DOS攻击原理以及常见方法介绍

已经有很多介绍DOS（Denial of Service，即拒绝服务）攻击的文章，但是，多数人还是不知道DOS到底是什么，它到底是怎么实现的。本文主要介绍DOS的机理和常见的实施方法。因前段时间仔细了解了TCP/IP协议以及RFC文档，有点心得。同时，文中有部分内容参考了Shaft的文章翻译而得。要想了解DOS攻击得实现机理，必须对TCP有一定的了解。

　　1、什么是DOS攻击

　　DOS：即Denial Of Service，拒绝服务的缩写，可不能认为是微软的dos操作系统了。好象在5·1的时候闹过这样的笑话。拒绝服务，就相当于必胜客在客满的时候不再让人进去一样，呵呵，你想吃馅饼，就必须在门口等吧。DOS攻击即让目标机器停止提供服务或资源访问。

　　2、有关TCP协议的东西

　　TCP（transmission control protocol，传输控制协议），是用来在不可*的因特网上提供可*的、端到端的字节流通讯协议，在RFC793中有正式定义，还有一些解决错误的东西在RFC 1122中有记录，RFC 1323则有TCP的功能扩展。我们常见到的TCP/IP协议中，IP层不保证将数据报正确传送到目的地，TCP则从本地机器接受用户的数据流，将其分成不超过64K字节的数据片段，将每个数据片段作为单独的IP数据包发送出去，最后在目的地机器中再组合成完整的字节流，TCP协议必须保证可*性。发送和接收方的TCP传输以数据段的形式交换数据，一个数据段包括一个固定的20字节，加上可选部分，后面再跟上数据，TCP协议从发送方传送一个数据段的时候，还要启动计时器，当数据段到达目的地后，接收方还要发送回一个数据段，其中有一个确认序号，它等于希望收到的下一个数据段的顺序号，如果计时器在确认信息到达前超时了，发送方会重新发送这个数据段。

　　上面，我们总体上了解一点TCP协议，重要的是要熟悉TCP的数据头（header）。因为数据流的传输最重要的就是header里面的东西，至于发送的数据，只是header附带上的。客户端和服务端的服务响应就是同header里面的数据相关，两端的信息交流和交换是根据header中的内容实施的，因此，要实现DOS，就必须对header中的内容非常熟悉。

　　下面是TCP数据段头格式。RFC793中的
　　（请大家注意网页显示空格使下面的格式错位了）

　　0 1 2 3
　　0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 1
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Source Port | Destination Port |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Sequence Number |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Acknowledgment Number |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Data | |U|A|P|R|S|F| |
　　| Offset| Reserved |R|C|S|S|Y|I| Window |
　　| | |G|K|H|T|N|N| |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Checksum | Urgent Pointer |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| Options | Padding |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+
　　| data |
　　+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+

　　TCP Header Format

　　Source Port和 Destination Port :是本地端口和目标端口
　　Sequence Number 和 Acknowledgment Number ：是顺序号和确认号，确认号是希望接收的字节号。这都是32位的，在TCP流中，每个数据字节都被编号。
　　Data offset :表明TCP头包含多少个32位字，用来确定头的长度，因为头中可选字段长度是不定的。
　　Reserved : 保留的6位，现在没用，都是0

　　接下来是6个1位的标志，这是两个计算机数据交流的信息标志。接收和发送断根据这些标志来确定信息流的种类。下面是一些介绍：
　　URG：（Urgent Pointer field significant）紧急指针。用到的时候值为1，用来处理避免TCP数据流中断
　　ACK：（Acknowledgment field significant）置1时表示确认号（Acknowledgment Number）为合法，为0的时候表示数据段不包含确认信息，确认号被忽略。
　　PSH：（Push Function），PUSH标志的数据，置1时请求的数据段在接收方得到后就可直接送到应用程序，而不必等到缓冲区满时才传送。
　　RST：（Reset the connection）用于复位因某种原因引起出现的错误连接，也用来拒绝非法数据和请求。如果接收到RST位时候，通常发生了某些错误。
　　SYN：（Synchronize sequence numbers）用来建立连接，在连接请求中，SYN=1，ACK=0，连接响应时，SYN=1，ACK=1。即，SYN和ACK来区分Connection Request和Connection Accepted。
　　FIN：（No more data from sender）用来释放连接，表明发送方已经没有数据发送了。

　　知道这重要的6个指示标志后，我们继续来。

　　16位的WINDOW字段：表示确认了字节后还可以发送多少字节。可以为0，表示已经收到包括确认号减1（即已发送所有数据）在内的所有数据段。
　　接下来是16位的Checksum字段，用来确保可*性的。
　　16位的Urgent Pointer，和下面的字段我们这里不解释了。不然太多了。呵呵，偷懒啊。

　　我们进入比较重要的一部分：TCP连接握手过程。这个过程简单地分为三步。

　　在没有连接中，接受方（我们针对服务器），服务器处于LISTEN状态，等待其他机器发送连接请求。

　　第一步：客户端发送一个带SYN位的请求，向服务器表示需要连接，比如发送包假设请求序号为10，那么则为：SYN=10，ACK=0，然后等待服务器的响应。

　　第二步：服务器接收到这样的请求后，查看是否在LISTEN的是指定的端口，不然，就发送RST=1应答，拒绝建立连接。如果接收连接，那么服务器发送确认，SYN为服务器的一个内码，假设为100，ACK位则是客户端的请求序号加1，本例中发送的数据是：SYN=100，ACK=11，用这样的数据发送给客户端。向客户端表示，服务器连接已经准备好了，等待客户端的确认

