Атаки типа syn flood. Защита от SYN flood атак

DoS/DDoS-атаки направлены на нарушение базовой услуги доступности. Основная цель DoS/DDoS-атак вывести атакуемый объект из рабочего состояния и сделать его ресурсы недоступными для легальных пользователей. Атаку, направленную на отказ в обслуживании, можно провести двумя способами: используя уязвимости в программном обеспечении атакуемой системы и при помощи отсылки большого количества определенно составленных сетевых пакетов (flood).

Первый способ сложнее и требует более высокой квалификации атакующего. Второй способ основан на применении "грубой силы". Идея заключается в том, чтобы загрузить вычислительные ресурсы сервера обработкой огромного количества посланных злоумышленником пакетов. Такая загрузка сервера в лучшем случае может привести к тому, что сервер будет неспособен принять на обработку запросы от легальных пользователей, а в худшем случае может привести к зависанию и отключению сервера.

Здесь стоит отметить, что можно выделить два типа атак, направленных на загрузку ресурсов системы: в первом случае загружаются вычислительные ресурсы сервера, а в другом - пропускная способность канала связи. Разрабатываемая методика ориентирована на защиту от атак первого типа, поэтому дальше будем считать, что пропускной способности достаточно, чтобы сервер получил весь адресованный ему трафик.

Для многих DoS/DDoS атак результаты обработки сервером пакетов, отправленных злоумышленником, последнего не интересуют. Это значит, что атакующий может отправлять поток ложных заявок с ложных IP адресов (это понятие называется spoofing), что препятствует его обнаружению и эффективному противодействию такого рода атакам.

Для проведения успешной DoS-атаки необходима довольно высокая пропускная способность канала. Поэтому атака на отказ в обслуживании в большинстве случаев проводится сразу с нескольких машин. Атака, в проведении которой участвует большое количество машин, получила название DDoS. Стоит отметить, что для распределенной атаки могут использоваться инфицированные специальным ПО машины не принадлежащие атакующему. Такие зараженные машины называются "зомби". Одним из способов получения "зомби" является массовое внедрение "трояна" на компьютеры мирных пользователей. Получив определенную извне команду такой "троян" превращает "мирный" компьютер с доступом в Internet в источник ложных запросов, направленных на перегрузку ресурсов сервера.

Наиболее распространенными DoS атаками являются:

· TCP SYN Flood или просто TCP SYN

· Ping of Death

Рассмотрим подробнее TCP SYN (tcp syn flood) атаку, которая направлена на прикладные сервисы, использующие протокол транспортного уровня TCP. Этот протокол получил широкое распространение в информационных системах за счет того, что он гарантирует 100% доставку всех передаваемых данных. Взаимодействующие узлы сети, использующие в качестве транспорта этот протокол, устанавливают между собой TCP соединения, в рамках которых ведется контроль над тем, что получатель получит все посланные отправителем пакеты. Это достигается за счет того, что получатель извещает отправителя о том, какие пакеты он получил. Если до получателя дошли не все предназначенные ему пакеты, то отправитель повторно их отправит. Как видно достоинством этого протокола является возможность установления соединения. Для хранения информации о текущем состоянии соединения в частности используется поле битовых флагов в пакетах, используемых протоколом. Под это поле отведено 8 бит, однако 2 из них являются зарезервированными и в настоящее время используются только 6 флагов: URG (флаг срочности), ACK (флаг подтверждения), PSH (флаг push функции), RST (флаг сброса), SYN (флаг синхронизации) и FIN (флаг окончания). К сожалению, установленный стандартом механизм установления соединения не является совершенным, и рассматриваемая атака, как раз использует его недостатки.

Основная цель этой TCP SYN атаки - превысить ограничение на количество TCP соединений, которые находятся в состоянии установки. Рассмотрим процедуру установки TCP соединения. Сначала клиент, инициализирующий соединение отправляет серверу TCP-SYN запрос. Получив такой запрос, сервер выделяет память для параметров соединения в специально предназначенном для этого буфере. Затем отправляет клиенту TCP пакет с флагами SYN+ACK. Получив пакет SYN+ACK, клиент должен отправить серверу пакет с подтверждением, т.е. пакет с установленным флагом ACK. Когда сервер получит и обработает этот пакет, соединение является установленным. Описанная выше

процедура изображена на рис. 1.1

Рис. 1.1

TCP SYN атака производится следующим образом: злоумышленник генерирует большое количество пакетов с установленными SYN флагами протокола TCP. Получая пакеты, атакуемая машина выделяет память для хранения параметров соединения и отправляет ответ - пакет с флагами SYN + ACK и ожидает пакета с флагом ACK. Очевидно, что ожидаемый ответ она не получит, и память будет освобождена только после истечения установленного таймаута. Через некоторое время буфер, выделенный для хранения параметров TCP, соединений будет полностью занят, в результате чего, система не сможет устанавливать новые соединения. После этого каждый дополнительный запрос еще сильнее увеличивает нагрузку. Такие атаки не нуждаются в обратной связи с атакующим, и поэтому злоумышленник может генерировать пакет с произвольными IP адресами отправителя.

