五、SYN攻擊防范技術(shù)

　　關(guān)于SYN攻擊防范技術(shù)，人們研究得比較早。歸納起來(lái)，主要有兩大類(lèi)，一類(lèi)是通過(guò)防火墻、路由器等過(guò)濾網(wǎng)關(guān)防護(hù)，另一類(lèi)是通過(guò)加固TCP/IP協(xié)議棧防范.但必須清楚的是，SYN攻擊不能完全被阻止，我們所做的是盡可能的減輕SYN攻擊的危害，除非將TCP協(xié)議重新設(shè)計(jì)。

　　1、過(guò)濾網(wǎng)關(guān)防護(hù)

　　這里，過(guò)濾網(wǎng)關(guān)主要指明防火墻，當(dāng)然路由器也能成為過(guò)濾網(wǎng)關(guān)。防火墻部署在不同網(wǎng)絡(luò)之間，防范外來(lái)非法攻擊和防止保密信息外泄，它處于客戶(hù)端和服務(wù)器之間，利用它來(lái)防護(hù)SYN攻擊能起到很好的效果。過(guò)濾網(wǎng)關(guān)防護(hù)主要包括超時(shí)設(shè)置，SYN網(wǎng)關(guān)和SYN代理三種。

　　■網(wǎng)關(guān)超時(shí)設(shè)置：防火墻設(shè)置SYN轉(zhuǎn)發(fā)超時(shí)參數(shù)（狀態(tài)檢測(cè)的防火墻可在狀態(tài)表里面設(shè)置），該參數(shù)遠(yuǎn)小于服務(wù)器的timeout時(shí)間。當(dāng)客戶(hù)端發(fā)送完SYN包，服務(wù)端發(fā)送確認(rèn)包后（SYN＋ACK），防火墻如果在計(jì)數(shù)器到期時(shí)還未收到客戶(hù)端的確認(rèn)包（ACK），則往服務(wù)器發(fā)送RST包，以使服務(wù)器從隊(duì)列中刪去該半連接。值得注意的是，網(wǎng)關(guān)超時(shí)參數(shù)設(shè)置不宜過(guò)小也不宜過(guò)大，超時(shí)參數(shù)設(shè)置過(guò)小會(huì)影響正常的通訊，設(shè)置太大，又會(huì)影響防范SYN攻擊的效果，必須根據(jù)所處的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用環(huán)境來(lái)設(shè)置此參數(shù)。

　　■SYN網(wǎng)關(guān)：SYN網(wǎng)關(guān)收到客戶(hù)端的SYN包時(shí)，直接轉(zhuǎn)發(fā)給服務(wù)器；SYN網(wǎng)關(guān)收到服務(wù)器的SYN/ACK包后，將該包轉(zhuǎn)發(fā)給客戶(hù)端，同時(shí)以客戶(hù)端的名義給服務(wù)器發(fā)ACK確認(rèn)包。此時(shí)服務(wù)器由半連接狀態(tài)進(jìn)入連接狀態(tài)。當(dāng)客戶(hù)端確認(rèn)包到達(dá)時(shí)，如果有數(shù)據(jù)則轉(zhuǎn)發(fā)，否則丟棄。事實(shí)上，服務(wù)器除了維持半連接隊(duì)列外，還要有一個(gè)連接隊(duì)列，如果發(fā)生SYN攻擊時(shí)，將使連接隊(duì)列數(shù)目增加，但一般服務(wù)器所能承受的連接數(shù)量比半連接數(shù)量大得多，所以這種方法能有效地減輕對(duì)服務(wù)器的攻擊。

　　■SYN代理：當(dāng)客戶(hù)端SYN包到達(dá)過(guò)濾網(wǎng)關(guān)時(shí)，SYN代理并不轉(zhuǎn)發(fā)SYN包，而是以服務(wù)器的名義主動(dòng)回復(fù)SYN/ACK包給客戶(hù)，如果收到客戶(hù)的ACK包，表明這是正常的訪問(wèn)，此時(shí)防火墻向服務(wù)器發(fā)送ACK包并完成三次握手。SYN代理事實(shí)上代替了服務(wù)器去處理SYN攻擊，此時(shí)要求過(guò)濾網(wǎng)關(guān)自身具有很強(qiáng)的防范SYN攻擊能力。
　
　　2、加固tcp/ip協(xié)議棧