　　这时客户端接收到消息后，分析得到的信息，准备发送确认连接信号到服务器

　　第三步：客户端发送确认建立连接的消息给服务器。确认信息的SYN位是服务器发送的ACK位，ACK位是服务器发送的SYN位加1。即：SYN=11，ACK=101。

　　这时，连接已经建立起来了。然后发送数据，。这是一个基本的请求和连接过程。需要注意的是这些标志位的关系，比如SYN、ACK。

　　3、服务器的缓冲区队列（Backlog Queue）

　　服务器不会在每次接收到SYN请求就立刻同客户端建立连接，而是为连接请求分配内存空间，建立会话，并放到一个等待队列中。如果，这个等待的队列已经满了，那么，服务器就不在为新的连接分配任何东西，直接丢弃新的请求。如果到了这样的地步，服务器就是拒绝服务了。
　　如果服务器接收到一个RST位信息，那么就认为这是一个有错误的数据段，会根据客户端IP，把这样的连接在缓冲区队列中清除掉。这对IP欺骗有影响，也能被利用来做DOS攻击。

　　上面的介绍，我们了解TCP协议，以及连接过程。要对SERVER实施拒绝服务攻击，实质上的方式就是有两个：
　　
　　一:迫使服务器的缓冲区满，不接收新的请求。
　　
　　二:使用IP欺骗，迫使服务器把合法用户的连接复位，影响合法用户的连接
　　
　　这就是DOS攻击实施的基本思想。具体实现有这样的方法：
　　
　　1、SYN FLOOD
　　
　　利用服务器的连接缓冲区（Backlog Queue），利用特殊的程序，设置TCP的Header，向服务器端不断地成倍发送只有SYN标志的TCP连接请求。当服务器接收的时候，都认为是没有建立起来的连接请求，于是为这些请求建立会话，排到缓冲区队列中。
　　
　　如果你的SYN请求超过了服务器能容纳的限度，缓冲区队列满，那么服务器就不再接收新的请求了。其他合法用户的连接都被拒绝掉。可以持续你的SYN请求发送，直到缓冲区中都是你的只有SYN标记的请求。
　　
　　现在有很多实施SYN FLOOD的工具，呵呵，自己找去吧。
　　
　　2、IP欺骗DOS攻击

　　这种攻击利用RST位来实现。假设现在有一个合法用户(1.1.1.1)已经同服务器建立了正常的连接，攻击者构造攻击的TCP数据，伪装自己的IP为1.1.1.1，并向服务器发送一个带有RST位的TCP数据段。服务器接收到这样的数据后，认为从1.1.1.1发送的连接有错误，就会清空缓冲区中建立好的连接。这时，如果合法用户1.1.1.1再发送合法数据，服务器就已经没有这样的连接了，该用户就必须从新开始建立连接。
　　
　　攻击时，伪造大量的IP地址，向目标发送RST数据，使服务器不对合法用户服务。
　　
　　3、带宽DOS攻击
　　
　　如果你的连接带宽足够大而服务器又不是很大，你可以发送请求，来消耗服务器的缓冲区消耗服务器的带宽。这种攻击就是人多力量大了，配合上SYN一起实施DOS，威力巨大。不过是初级DOS攻击。呵呵。Ping白宫？？你发疯了啊！
　　
　　4、自身消耗的DOS攻击
　　
　　这是一种老式的攻击手法。说老式，是因为老式的系统有这样的自身BUG。比如Win95 (winsock v1), Cisco IOS v.10.x, 和其他过时的系统。
　　
　　这种DOS攻击就是把请求客户端IP和端口弄成主机的IP端口相同，发送给主机。使得主机给自己发送TCP请求和连接。这种主机的漏洞会很快把资源消耗光。直接导致当机。这中伪装对一些身份认证系统还是威胁巨大的。
　　
　　上面这些实施DOS攻击的手段最主要的就是构造需要的TCP数据，充分利用TCP协议。这些攻击方法都是建立在TCP基础上的。还有其他的DOS攻击手段。
　　
　　5、塞满服务器的硬盘
　　
　　通常，如果服务器可以没有限制地执行写操作，那么都能成为塞满硬盘造成DOS攻击的途径，比如：
　　
　　发送垃圾邮件。一般公司的服务器可能把邮件服务器和WEB服务器都放在一起。破坏者可以发送大量的垃圾邮件，这些邮件可能都塞在一个邮件队列中或者就是坏邮件队列中，直到邮箱被撑破或者把硬盘塞满。
　　
　　让日志记录满。入侵者可以构造大量的错误信息发送出来，服务器记录这些错误，可能就造成日志文件非常庞大，甚至会塞满硬盘。同时会让管理员痛苦地面对大量的日志，甚至就不能发现入侵者真正的入侵途径。
　　
　　向匿名FTP塞垃圾文件。这样也可以塞满硬盘空间。
　　
　　6、合理利用策略
　　
　　一般服务器都有关于帐户锁定的安全策略，比如，某个帐户连续3次登陆失败，那么这个帐号将被锁定。这点也可以被破坏者利用，他们伪装一个帐号去错误登陆，这样使得这个帐号被锁定，而正常的合法用户就不能使用这个帐号去登陆系统了。