Отсутствие обратной связи с атакующим делает обнаружение и отражение TCP-SYN атаки довольно сложной задачей.

Постановка задач по защите от угроз

В настоящее время в открытой литературе не известны эффективные методы обнаружения TCP SYN атак. В современных ОС присутствуют механизмы защиты атакуемого сервера, например SYN cookies. Операционная система автоматически включает защиту, когда обнаруживает превышение значений некоторых параметров. Например, ОС Windows 2000 следит за значениями трех параметров: TcpMaxHalfOpen, TcpMaxHalfOpenRetried, TcpMaxPortsExhausted . Пороговые значения для этих параметров имеют значения по умолчанию и могут меняться администратором. Если исходные значения не подходят для конкретного сервера, то перед администратором стоит непростая задача эффективно настроить защиту. Кроме того, этот метод требует внесения соответствующих изменений в реализацию стека TCP/IP, которые некоторые специалисты в области сетевых технологий считают "серьезным нарушением" протокола TCP.

Другим недостатком средств обнаружения TCP атаки интегрированных в ОС является то, что при перегрузке (имеется в виду нехватка ресурсов процессора и памяти) или зависании самой системы средства противодействия так же становятся неработоспособными.

Целью магистерской работы является создание математически обоснованной методики обнаружения TCP SYN атаки. Для этого необходимо построить математическую модель, описывающую взаимодействие TCP сервера с клиентами. Исходными параметрами для такой модели должны быть характеристики сервера и канала связи, а выходным параметром должно быть утверждение о наличии или отсутствии TCP-SYN атаки.

Для возможности использования предлагаемой методики на практике для защиты критичных ресурсов корпоративной сети необходимы так же средства, позволяющие определить фактические значения входных параметров модели для конкретного сервера и сети, к которой он подключен.

Spoofed SYN - атака, при которой заголовки пакетов подделывается таким образом, что место реального отправителя занимает произвольный либо несуществующий IP-адрес.

Так как по сути SYN является частым инструментом "интенсивной конкурентной борьбы " и - в то же время - большинство решений DDoS mitigation показывают впечатляющую эффективность именно на этом виде атак, то и мы начнем c SYN-flood, рассмотрев spoofed-вид атаки, как самый грозный из них.

Дисклеймеры

Дисклеймер №1

Все, описанное в этом и последующих топиках – по сути не является know-how. Все методики – открытые, и в то или иное время (некоторые – от 2003 года) были опубликованы в открытых источниках. Я взял на себя труд только свести их в одно и описать «глобальную стратегию » защиты, ориентированную на системных администраторов, обслуживающих небольшие проекты, расположенные на выделенных серверах (описанную стратегию можно применить и в shared-проектах, но реализация будет настолько запредельно ужасной, что писать об этом нет никакого желания)

Дисклеймер №2

В топике не рассматриваются аппаратные решения защиты – во-первых, они отлично рассмотрены в многочисленных статьях производителей этих самых решений, во вторых, проекты, располагающие одним сервером не часто могут себе их позволить (грубо говоря, цена на работающие решения стартует от 20 тысяч евро), в третьих – автор не располагает достаточными данными и опытом по работе с таким специализированным железом, что бы делать глобальные выводы о методах и эффективности такой защиты – навряд ли кому-то интересен обзор решений от двух вендоров из дюжины, не подкрепленный серьезной рабочей статистикой их использования. Но стоит заметить, что оба аппаратных решения, которые мне приходилось использовать, как правило очень эффективны на SYN-атаках при выполнении ряда условий .

Дисклеймер №3

В топике не рассматриваются провайдеры защиты от DDoS-атак – сервис-инженеры этих организаций смогут описать их методы работы лучше и подробнее. Стоило бы, наверное, сделать обзор самих провайдеров как таковых - с точки зрения клиента (в разное время проекты, в которых я принимал участие, были клиентами Dragonara, Blacklotus, Gigenet, Vistnet (в настоящий момент), Prolexic (в настоящий момент) и ряда продавцов услуг вышеперечисленных компаний), но это выбивается из рамок топика, попробуем поговорить об этом позже. Опять же, стоит заметить что все провайдеры защиты, с которыми работают или работали проекты автора, справляются с проблемой SYN-атак, показывая хорошую эффективность.

Немного механики и википедии

Не хотелось бы превращать топик в подобие RFC и цитировать и так всем известные истины, поэтому ограничимся тем, чем интересен TCP с точки зрения SYN-атаки и пробежимся по верхам.