　　防范SYN攻擊的另一項(xiàng)主要技術(shù)是調(diào)整tcp/ip協(xié)議棧，修改tcp協(xié)議實(shí)現(xiàn)。主要方法有SynAttackProtect保護(hù)機(jī)制、SYN cookies技術(shù)、增加最大半連接和縮短超時(shí)時(shí)間等。tcp/ip協(xié)議棧的調(diào)整可能會(huì)引起某些功能的受限，管理員應(yīng)該在進(jìn)行充分了解和測(cè)試的前提下進(jìn)行此項(xiàng)工作。

　　■SynAttackProtect機(jī)制

　　為防范SYN攻擊，win2000系統(tǒng)的tcp/ip協(xié)議棧內(nèi)嵌了SynAttackProtect機(jī)制，Win2003系統(tǒng)也采用此機(jī)制。SynAttackProtect機(jī)制是通過(guò)關(guān)閉某些socket選項(xiàng)，增加額外的連接指示和減少超時(shí)時(shí)間，使系統(tǒng)能處理更多的SYN連接，以達(dá)到防范SYN攻擊的目的。默認(rèn)情況下，Win2000操作系統(tǒng)并不支持SynAttackProtect保護(hù)機(jī)制，需要在注冊(cè)表以下位置增加SynAttackProtect鍵值：

　　HKLMSYSTEMCurrentControlSetServicesTcpipParameters

　　當(dāng)SynAttackProtect值（如無(wú)特別說(shuō)明，本文提到的注冊(cè)表鍵值都為十六進(jìn)制）為0或不設(shè)置時(shí)，系統(tǒng)不受SynAttackProtect保護(hù)。

　　當(dāng)SynAttackProtect值為1時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)減少重傳次數(shù)和延遲未連接時(shí)路由緩沖項(xiàng)（route cache entry）防范SYN攻擊。

當(dāng)SynAttackProtect值為2時(shí)（Microsoft推薦使用此值），系統(tǒng)不僅使用backlog隊(duì)列，還使用附加的半連接指示，以此來(lái)處理更多的SYN連接，使用此鍵值時(shí)，tcp/ip的TCPInitialRTT、window size和可滑動(dòng)窗囗將被禁止。

　　我們應(yīng)該知道，平時(shí)，系統(tǒng)是不啟用SynAttackProtect機(jī)制的，僅在檢測(cè)到SYN攻擊時(shí)，才啟用，并調(diào)整tcp/ip協(xié)議棧。那么系統(tǒng)是如何檢測(cè)SYN攻擊發(fā)生的呢？事實(shí)上，系統(tǒng)根據(jù)TcpMaxHalfOpen,TcpMaxHalfOpenRetried 和TcpMaxPortsExhausted三個(gè)參數(shù)判斷是否遭受SYN攻擊。

　　TcpMaxHalfOpen 表示能同時(shí)處理的最大半連接數(shù)，如果超過(guò)此值，系統(tǒng)認(rèn)為正處于SYN攻擊中。Win2000　server默認(rèn)值為100，Win2000　Advanced server為500。

　　TcpMaxHalfOpenRetried定義了保存在backlog隊(duì)列且重傳過(guò)的半連接數(shù)，如果超過(guò)此值，系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)SynAttackProtect機(jī)制。Win2000　server默認(rèn)值為80，Win2000 Advanced server為400。

　　TcpMaxPortsExhausted　是指系統(tǒng)拒絕的SYN請(qǐng)求包的數(shù)量，默認(rèn)是5。

　　如果想調(diào)整以上參數(shù)的默認(rèn)值，可以在注冊(cè)表里修改（位置與SynAttackProtect相同）

　　■ SYN cookies技術(shù)

