详细讲解何为 DDos 及防御

本文作者：舒肤佳

    0x00 / 多年运维，不敌攻击

    从05年开始做运维到现在也有13年了，干过论坛，电商，游戏，金融，直播这些业务的运维，活很杂，什么WebServer，Database，Netfilter，Docker，Xen，KVM，OpenVZ，Ceph，iSCSI，DNS， 负载均衡等等。
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    那么多年做运维以来，最让人觉得棘手和绝望的便是DDoS攻击了，每天晚上睡觉后，都怕接到电话说服务器被DDoS了。

    至于为什么那么恐怖，我想做过运维的人或者被攻击过的企业都应该非常明白，那是一种怎样的体验。
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    0x01 / 噩梦初醒，惶惶不可终日

    第一次和DDoS攻击打交道，那是06年的冬天，第一份工作是为一家网络广告联盟公司做服务器运维。

    基本上每天的任务就是看下服务器的硬盘I/O负载，数据库负载，还有是否有错误日志，很平常。
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    直到06年冬季的某天，公司托管在浙江绍兴电信机房的那台Dell PowerEdge 1850服务器突然无法访问，WEB和SSH都无法访问。

    老板那个急啊，客服那个急啊，真的是可以说热锅上的蚂蚁，坐立不安。
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    要知道对于一个广告联盟来说，服务器瘫痪了，站长的收入突然没了，广告主的流量突然没了，这意味着站长和广告主会流失。

    于是乎，联系了绍兴电信的网维，得知服务器当时遭受了大流量的DDoS攻击，攻击规模在2Gbps左右，电信的网维为了保护机柜内其他客户服务器正常运行，封了我们服务器的外网IP地址。

    为了不影响业务，最后找绍兴电信付费做的DDoS防御服务，虽然最后服务恢复了，但是服务器的网络延迟也增加了，因为DDoS攻击一直在持续。👵‍🩰🪝🥲👍

    从那次事件后，公司所有人谈DDoS色变。

   0x02/ 挥金如土，只为续命
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    15年，视频直播爆发式地发展，全民网红，进入这家公司就职半年后，公司融资2000多万，对于视频直播行业可能不多，但是对于整个公司来说已经是走向成功的第一步了。

    随着公司快速的发展，直播平台的流水和日活每天都在增长，漂亮的小姐姐也越来越多。

    正当大家士气十足甚至都在幻想上市的时候，没过多久，公司就遭到了重挫。

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    16年9月15号，那天正是中秋节，晚上应该是全家一起吃月饼赏月的时候，可是一起蓄谋已久的DDoS攻击，让大家在公司里度过了极为煎熬的中秋漫漫长夜。

    当晚6点，刚吃完晚饭，准备和家人一起去公园赏月，还没动身，就接到公司电话，要求赶到公司处理突发情况。
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    赶到公司时，运维同事说平台的登陆系统服务器和主播打赏系统服务器被大规模DDoS攻击，由于攻击规模较大，CDN服务商直接将域名做了回源处理，大量的攻击流量涌入源服务器，IDC机房直接将被攻击的IP地址做了封堵处理。

    询问了IDC接入服务商本次的DDoS攻击规模，得知入向的DDoS攻击流量高达200Gbps+

    IDC接入服务商表示机房总接入带宽是200Gbps，这次攻击直接将机房出口打满，为了不影响其他用户，只能将被攻击的IP地址做封堵处理。👵‍🪖🪣💀👆

    由于本次DDoS攻击规模超过了IDC服务商的接入带宽，IDC服务商没有能力防御，于是求助于云服务商。

    最后云服务商给出的高防IP报价非常之高，按天计算，300G防御的每天费用为2.5万元，按月费用为37万元，如果攻击超出300G，费用还需要支付额外防御费用。
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    但是公司业务处于瘫痪状态，为了尽快恢复业务，公司开通了按天的DDoS防御服务，在预存10万的防御费用后，当晚8点，DDoS防御服务开通。

    防御开通后，经过云服务商的DDoS清洗服务，攻击流量被拦截，平台暂时恢复了正常，经过一晚上的观察和沟通，最终防御了这次DDoS攻击。

    此后我们遭受了更大规模的DDoS攻击，每天黑客都会发起数小时的攻击，这使得我们按天支付DDoS防御费用非常不划算，最终公司购买了37万每月的DDoS保底防御服务。
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    这次案例告诉我们，有钱真的是可以为所欲为。