Во-первых, TCP - это один из наиболее используемых транспортных протоколов, поверх которого располагаются большинство протоколов прикладных. Во-вторых, он обладает рядом особых признаков (явно подтверждаемые начало и завершение соединения, управление потоком, etc.) – которые делают его реализацию относительно сложной и ресурсоемкой.

В контексте статьи интересно рассмотреть механизм установки TCP-соединения – трехстороннее рукопожатие. В первом приближении на уровне «клиент-сервер» выглядит это вот так: клиент отправляет серверу SYN-пакет, на который отвечает SYN+ACK.Клиент отправляет в ответ ACK на SYN сервера и соединение переходит в состояние установленного.

SYN-атака – отправка в открытый порт сервера массы SYN-пакетов, не приводящих к установке реального соединения по тем или иным причинам, что влечет за собой создание «полуоткрытых соединений», которые переполняют очередь подключений, вынуждая сервер отказывать в обслуживании очередным клиентам. Плюс к этому, TCP RFC обязывает сервер отвечать на каждый входящий SYN, что дополнительно бьет как по ресурсам сервера, так и по каналу передачи данных. В прочем, если вы уже сталкивались с – по сути – любыми DDoS атаками – описанное выше вы знаете и без меня. Переходим к конкретным рекомендациям.

Один в поле

Используй то, что под рукою, и не ищи себе другое – что можно сделать, находясь один на один с атакой? Честно говоря, не многое, но бывает, что хватает и этого. Далее описано, что делать с FreeBSD, так как в наших проектах в 90% случаев используется именно эта система. Впрочем, от ОС к ОС разница будет невелика – принципы одинаковы.

Первое – необходимо получить доступ к серверу (да, в этом тоже может быть сложность, особенно если атака масштабная и/или продолжительная – сервер просто выбрал все буферы или имеет 100% загрузку CPU). Обычно для этого достаточно закрыть атакуемый сервис фаерволом или просто его – сервис – погасить (впрочем, при обнаружении атаки это нужно сделать в любом случае, хотя бы для того, что бы иметь возможность делать на сервере что-то еще).

Второе – получить первые сведения о атаке. Если у вас уже сделан мониторинг входящего трафика – отлично, если нет – открываем фаервол/поднимаем сервис и используем старые-добрые tcpdump и netstat, что бы узнать, что именно атакуют и какой размер атаки в пакетах в секунду. Попутно можно быстро просмотреть сети, из которых идут массовые запросы – входят ли они в типичную для вашего сервиса аудиторию. Все это пригодится в будущем.

Третье – на интерфейсе, где расположен атакуемый IP-адрес должен остаться только он один. Каждый алиас будет снижать производительность системы. Выражается это в разных числах для разных систем, но числа эти – серьезные, каждый алиас может стоить дополнительных 2-3 тысяч пакетов в секунду.

Четвертое – если вы используете какой-либо фаерволл для входящего трафика по атакуемому адресу – все правила, кроме блокирования, должны быть отключены – к примеру, при spoofed SYN-атаке вероятность того, что вам поможет SYN-proxy от PF стремится к нулю, а CPU это займет очень серьезно.

Пятое – настраиваем систему. Чудес тут не будет, для них нужен рояль в кустах в виде подготовленных драйверов и специально купленных сетевых карт, а единственные две общие рекомендации, которые серьезно отражаются на возможности приема SYN-атаки давно всем известны:
- Размазать обработку прерываний по процессорам сервера;
- Включить syn-cookies и отключить syn-cache.

Остальной тюнинг системы поможет выжать дополнительные 5-10 тысяч пакетов, что в условиях атаки вряд ли окажется определяющим. На случай, если он кому-нибудь пригодится – вот максимально общий конфиг (без включения опций, требующих пересборки ядра или специализированных драйверов):

Net.isr.direct=1 kern.ipc.nmbclusters=400000 net.inet.tcp.nolocaltimewait=1 net.inet.tcp.recvspace=16384 net.inet.tcp.sendspace=32768 net.inet.tcp.msl=5000 net.inet.tcp.blackhole=1 net.inet.ip.intr_queue_maxlen=3000 net.inet.tcp.blackhole=2 net.inet.udp.blackhole=1 net.inet.icmp.log_redirect=1 net.inet.ip.redirect=0 net.inet.icmp.maskrepl=1 net.inet.tcp.syncookies_only=1 net.route.netisr_maxqlen=4096 kern.ipc.maxsockbuf=83886080 net.inet.ip.intr_queue_maxlen=10240
Система уровня десктопного компьютера, сконфигурированная в соответсвии с данными рекомендациями:

First# netstat -w1 -h -d input (Total) output packets errs idrops bytes packets errs bytes colls drops 260K 0 0 15M 230K 0 13M 0 0
Система уровня IBM System x3630 M3, сконфигурированная в соответсвии с данными рекомендациями:

Second# netstat -w1 -h -d input (Total) output packets errs idrops bytes packets errs bytes colls drops 477K 0 0 36M 457K 0 25M 0 0
Детальные конфигурации ОС и машин, и, собственно, как мы пришли именно к ним - я попробую рассказать в следующем топике.