　　我們知道，TCP協(xié)議開(kāi)辟了一個(gè)比較大的內(nèi)存空間backlog隊(duì)列來(lái)存儲(chǔ)半連接條目，當(dāng)SYN請(qǐng)求不斷增加，并這個(gè)空間，致使系統(tǒng)丟棄SYN連接。為使半連接隊(duì)列被塞滿(mǎn)的情況下，服務(wù)器仍能處理新到的SYN請(qǐng)求，SYN cookies技術(shù)被設(shè)計(jì)出來(lái)。

　　SYN cookies應(yīng)用于linux、FreeBSD等操作系統(tǒng)，當(dāng)半連接隊(duì)列滿(mǎn)時(shí)，SYN　cookies并不丟棄SYN請(qǐng)求，而是通過(guò)加密技術(shù)來(lái)標(biāo)識(shí)半連接狀態(tài)。

在TCP實(shí)現(xiàn)中，當(dāng)收到客戶(hù)端的SYN請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器需要回復(fù)SYN＋ACK包給客戶(hù)端，客戶(hù)端也要發(fā)送確認(rèn)包給服務(wù)器。通常，服務(wù)器的初始序列號(hào)由服務(wù)器按照一定的規(guī)律計(jì)算得到或采用隨機(jī)數(shù)，但在SYN cookies中，服務(wù)器的初始序列號(hào)是通過(guò)對(duì)客戶(hù)端IP地址、客戶(hù)端端囗、服務(wù)器IP地址和服務(wù)器端囗以及其他一些安全數(shù)值等要素進(jìn)行hash運(yùn)算，加密得到的，稱(chēng)之為cookie。當(dāng)服務(wù)器遭受SYN攻擊使得backlog隊(duì)列滿(mǎn)時(shí)，服務(wù)器并不拒絕新的SYN請(qǐng)求，而是回復(fù)cookie（回復(fù)包的SYN序列號(hào)）給客戶(hù)端， 如果收到客戶(hù)端的ACK包，服務(wù)器將客戶(hù)端的ACK序列號(hào)減去1得到cookie比較值，并將上述要素進(jìn)行一次hash運(yùn)算，看看是否等于此cookie。如果相等，直接完成三次握手（注意：此時(shí)并不用查看此連接是否屬于backlog隊(duì)列）。

　　在RedHat linux中，啟用SYN cookies是通過(guò)在啟動(dòng)環(huán)境中設(shè)置以下命令來(lái)完成：

　　# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies

　　■ 增加最大半連接數(shù)

　　大量的SYN請(qǐng)求導(dǎo)致未連接隊(duì)列被塞滿(mǎn)，使正常的TCP連接無(wú)法順利完成三次握手，通過(guò)增大未連接隊(duì)列空間可以緩解這種壓力。當(dāng)然backlog隊(duì)列需要占用大量的內(nèi)存資源，不能被無(wú)限的擴(kuò)大。

　　WIN2000：除了上面介紹的TcpMaxHalfOpen, TcpMaxHalfOpenRetried參數(shù)外，WIN2000操作系統(tǒng)可以通過(guò)設(shè)置動(dòng)態(tài)backlog(dynamic backlog)來(lái)增大系統(tǒng)所能容納的最大半連接數(shù)，配置動(dòng)態(tài)backlog由AFD.SYS驅(qū)動(dòng)完成，AFD.SYS是一種內(nèi)核級(jí)的驅(qū)動(dòng)，用于支持基于window socket的應(yīng)用程序，比如ftp、telnet等。AFD.SYS在注冊(cè)表的位置：
HKLMSystemCurrentControlSetServicesAFDParametersEnableDynamicBacklog值為1時(shí)，表示啟用動(dòng)態(tài)backlog，可以修改最大半連接數(shù)。　