    0x03/ 这世上有很多悲哀，仅仅是因为没钱
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    曾经在猫眼社区上看到一篇帖子，让我感触很深，那帖子标题叫做《我的老婆没钱治病，死了》

    当人处于真正的底层时，连选择继续生存的资格都没有，谈什么机会去创造奇迹。

    创业公司不也是如此吗？大量的创业公司在遭遇DDoS攻击的时候如同生病，来的那么突然，那么措手不及，但有多少创业公司能那么轻松的负担每月高达数十万的DDoS防御费用呢？
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    有多少人怀着创业梦想，创造奇迹，想改变行业，但是遇到DDoS攻击，连选择继续生存的资格都没有，这不是很可悲的事情吗？

    因为DDoS防御成本太高，加上对DDoS攻击的不了解，往往会出现病急乱投医。
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    这是非常可怕的，犹如患了重病，而三甲医院费用极高，而选择那些号称能根治但并不靠谱的私人和莆田系医院，最后往往因为错误的治疗和时间上的拖延导致病重，最后人财两空。

    0x04/ 细说DDoS攻击

    下面进入正题，说一下我遇到的各种DDoS攻击类型和一些缓解手段，还有防止李鬼，骗子，垃圾高防服务商的一些经验，以及教大家如何分辨高防服务的真假和水分。👴‎🧦💉✍

    ① SYN Flood攻击和防御方式

    老生常谈的一种DDoS攻击类型，从早期的利用TCP三次握手原理，伪造的IP源，以小博大，难以追踪，堪称经典的攻击类型。

👈🏝🥚🈷🦊‎    大量的伪造源的SYN攻击包进入服务器后，系统会产生大量的SYN_RECV状态，最后耗尽系统的SYN Backlog，导致服务器无法处理后续的TCP请求，导致服务器瘫痪。


    就和上面的图片一样，服务器资源被耗尽，用户无法和服务器建立连接，攻击者目的达到。
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    那如何防御SYN Flood攻击呢(其实是缓解，提高一下系统的处理能力，但是只限于小攻击)？

    方式1：软件防火墙和系统参数优化 (适用于SYN Flood攻击流量小于服务器接入带宽，并且服务器性能足够)

    【Windows系统: 可以修改注册表来提高SYN数据包的处理能力】
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    进入注册表的[HKEY_LOCAL_MACHINESYSTEMCurrentControlSetServicesTcpipParameters]项目
   
    1. 启用syn攻击防护模式 （可以显著提高Windows的SYN处理能力）
    SynAttackProtect=2 [dword]
👍🚘🍟☪🦌‍    2. 加大TCP半开连接数的队列数量
    TcpMaxHalfOpen=10000 [dword]
    3. 启用动态Backlog队列长度
    EnableDynamicBacklog=1 [dword]
   
🖐🚘🎂🉑🐒‎    通过修改这三处注册表信息可以防止一些小规模并且较为简单的SYN Flood攻击

    【Linux系统: 修改sysctl内核参数提高SYN数据包的处理能力】

    1. 开启SYN Cookies，当出现SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理

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    net.ipv4.tcp_syncookies = 1
    2. 增加SYN Backlog队列长度
    net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 65535
   
    3. iptables限制SYN频率，每秒钟只允许每个源IP发起2个SYN数据包，超出则丢弃
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    iptables -N syn-flood
    iptables -A INPUT -p tcp --syn -j syn-flood
    iptables -A syn-flood  -p tcp -m limit --limit 2/s --limit-burst 50 -j RETURN
    iptables -A syn-flood -j DROP
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    方式2: 购买专业的DDoS云清洗和云防御服务 (适用于SYN Flood攻击流量较大，强度较高的场景)

    购买专业的DDoS云清洗服务之前可以咨询一下服务商采用的SYN Flood防御算法和模式，这个非常重要，SYN Flood防御算法和模式对于不同业务产生的影响是完全不同的。

✍🚘🥩🈷🐟‏    错误的SYN Flood防御算法和模式虽然可以防御SYN Flood攻击，但是也会导致业务无法正常访问。

    常见的SYN Flood防御算法有:

    • SYN Cookies
🖐🗺🦀♏🐉‏    • SYN Proxy
    • SYN Reset
    • SYN SafeGuard
   
    如果你咨询的高防服务商无法回答或者不专业的话，基本都是代理商和一些骗子。

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    以上都是我做运维和各种DDoS防护服务商接触后总结的关于SYN Flood防御的经验，上述的算法都有缺点，所以需要根据业务选择合适的SYN Flood防御算法。

    DDoS防御服务和其他网络安全防御服务不一样，由于DDoS攻击大小一切由服务商说了算。用户无法核实DDoS攻击的实际大小，导致了这个行业鱼龙混杂，以次充好的占据95%以上。后面会重点教会大家如何辨识真假高防！
    👳‏👗🛋😰🤝
    ② (ACK RST PSH FIN) Flood攻击和防御方式

    ACK Flood / RST Flood / PSH Flood / FIN Flood 这类攻击本质上不如SYN Flood危害那么大，但是也足够轻松的导致服务器瘫痪。

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    如上图，这类攻击虽然不会导致服务器系统中出现大量的SYN_RECV，但是会出现服务器向伪造源IP发送大量的RST报文。

    举个例子：

    如果你的服务器接入带宽有1Gbps，并假设服务器OS的PPS处理能力达到1.4Mpps，并且OS设计非常牛逼，没有导致大量的中断和锁的开销为前提。👵‍🧣🧲🥰✍

    那么你遭受500Mbps的ACK Flood攻击时，你的服务器也会出现上行带宽用到500Mbps左右。

    这可非常不划算，而且正常情况下，服务器OS根本没办法处理大量的ACK Flood攻击。

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    所以针对这种攻击，我建议直接上DDoS云清洗和云防御服务，没必要调整系统，因为没什么意义。

    ③ UDP Flood攻击和防御方式

    UDP Flood攻击目前来说越来越普遍，得益于各种软件设计缺陷和UDP协议的无连接特性，这让UDP Flood攻击非常容易发起，并且可以得到数十倍数千倍的攻击放大。👨‍🎨‏🩰🛋😷👆

    我简单做了一张图，大家可以看下UDP放大攻击的原理


    对于网站业务来说，是用不到UDP协议的，所以防御这种攻击只需要拥有足够大的接入带宽(只要接入带宽比DDoS攻击更大)，你只需要一条ACL策略丢弃UDP协议便可以防御这种攻击。
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    但是对于游戏业务和视频直播业务来说，那就是噩梦了，因为很大一部分的游戏和视频直播业务都是基于UDP协议开发的。

    因为UDP协议的传输速度和效率比TCP协议更高，延迟也更低，这是UDP的优点，但是也是导致UDP攻击极难防御的关键原因。

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    恰好我之前在的公司是做视频直播的，在这方面和DDoS防护服务商接触的蛮多，我可以非常负责的说，目前国内能给基于UDP协议的业务防御这种UDP攻击的DDoS防护服务商不超过5家。

    为什么那么难？

    因为UDP数据到了防火墙上的时候，防火墙是不知道这个UDP数据包是好的还是坏的，也没办法通过一些类似TCP攻击的防御算法来做源的可信认证。

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    不过也不是完全没办法解决，之前的视频直播公司是采用了云服务商提供的端云联动方式做的UDP Flood攻击防御，效果非常理想。

    但是能做这种端云联动的防御算法的服务商没几家，因为大部分DDoS云清洗和云防御服务商都是买的硬件防火墙，没有实质性的研发能力和技术实力来驱动这种端云联动的防御算法。而只有真正拥有完全自研DDoS防御算法能力的服务商才可以做到这点。
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    所以遇到UDP攻击，恰好你是用UDP协议承载业务的，别想多，准备好钱(每个月至少10万起步了)，然后找一家非常专业的DDoS云清洗服务商给你做保护吧。

    ④ DNS Query攻击和防御方式

    DNS Query攻击是我从业10多年来，最具备威胁的攻击方式，普遍存在于棋牌游戏，私服，菠菜，AV等暴利，竞争不是你死就是我活的行业。

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    虽然我没遇到过，但是没吃过猪肉，也见过猪跑。

    攻击的原理示意图如下：

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    这种攻击最大的威胁便是，通过随机构造并查询被攻击域名的二级域名，绕过递归DNS服务器的解析记录缓存，各地区地市的递归DNS服务器向权威DNS服务器发起大量的DNS查询请求，如果被攻击域名所在的权威DNS服务器性能和带宽无法支撑查询所需要的带宽，那么就会直接瘫痪，并影响这个权威DNS服务器上的其他域名。