Одно дело делаем

Что делать помимо тюнинга системы В принципе, есть чем заняться.

Тут стоит сделать небольшое отступление – большинство хостинг-компаний помогут в борьбе с атакой крайне неохотно, если помогут вообще, и в этом их трудно винить. Но как минимум данные о атаке они предоставят – если придется работать с провайдерами защиты, это, вкупе с информацией, собранной вами в ходе атаки, здорово облегчит жизнь.

Если хостер попался понимающий (что действительно большая редкость ) – то работаем по следующему алгоритму - параллелим и блокируем, блокируем и параллелим :
Если у нас есть несколько сетевых карточек (если нет – просим поставить) – включаем их в режим LACP (для этого придется включить аналогичные опции на свитче хостера) – это даст фактически полуторный прирост производительности (отдельные тонкости процесса мы рассмотрим позже - объять необъятное в рамках топика никак не получается) Выходим вот к такой производительности:

Second# netstat -w1 -h -d input (Total) output packets errs idrops bytes packets errs bytes colls drops 1.2M 16K 0 65M 1.1M 0 59M 0 0
Просим заблокировать все неиспользуемые порты и протоколы – SYN-атака может с легкостью сменится UDP-атакой.
На эти действия способен фактически любая хостниг-компания. Но если вам посчастливилось работать с серьезной компанией - попросите заблокировать трафик из региона, где не проживает большая часть аудитории вашего проекта (например, Китай) – обычно это означает анонс блекхола для вашей сети для магистральных провайдеров определенного региона. Как правило, SYN-атака совершается из Азии, ввиду дешевизны и массовости, и, следовательно, такой анонс может серьезно помочь в борьбе с атакой либо вообще исключить ее возможность.

Помимо вышеописанных мер можно посоветовать использовать GeoDNS-like сервис – при некоторых условиях (атака ведется по домену, к примеру) это сработает аналогично анонсированию блекхола для определенных сетей.

Напоследок

Надеюсь, статья поможет вам справиться с проблемой SYN-флуда, не превысив годовой бюджет какой-нибудь африканской страны. Конечно, здесь даны только самые общие рекомендации, но поверьте – в 90% случаев их вполне достаточно. И главное - don"t panic!

UPD. Продолжение находится в стадии написания, и скоро будет выложено тут. Оставайтесь с нами!

Disclaimer 1: прошу простить мне тот факт, что статья довольно скомкана, и многие темы не раскрыты полностью. Не стесняйтесь задавать вопросы в комментариях. Я, в свою очередь, постараюсь раскрыть наиболее интересные темы в дальнейших статьях.

Disclaimer 2: в сети есть множество статей с заголовками “Как защитить сервер от SYN-атак” или “Защита Linux от DDoS”. Должен предупредить, что многим из них ни в коем случае нельзя слепо верить! Они зачастую написаны людьми, которые плохо понимают, что происходит во время атаки, и рекомендуют делать сумасшедшие вещи - кто-то “оптимизирует” sysctl так, что на сервер перестает проходить даже нормальный трафик, а большинство советуют еще и включить syncookies, чего делать категорически нельзя при большей части реальных атак!

Этой статьей я преследую 3 цели:

Что такое SYN-атака?

SYN-флуд или SYN-атака - это метод вызова отказа в обслуживании, влияющий на хосты, выполняющие серверные процессы TCP. Атака используется тот факт, что TCP хранит состояние сессии после получения SYN-сегмента на порту, находящемся в состоянии LISTEN. Основная идея - эксплуатировать это поведение, заставляя хост хранить столько состояний для ложных полуоткрытых сессий, что у него не остается ресурсов для установки новых соединений (RFC4987).

С SYN-флудом относительно сложно бороться, поэтому атаки этого типа так популярны. Почему же?

1) Обычно используются случайные Source IP, которые бесполезно банить, потому что они заново генерируются в каждом пакете;
2) SYN-атака потребляет мало ресурсов на стороне атакующего и очень много на стороне жертвы;
3) Защита от этого типа атак довольно комплексная, полна нюансов и требует времени, чтобы понять и внедрить ее.

Я считаю, что серверы, которые потенциально подвержены атакам (по сути, все серверы, которые имеют публичные IP-адреса, в особенности Web-серверы) должны быть защищены от SYN-атак заранее.

Рисунок 1: SYN-атака

Как производятся SYN-атаки?