MinimumDynamicBacklog表示半連接隊(duì)列為單個(gè)TCP端囗分配的最小空閑連接數(shù)，當(dāng)該TCP端囗在backlog隊(duì)列的空閑連接小于此臨界值時(shí)，系統(tǒng)為此端囗自動(dòng)啟用擴(kuò)展的空閑連接（DynamicBacklogGrowthDelta），Microsoft推薦該值為20。

　　MaximumDynamicBacklog是當(dāng)前活動(dòng)的半連接和空閑連接的和，當(dāng)此和超過(guò)某個(gè)臨界值時(shí)，系統(tǒng)拒絕SYN包，Microsoft推薦MaximumDynamicBacklog值不得超過(guò)2000。

　　DynamicBacklogGrowthDelta值是指擴(kuò)展的空閑連接數(shù)，此連接數(shù)并不計(jì)算在MaximumDynamicBacklog內(nèi)，當(dāng)半連接隊(duì)列為某個(gè)TCP端囗分配的空閑連接小于MinimumDynamicBacklog時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)分配DynamicBacklogGrowthDelta所定義的空閑連接空間，以使該TCP端囗能處理更多的半連接。Microsoft推薦該值為10。

　　LINUX：Linux用變量tcp_max_syn_backlog定義backlog隊(duì)列容納的最大半連接數(shù)。在Redhat 7.3中，該變量的值默認(rèn)為256，這個(gè)值是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，一次強(qiáng)度不大的SYN攻擊就能使半連接隊(duì)列占滿(mǎn)。我們可以通過(guò)以下命令修改此變量的值：

　　# sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog="2048"

　　Sun Solaris Sun Solaris用變量tcp_conn_req_max_q0來(lái)定義最大半連接數(shù)，在Sun Solaris 8中，該值默認(rèn)為1024，可以通過(guò)add命令改變這個(gè)值：

　　# ndd -set /dev/tcp tcp_conn_req_max_q0 2048

　　HP-UX：HP-UX用變量tcp_syn_rcvd_max來(lái)定義最大半連接數(shù)，在HP-UX　11.00中，該值默認(rèn)為500，可以通過(guò)ndd命令改變默認(rèn)值：

　　＃ndd -set /dev/tcp tcp_syn_rcvd_max 2048

　　■縮短超時(shí)時(shí)間

　　上文提到，通過(guò)增大backlog隊(duì)列能防范SYN攻擊；另外減少超時(shí)時(shí)間也使系統(tǒng)能處理更多的SYN請(qǐng)求。我們知道，timeout超時(shí)時(shí)間，也即半連接存活時(shí)間，是系統(tǒng)所有重傳次數(shù)等待的超時(shí)時(shí)間總和，這個(gè)值越大，半連接數(shù)占用backlog隊(duì)列的時(shí)間就越長(zhǎng)，系統(tǒng)能處理的SYN請(qǐng)求就越少。為縮短超時(shí)時(shí)間，可以通過(guò)縮短重傳超時(shí)時(shí)間（一般是第一次重傳超時(shí)時(shí)間）和減少重傳次數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　Win2000第一次重傳之前等待時(shí)間默認(rèn)為3秒，為改變此默認(rèn)值，可以通過(guò)修改網(wǎng)絡(luò)接囗在注冊(cè)表里的TcpInitialRtt注冊(cè)值來(lái)完成。重傳次數(shù)由TcpMaxConnectResponseRetransmissions 來(lái)定義，注冊(cè)表的位置是：HKLMSYSTEMCurrentControlSetServicesTcpipParameters registry key。

　　當(dāng)然我們也可以把重傳次數(shù)設(shè)置為0次，這樣服務(wù)器如果在3秒內(nèi)還未收到ack確認(rèn)包就自動(dòng)從backlog隊(duì)列中刪除該連接條目。

　　LINUX：Redhat使用變量tcp_synack_retries定義重傳次數(shù)，其默認(rèn)值是5次，總超時(shí)時(shí)間需要3分鐘。

　　Sun Solaris Solaris　默認(rèn)的重傳次數(shù)是3次，總超時(shí)時(shí)間為3分鐘，可以通過(guò)ndd命令修改這些默認(rèn)值。