    所以防御这种DNS Query攻击，不但难度极大，而且成本极高，并且还不一定是100%防御。
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    尤其是递归DNS服务器压力过大的时候，运营商可以直接封禁被攻击的域名，就算权威DNS服务器能够支撑，此时你的域名还是无法解析，等于说服务瘫痪。

    怎么防御？

    这种只能找专业的DNS服务商和运营商配合来做，否则都是无效的，费用也应该是天价了。
🖐🗽🍒📵🐂‍
    ⑤ HTTP(s) Flood攻击(CC攻击)和防御方式

    HTTP(s) Flood攻击和SYN Flood攻击一样非常棘手，但是也非常经典，攻击效果非常显著，而防御难度却比SYN Flood攻击高出几个数量级！

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    攻击发起看似非常简单，实则暗藏玄机！

    HTTP(s) Flood攻击早在08年的时候，防御还是较为简单的，因为浏览器单一(大部分都是IE浏览器)，通常硬件防火墙会采用JS-Redirect算法来做CC防御，效果非常显著，但是99%的DDoS硬件防火墙是不支持HTTPS场景防御的。

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    到了12年移动互联网高度发达的时候，传统的硬件防火墙对于CC攻击的防御早已力不从心(根本防不住)，各种浏览器百花齐放，PC端的360浏览器，Chrome，FireFox，IE，手机端的UC浏览器，QQ浏览器，Chrome，Firefox浏览器等。

    同时攻击软件也日新月异，各种攻击模式，很大一部分的攻击软件甚至都可以完全模拟用户行为，使用headless浏览器攻击网站，真真假假很难分辨。

    针对CC攻击的防御，也是分攻击规模的。

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    如果攻击规模不大的，可以考虑将被攻击的页面静态化，避开数据库查询，和动态语言。

    如果攻击规模巨大，每秒QPS高达数万以上的CC攻击，有两种办法。

🛑🥚🆘🐯‎    方法1: 购买大量的服务器和带宽，以及专业的硬件负载均衡设备做负载均衡，将WEB服务器和数据库服务器做成集群和高可用架构，这样可以极大的提高CC攻击的防御能力。但是这个成本可能会很高。

    方法2: 购买专业的DDoS云清洗和云防御服务商的服务，专业的事情交给专业的人去做。

    这里我友情提示一下，CC攻击防御难度很高，建议让防御服务商免费提供1-3天的防御试用，如果三天期间防御效果不满意可以换一家，而不至于被骗。👳‌👓🔒👻👀

    ⑥ 慢请求攻击和防御方式

    慢请求攻击是这几年新兴的攻击方式，通过大量的肉鸡发起大量的请求，每个肉鸡每秒只请求1次，大量肉鸡会导致服务器遭受大量的攻击请求，但每个源IP看着却没有异常行为。

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    慢请求型的CC攻击危害较大，但是发起的难度和成本也会高一些，通常攻击者为了利用有限的肉鸡打出较大的攻击，通常会将单个肉鸡的每秒查询速度设定到较大的值，例如每秒5到10次，这种攻击方式往往可以通过源IP频率限制等方式拦截，而慢请求型的CC攻击反其道而行，攻击者往往有足够多的肉鸡资源。

    例如攻击者有10万肉鸡在线量，那么每个肉鸡每秒只发起一次请求，10万个肉鸡也可以发起10万每秒的请求，这对于WEB服务器来说压力是巨大的，尤其是中小型企业，没有那么多预算去做Web集群和数据库集群，以及动态可伸缩的Web和MySQL，一旦面临这种慢连接和慢请求CC攻击，基本上都会直接出现数据库过载瘫痪，Web服务器瘫痪。