Пример утилиты, которая часто используется для осуществления атак - hping3. Вы можете использовать ее для того, чтобы устроить стресс-тест своего сервера до того, как злоумышленники сделают это за Вас.

hping3 - это богатая возможностями утилита, которая может проделывать множество типов атак с различными параметрами. Я не буду давать мастер-класс по ее использованию, покажу только пример того, как можно проверить свой сервер на уязвимость к небольшой SYN-атаке:

# hping3 -S <--fast|--faster|--flood> -p 80 xx.xx.xx.xx

80 (HTTP) в этом примере - это порт назначения. Обратите внимание на другие параметры (hping3 --help), чтобы понять, как атаки могут отличаться друг от друга.

Пользуйтесь этой утилитой аккуратно и только в целях тестирования собственных ресурсов! Если быть честным, большая часть Интернета уязвима к этим простым операциям, даже если у атакующего канал значительно меньше, чем у атакуемого.

Как определить и измерить SYN-атаку?

1) Во время SYN-атаки атакующий открывает множество подключений к Вашему серверу, но никогда не завершает их, и подключения продолжают висеть в состоянии SYN_RECV. Их можно подсчитать вот так:

# netstat -anutp | grep SYN_RECV | wc -l

Если это число >30 - Вы, вероятно, под SYN-атакой.

2) Вы можете мониторить текущую нагрузку на сеть с помощью vnstat:

# vnstat -l -i eth0

Это очень полезная утилита, которая поможет понять, насколько сильная идет атака.

Нажмите F2, зайдите в "Display options" и выберите "Display threads in a different color". Розовым цветом можно будет увидеть нагрузку от системных прерываний.

4) Просмотрите SYN-сегменты, которые получает сервер - что в них общего? "-c 100" говорит tcpdump ограничиться 100 пакетами.

# tcpdump -i eth0 -nn "tcp port 80" and "tcp == 2" -c 100

И наконец, помните, что многие SYN-атаки не “равномерны”, у них есть пики и провалы, которые нужно учитывать в процессе анализа.

Рисунок 2. Динамика типичной атаки

Сначала - главное

Сетевая карта, прерывания, очереди…

Первая вещь, над которой нужно поработать - это драйвер сетевой карты. Когда на сетевую карту приходит фрейм, она должна инициировать системное прерывание, которое говорит процессору приостановить выполнение текущей задачи и обработать пришедшую порцию трафика. Однако если бы каждый фрейм вызывал незамедлительное прерывание и “отвлекал” CPU от текущих задачи, заметную деградацию производительности можно было бы наблюдать даже на простейших сетевых операциях, таких как передача файла по FTP. Поэтому эти прерывания организованы в очередь, которая скапливается на сетевой карте и обрабатывается процессором за один раз. Обычно это происходит 250-1000 раз в секунду, чем реже - тем меньше загрузка CPU, тем выше задержка.

С другой стороны, большинство современных десктопов и серверов имеют насколько процессорных ядер. Поскольку каждое из них работает для ОС как отдельный процессор, мы можем равномерно распределить между ними нагрузку от прерываний. Есть 2 способа это сделать.

1) Первый и рекомендуемый - использовать аппаратные очереди. Современные сетевые карты имеют несколько очередей прерываний, обычно 4-16. По какой-то причине, в Linux они часто отключены по умолчанию. Нам нужно их включить, а затем равномерно распределить их по процессорам.

2) Второй способ называется RPS - Receive Packet Steering. Это довольно новый механизм ядра, который автоматически распределяет нагрузку между всеми ядрами, неважно, есть на карточке несколько аппаратных очередей или нет. Используйте этот способ только если у Вас больше ядер, чем аппаратных очередей (кстати, рассмотрите возможность отключения SMT/HyperThreading - во время атаки это будет весьма кстати).

Рисунок 3. Intel 10Gb NIC

Шаги, которые нужно предпринять:

1) Определите производителя и модель сетевой карты (лучше бы это был Intel)

# ethtool -i eth0

2) Установите последние драйверы. Зайдите на сайт производителя чипа для сетевой карты и скачайте последнюю версию драйвера под Linux (чтобы его собрать, понадобятся исходники текущего ядра)

3) Настройте аппаратные очереди. Для этого Вам понадобится воспользоваться документацией от драйвера сетевой карты, которая идет вместе с ним. Для igb (драйвера Intel) c 8 очередями и 4 портами это выглядит примерно так:

# rmmod igb
# modprobe igb QueuePairs=1,1,1,1 RSS=8,8,8,8 IntMode=3,3,3,3 InterruptThrottleRate=3000,3000,3000,3000

Для драйвера igb в RHEL/CentOS Вы можете просто добавить строку параметров драйвера в /etc/modprobe.conf и перезагрузиться:

options igb QueuePairs=1,1,1,1 RSS=8,8,8,8 IntMode=3,3,3,3 InterruptThrottleRate=3000,3000,3000,3000

4) Распределите загрузки прерываний равномерно между ядрами.
Нужно будет определить, какие номера прерываний использует карточка (в нашем случае eth0).

