的网络连接数。
net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000 表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量,如果超过这个数字,TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。默认为180000,改为5000。对于Apache、Nginx等服务器,上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量,但是对于Squid,效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量,避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。
net.ipv4.tcp_synack_retries和net.ipv4.tcp_syn_retries是定义SYN重试次数。

执行以下命令使配置生效:

以下是代码片段:
/sbin/sysctl -p

如果你不想修改/etc/sysctl.conf,你也可以直接使用命令修改:

以下是代码片段:
/sbin/sysctl -w key=value

四:FreeBSD下设置

yayu个人学习的观点:FreeBSD中对syn的防御和Linux下可能不一样,配置的参数也不完全相同,相关配置和理解可能不对:)

TCP链接中有一个MSL(max segment lifetime)的概念,也就是最大生成时间,MSL的值在一般的实现中取30s,有些实现采用2分钟。在TCP的状态机中的“被动关闭”:从CLOSE_WAIT到LAST_ACK中有一个如下的规则:当TCP执行一个主动关闭,并发回最后一个ACK,该连接必须在TIME_WAIT状态停留的时间为2倍的MSL。这样可让TCP再次发送最后的ACK以防这个ACK丢失(另一端超时并重发最后的 FIN)。

存在这个规则导致一个后果就是在这个2*MSL的时间内,该地址上的链接(客户端地址、端口和服务器端的地址、端口)不能被使用。比如我们在建立一个链接后关闭链接然后迅速重启链接,那么就会出现端口不可用的情况。

TIME_WAIT时间是2*MSL。因此可以通过调整net.inet.tcp.msl来减少TIME_WAIT时间。对于Web服务器完全可以将这个值调整为7500或2000(访问一个web,超过4~15秒页面还刷不出来,就可以考虑放弃了-_-)http://blog.rekfan.com/?p=178

参数设置参考:

以下是引用片段:
net.inet.tcp.syncookies=1
防止DOS攻击 

net.inet.tcp.msl=7500
防止DOS攻击,默认为30000

net.inet.tcp.blackhole=2
接收到一个已经关闭的端口发来的所有包,直接drop,如果设置为1则是只针对TCP包

net.inet.udp.blackhole=1
接收到一个已经关闭的端口发来的所有UDP包直接drop

FreeBSD下,yayu没看见“/sbin/sysctl -p”这样的命令可以使/etc/sysctl.conf的内容生效,所以直接使用命令了:

以下是代码片段:
sysctl net.inet.tcp.syncookies=1 net.inet.tcp.msl=7500 net.inet.tcp.blackhole=2 net.inet.udp.blackhole=1

五:其他

除了修改服务器的内核参数,还可以修改apache的配置文件中的Timeout、KeepAlive、MaxClients等参数来防止Dos攻击,如果有接口调用,还要注意控制一下调用的时间。请听下文分解。http://blog.rekfan.com/?p=178

本文转载自:http://www.2cto.com/Article/201110/108547.html

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