    慢请求攻击示意图:
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    防御方式：

    方案1：主要是扩展后端业务服务器规模来死扛这种攻击，成本极高，但是能解决。👵‏🎒🩺🥰👍

    A. 部署数据库集群，支持横向扩展，应对超大的CC攻击带来的数据库查询压力。
    B. 部署WEB服务器集群，支持横向扩展，对应超大CC攻击带来的CPU和内存以及内核连接数瓶颈压力。
    C. 业务熔断机制和算法，需要自行研发业务熔断保护算法，在遭受超大攻击的时候能够对业务进行熔断和降级保护，防止所有业务全线崩溃。

👎🌕🍒🆒🪶‌    方案2：寻找专业的云安全服务提供商，解决这种攻击。

    ⑦ 脉冲型攻击和防御方式

    还有一种攻击我们叫做脉冲型的攻击，啥叫脉冲型，就是攻击流量不持续，每秒发动数次，并且可以及时停止，及时发起。
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    这种攻击的危害非常巨大，基本上所有防御服务商都不愿意防御这种攻击，原因我下面会详细讲解。

    先放一张之前看到的脉冲型DDoS攻击的PPS图：

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    这种攻击可以在短时间内发起多次DDoS攻击，并且快速停止，快速打击，这对于很多云安全防御服务商来说就是噩梦。

    为啥那么说呢？我们先来梳理一下云安全服务商和IDC服务商的DDoS硬件防火墙的部署模式。

👏🌞🧊🅾🪰‏    模式A: 串联模式(In-line)


    串联模式部署的DDoS防御系统对于攻击流量检测和防御可以非常及时，通常可以在1秒左右检测到DDoS攻击并启用防御，最快的可以做到毫秒级别。

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    只要带宽足够，对付这种脉冲型DDoS攻击还是比较轻松，但是对于黑洞牵引检测来说是有威胁的，因为脉冲型攻击的快起快落会让采样准确率会下降，非常容易出现不能及时封堵这种DDoS攻击，如果瞬间攻击流量超过IDC出口，但黑洞牵引系统没有如此高效的检测，就会出现服务断断续续，影响整个IDC出口下的服务。

    模式B: 旁路模式(Out-of-path)


💪⛄🍍🚭🐠‏    旁路部署模式需要由DDoS清洗设备和DDoS检测设备组成，通常90%的云安全服务商和IDC机房是采用旁路部署模式，这种部署需要DDoS检测设备检测到DDoS攻击后才可以将被攻击IP地址的路由牵引到DDoS清洗设备上。

    通常DDoS检测设备大都采用采样方式检测，而不是全量检测，采样检测的效率较低，响应时间会比较高，通常需要攻击持续一段时间，而脉冲型DDoS攻击每次持续时间可能就数秒，这种情况下，旁路部署的防御服务基本会失效，需要防御服务商手工牵引到DDoS清洗设备上进行流量清洗。

    脉冲型攻击还可以实现Bypass Mitigation的攻击方式，足量的肉鸡和足够快的脉冲攻击频率，只需要100G-200G的攻击流量即可瘫痪T级别的防御，并且防御难度极高，对于DDoS清洗设备的压力和可靠性要求巨大。

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    防御脉冲型攻击确实没办法自己解决，只能依靠专业的云安全服务商解决，并且是有足够强大的研发能力和技术支撑能力的。

    ⑧ 混合矢量(Multi-Vector)攻击和防御方式
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    其实也不用那么高大上的叫混合矢量攻击，接地气的名字叫做混合DDoS攻击，这种DDoS攻击通常只存在于利润巨大，竞争巨大，并且有着血海深仇对手的攻击。

    这种攻击通常会利用所有可利用的攻击方式来攻击目标，初期的目的是让DDoS硬件防火墙处理不过来，但现在的DDoS硬件防火墙根本不在怕的(除非这家ddos防火墙的代码和业务逻辑有问题)，唯一要担心的是你防御算法能否精细的过滤掉这些恶意流量，否则多种攻击方式混合，但凡漏了一些攻击流量进入后端服务器，那就是灾难性的。

    关于这种攻击的配图，也没什么好的配图，所以我就随便来一张吧

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    由于篇幅有限，我就先写到这里，这篇文章我偏重对于DDoS攻击方式和危害性的科普，下篇文章来详细说明DDoS防御商的那些小算盘和防御方式，因为笔者今年和运营商打了蛮多交道，也了解了一些DDoS防御商的做法和防御方式，下篇文章将会详细讲解！