# cat /proc/interrupts | grep eth0

Здесь Вы можете увидеть все номера прерываний, которые использует Ваша NIC, и то, как они по факту сейчас распределяются по ядрам. Запишите эти числа. Теперь нам нужно поменять SMP affinity, чтобы назначить каждому прерыванию свое ядро (interrupt 1 > cpu 1, interrupt 2 > cpu 2 и т.д.). Вот как это делается:

# echo > /proc/irq/xx/smp_affinity

5) ОПЦИОНАЛЬНО: Включите RPS (это может не понадобиться, см. выше)

# echo f > /sys/class/net/eth0/queues/rx-0/rps_cpus

Выберите соответствующее устройство (если это не eth0) и все очереди приема, которые оно поддерживает (rx-0..n).

Sysctl

Следующая вещь называется sysctl. Это программный интерфейс, позволяющий Вам настраивать множество параметров системы “на лету”. Однако в рамках данной статьи мы воздержимся от обсуждения того, как с их помощью защититься от SYN-атак - об этом в Интернете и так написано слишком много.

В отличие от того, как думает большинство “советчиков”, НЕ СУЩЕСТВУЕТ “универсальных оптимизаций”, которые подошли бы каждому, у кого есть сервер. Каждая так называемая оптимизация влечет за собой последствия, такие как повышенное потребление памяти или уменьшение доступности/функциональности. Безусловно, определенные изменения должны применяться, но эта тема заслуживает отдельной статьи, более обширной, чем эта.

Единственное, что хочется отметить как важное и зачастую неправильно применяемое - так называемые syncookies. Вкратце, это системный механизм борьбы с SYN-атаками путем отправки cookies в ответ на каждый SYN-запрос для подтверждения легитимности соединения. Факт в том, что это может быть действительно полезно, если скорость атаки составляет 40% от эффективной пропускной способности сервера или меньше (под эффективной я имею в виду такую пропускную способность, которую сервер по факту способен обработать). В остальных случаях использование syncookies ведет к повышению нагрузки на сеть, CPU и, таким образом, к отказу в обслуживании.

Лично я в большинстве случаев отключаю syncookies.

Базовые техники защиты с помощью iptables

Не забудьте “укрепить” свой файрвол: блокируйте весь входящий трафик, кроме того, который ДЕЙСТВИТЕЛЬНО нужен на Вашем сервера. Разрешите управление только из доверенных сетей.

Самый простой случай - это атака с 1 IP без подмены адресов (спуфинга). С такими бороться просто:

# iptables -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m recent --update --seconds 60 --hitcount 20 -j DROP
# iptables -A INPUT -p tcp -m state --state NEW -m recent --set -j ACCEPT

Эти правила ограничивают количество SYN-пакетов с одного адреса до 20 в минуту. Только не пользуйтесь этим на постоянной основе! Вы можете заблокировать легитимный трафик, идущий из-за NAT.

Многие SYN-атаки можно отфильтровать по “необычным” и повторяющимся параметрам TCP-заголовка, которыми “грешат” атакующие утилиты.

Первый такой параметр - это MSS (Maximum Segment Size) - максимальный размер сегмента, который хочет разрешить хост, инициирующий соединение. Большинство атакующих утилит (включая hping) не задействуют эту опцию по умолчанию. С другой стороны, я еще не видел легитимных клиентов, которые бы ее не ставили. “Нормальные” значения находятся в диапазоне от 536 до 65535, давайте это использовать:

# iptables -t mangle -I PREROUTING -p tcp -m tcp --dport 80 -m state --state NEW -m tcpmss ! --mss 536:65535 -j DROP

Кстати, таблица mangle быстрее, чем filter, потому что обрабатывается раньше, однако через нее проходит ВЕСЬ трафик, и нет возможности разделить INPUT, OUTPUT и FORWARD.

Еще один крайне полезный параметр - это размер окна TCP (window size). Большинство атакующих не генерируют его каждый раз, и он остается одинаковым в течение всей атаки. Чтобы отфильтровать и заблокировать сегменты по window size, понадобится модуль u32 для iptables. После того, как Вы узнаете размер окна, с которым идет атака (например, 512), преобразуйте его в hex (в нашем случае 0x200) и выполните следующую команду:

# iptables -t mangle -I PREROUTING -d xx.xx.xx.xx -p tcp -m u32 --u32 "6&0xFF=0x6 && 32&0xFFFF=0x200" -j DROP

Но будьте осторожны! Не блокируйте well-known размеры окон, используемые популярными операционными системами: 14600, 1892, 65535, 62240, 5840, 32120, 5720, 4128, 8760, 16384, 62920, 64380 и 17820.

Наконец, упомянем параметр TTL (Time To Live). Я хочу, чтобы это был самый последний параметр, на котором основываются Ваши проверки, поскольку диапазон значений невелик и Вы практически наверняка заблокируете не того, кого надо. Но когда вы видите множество пакетов атаки, и совпадает у них только TTL - это может помочь.

