syn flood攻击的基本原理及防御

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1、SYNFlood攻击的基本原理及防御第一部分SYNFlood的基本原理  SYNFlood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，从而使得被攻击方资源耗尽（CPU满负荷或内存不足）的攻击方式。  要明白这种攻击的基本原理，还是要从TCP连接建立的过程开始说起：大家都知道，TCP与UDP不同，它是基于连接的，也就是说：为了在服务端和客户端之间传送TCP数据，必须先建立一个虚拟电路，也就是TCP连接，建立

2、TCP连接的标准过程是这样的：首先，请求端（客户端）发送一个包含SYN标志的TCP报文，SYN即同步（Synchronize），同步报文会指明客户端使用的端口以及TCP连接的初始序号；第二步，服务器在收到客户端的SYN报文后，将返回一个SYN+ACK的报文，表示客户端的请求被接受，同时TCP序号被加一，ACK即确认（Acknowledgement）。第三步，客户端也返回一个确认报文ACK给服务器端，同样TCP序列号被加一，到此一个TCP连接完成。以上的连接过程在TCP协议中被称为三次握手（Thre

3、e-wayHandshake）。  问题就出在TCP连接的三次握手中，假设一个用户向服务器发送了SYN报文后突然死机或掉线，那么服务器在发出SYN+ACK应答报文后是无法收到客户端的ACK报文的（第三次握手无法完成），这种情况下服务器端一般会重试（再次发送SYN+ACK给客户端）并等待一段时间后丢弃这个未完成的连接，这段时间的长度我们称为SYNTimeout，一般来说这个时间是分钟的数量级（大约为30秒-2分钟）；一个用户出现异常导致服务器的一个线程等待1分钟并不是什么很大的问题，但如果有一个恶意

4、的攻击者大量模拟这种情况，服务器端将为了维护一个非常大的半连接列表而消耗非常多的资源----数以万计的半连接，即使是简单的保存并遍历也会消耗非常多的CPU时间和内存，何况还要不断对这个列表中的IP进行SYN+ACK的重试。实际上如果服务器的TCP/IP栈不够强大，最后的结果往往是堆栈溢出崩溃---即使服务器端的系统足够强大，服务器端也将忙于处理攻击者伪造的TCP连接请求而无暇理睬客户的正常请求（毕竟客户端的正常请求比率非常之小），此时从正常客户的角度看来，服务器失去响应，这种情况我们称作：服务器端

5、受到了SYNFlood攻击（SYN洪水攻击）。  从防御角度来说，有几种简单的解决方法，第一种是缩短SYNTimeout时间，由于SYNFlood攻击的效果取决于服务器上保持的SYN半连接数，这个值=SYN攻击的频度x  SYNTimeout，所以通过缩短从接收到SYN报文到确定这个报文无效并丢弃改连接的时间，例如设置为20秒以下（过低的SYNTimeout设置可能会影响客户的正常访问），可以成倍的降低服务器的负荷。    第二种方法是设置SYNCookie，就是给每一个请求连接的IP地址分配一个

6、Cookie，如果短时间内连续受到某个IP的重复SYN报文，就认定是受到了攻击，以后从这个IP地址来的包会被一概丢弃。    可是上述的两种方法只能对付比较原始的SYNFlood攻击，缩短SYNTimeout时间仅在对方攻击频度不高的情况下生效，SYNCookie更依赖于对方使用真实的IP地址，如果攻击者以数万/秒的速度发送SYN报文，同时利用SOCK_RAW随机改写IP报文中的源地址，以上的方法将毫无用武之地。                第二部份SYNFlooder源码解读      下面我

7、们来分析SYNFlooder的程序实现。首先，我们来看一下TCP报文的格式：  0        1        2        3        4        5        6    024680246802468024680246802468024    +-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+  

8、      ＩＰ首部      

9、    ＴＣＰ首部      

10、    ＴＣＰ数据段　　  

11、

12、+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+-+              图一TCP报文结构  如上图所示，一个TCP报文由三个部分构成：20字节的IP首部、20字节的TCP首部与不定长的数据段，（实际操作时可能会有可选的IP选项，这种情况下TCP首部向后顺延）由于我们只是发送一个SYN信号，并不传递任何数据，所以TCP数据段为空。TCP首部的数据结构为：    0