# iptables -A FORWARD -p tcp -m ttl --ttl-eq=55 -m state --state NEW -j DROP

Если ничего не помогает

Обратитесь к профессионалам! Я серьезно. То, что описано здесь - это только верхушка айсберга. Помните, есть две стратегии защиты, которые должны использоваться вместе:

1) Наращивание/оптимизация вычислительных/сетевых ресурсов для обработки большего числа запросов;
2) Отделение нежелательного трафика от легального с целью его дальнейшей блокировки.

Таким образом, у Вас есть 3 причины попросить помощи со стороны:
1) У Вас недостаточно полосы пропускания или же вычислительных ресурсов для отделения нежелательного трафика от легального;
2) Атака сложная, и нежелательные пакеты не отличаются или почти не отличаются от легальных. Профессионалы используют более продвинутые методы фильтрации, а иногда дорогостоящее специализированное оборудование и ПО.

И наконец,

syn-flood атака - практика

Alexander Antipov

Некоторые провайдеры (и чем дальше, тем больше таких появляется) фильтруют трафик своих клиентов на предмет подделки адреса отправителя. Есть большая вероятность, что возможнось спуфинга ограничивается подсетью класса C. Кроме того, хост, адрес которого указывается в запросе на подключение, не должен реагировать на ответы сервера - проще всего выбрать адрес, на котором нет машины. При практической реализации, особенно создавая универсальный инструмент для координированной атаки, нужно учитывать эти две особенности, и проводить атаку только со своей подсети и с тех адресов, которые не отвечают. Еще одна проблема - для проведения атаки необходимо иметь администраторские привелегии.

Проблемы, не зависящие от атакующего.

Программная реализация.

Для реализации подходит как unix, так и windows-платформы. Программа должна запускаться с правами root и администратора соответственно. Под unix много готовых реализаций, например, synk4.c (искать поисковиками). Специализированные для координированых DDoS-атак реализации найти сложнее, но при минимальных навыках программирования можно доработать существующие или создать свои.

Кроме стандартных сырых сокетов, D0minat0r из Nerf нашел очень красивый способ реализации SYN flood под linux, на других юниксоподобных не тестировалось, на win не работает. Linux позволяет root"у биндить сокет к любому адресу, в т.ч. не принадлежащему локальному хосту. После этого можно вызывать connect() для этого сокета, и локальный хост пошлет SYN-пакет от адреса, к которому прибинжен сокет. Если сокет был в неблокирующем режиме, то сразу после connect() можно вызывать close(), и повторять операцию.

Реализации под windows встречаются реже, из-за расхожего мифа о невозможности генерации сырых пакетов в этой OS. На самом деле, win98 поддерживает сырые сокеты уровня до заголовка IP, а win2k и XP - и заголовок тоже (опция IP_HDRINCL), т.е. реализация атаки под win2k и XP отличается от юниксовской лишь несколькими строчками. Готовая реализация от меня, проверенная на win2k, лежала одно время на www.nerf.ru, но после смены хостинга, моего ухода из этой группы и форматцевта потерялась. Если у кого-то сохранилась - свяжитесь, плиз, выложу.

Механизмы защиты OS от SYN-flood.

a) Стандартный таумаут. Полуоткрытые соединения по прошествии некоторого времени выбрасываются из буфера. При истощении буфера запросы клиентов на подключение будут проходить с вероятностью C1/C2, где C1 - количество SYN-пакетов от клиента, C2 - количество SYN-пакетов от всех остальных (включая атакующего). Даже при нагрузке на канал атакующего в 6 пакетов в секунду C1/C2 - примерно 1/100, т.е. служба выведена из строя на 99%.

б) Безлимитный буфер полуоткрытых соединений. При нагрузке на канал атакующего 100 Mb/сек и таймауту около минуты очередь полуоткрытых соединений будет занимать примерно 1 Gb памяти, что для крупных серверов не смертельно. Побочный эффект: атакуемый сервер отвечает трафиком, в 3 раза большим, чем трафик атакующего (говорят, что происходит DDoS с умножением в 4 раза), что может привести к истощению пропускной способности канала. Однако, при невозможности истощить ширину канала, защита от атаки будет абсолютной, ни одно клиентское соединение не будет отвергнуто.

в) Очистка наиболее старых полуоткрытых соединений. При переполнении буфера из него удаляется самое старое полуоткрытое соединение. Побочный эффект: если при атаке буфер заполняется за время t, то клиент не сможет подключиться во время атаки, если время подтверждения соединения больше t - его запрос тоже будет выброшен. Например, для нагрузки канала атакующего 4 Мбит/сек и длины буфера 512 (рекомендуемое значение для Win2K) время t - около 50 msec, что гарантированно отбросит все попытки подключения к серверу с диалапа и многие - с выделенных линий. Увеличивая размер буфера, защиту можно свести к предыдущему варианту.

г) SYN COOKIE. После истощения буфера информация, которая не помещается в буфер, отсылается клиенту, который якобы запросил ее. Если клиент - настоящий, то он возвращает информацию обратно, если поддельный - она теряется, причем механизм реализован в рамках RFC по TCP, т.е. его поддерживают и клиенты, не знакомые с этой технологией. Операционная система c SYN COOKIE, независимо от размера буфера полуоткрытых соединений, совершенно неуязвима для SYN-flood атак. Побочный эффект: запрет "больших окон".

Резюме: SYN-flood атака морально устарела, и сегодня может использоваться в лучшем случае в качестве обычной flood-атаки на превышение пропускной способности канала.

Неужели ты думаешь, что знаешь все о DoS? Тогда читай!

Denial-of-service (DoS), атаки отказа от обслуживания, стали опаснее и легче. DoS это разновидность
сетевых атак (от червей до SYN flooding), цель которых сделать сервер недоступным для пользователей. ‘Distributed Reflection’ это новый вид DoS атак с использованием SYN flood"а. Его особенность в том, что на атакуемый сервер не посылаются миллионы SYN пакетов, они посылаются на router"ы или сервера и ответ приходит целевому серверу. А
роутеров существует миллионы!

Чтобы понять как все это работает и почему это так важно
давайте кое-что вспомним... Подтверждение TCP соединения происходит посредствам обмена тремя пакетами между двумя
компьютерами, так называемое рукопожатие. Вот примерная схема:

SYN клиент (web браузер, ftp клиент, etc.) входит в связь с сервером, посылая ему SYN пакет.
SYN/ACK: Когда запрос о соединении(SYN пакет) получен на открытом порту сервера, тот подтверждает соединение посылая клиенту SYN/ACK пакет.
ACK: Когда клиент получает подтверждение сервера SYN/ACK пакет для ожидаемой связи, то отвечает ACK пакетом.

Что происходит?

Традиционные "SYN flooding DoS" атаки работают по двум принципам:

"one-on-one" одна машина отсылает достаточное количество SYN пакетов чтобы заблокировать доступ к серверу.
"many-on-one" множество программ зомби,
установленых на разных серверах, атакуют целевую машину SYN пакетами.

С использованием "reflection SYN flooding" посылаются пакеты,
но с исходным IP адресом, указывающим на целевую машину. TCP соединение с использованием этих трех пакетов требует, чтобы любая TCP служба, которая получает SYN пакет, ответила SYN/ACK пакетом. Сервер или router, которые получают эти поддельные SYN пакеты, посылают SYN/ACK ответы на машину, указанную SYN пакетами с исходным адресом
IP. Основной протокол Интернета и инфраструктура
сети используются сами против себя!

В деталях

Любая TCP связь с сервером общего назначения может использоваться, чтобы "отразить" SYN пакеты. Вот
короткий список наиболее популярных TCP портов:
22 (Secure Shell), 23 (Telnet), 53 (DNS) и 80 (HTTP/web). И фактически router"ы всего Интернета подтвердят TCP связь на
179 порту. Давайте оценим потенциал этой атаки:

Она использует фундаментальный Интернет протокол коммуникаций;
Машин, которые используют этот протокол, существует миллионы;
чрезвычайно просто организовать атаку ‘SYN packet
reflectors’.

Довольно легко может быть построен список,
в котором будут перечислены router’ы и
сервера, отвечающие на SYN пакеты. Имея
большой список SYN "отражателей", каждый
хакер может распределить поддельные SYN
пакеты равномерно через весь набор
роутеров/серверов в списке. Ни один из невинных "отражателей" не испытает
существенной сетевой нагрузки. Роутеры вообще не сохраняют отчеты про пакеты с запросами на
предварительное соединение, это делает
отслеживание нападения чрезвычайно трудным.

"Отражатели"(роутеры и сервера) отправят в три или четыре раза большее количество SYN/ACK пакетов, чем число SYN пакетов которые они
получат. TCP соединение, которое получает команду
SYN, ожидает ACK ответ от машины на которую послало
SYN/ACK пакет, поэтому компьютер посылается еще несколько SYN/ACK ответов через несколько минут. Эта особенность TCP протокола по существу умножает число злонамеренных SYN/ACK пакетов, посылаемых целевой машине на три или четыре. Это также означает, что flood SYN/ACK
пакеты продолжат атаковать целевой сервер в течение минуты или
двух даже после того, как нападавший отозвал нападение.

Также по теме

Часто скачивают с Windows Media Player

Что лучше Android, Windows или iOS

Как управлять курсором с клавиатуры в Windows

Мр Лц Внуково пришло заказное письмо: что это такое

Настройка интернета и Wi-Fi сети Атлант Телеком