Python网络编程8-实现SYN Flood攻击与图形化展示

Posted 2023-04-18

参考技术A

  最基本的DoS攻击就是攻击者利用大量合理的服务请求来占用攻击目标过多的服务资源，从而使合法用户无法得到服务的响应。DoS攻击一般是采用一对一方式的，当攻击目标各项性能指标不高时（例如CPU速度低、内存小或者网络带宽小等等），它的效果是明显的。
   泛洪攻击(Flood)
  指攻击者通过僵尸网络、代理或直接向攻击目标发送大量的伪装的请求服务报文，最终耗尽攻击目标的资源。发送的大量报文可以是TCP的SYN和ACK报文、UDP报文、ICMP报文、DNS报文HTTP/HTTPS报文等。

  以下Python脚本可实现简易的SYN Flood攻击

运行结果如下

使用Wirshark观察如下，产生大量TCP syn包；由于使用单IP单端口发送时，scapy使用了相同TCP序列号和数据，Wirshark认为是TCP重传，使用多IP多端口是则正常。

以下Python脚本可对捕获的SYN Flood包进行分析，并展示出数量大于5的连接。

运行结果如下
首先会打印出数量大于5的连接与其对应的数量。

同时会生成对应图表，可以直观的看到攻击目标主机和端口的源IP排名。

SYN Flood了解和简单防范笔记！

一：什么是CentOS SYN Flood攻击？

CentOS SYN Flood攻击利用的是IPv4中TCP协议的三次握手（Three-Way Handshake）过程进行的攻击。这个协议规定，如果一端想向另一端发起TCP连接，它需要首先发送TCP SYN (synchronize)包到对方。

对方收到后发送一个TCP SYN+ACK包回来，发起方再发送TCP ACK (ACKnowledge Character）包回去，这样三次握手就结束了。在上述过程中，还有一些重要的概念。

未连接队列：在三次握手协议中，服务器维护一个未连接队列，该队列为每个客户端的CentOS SYN包 （syn=j）开设一个条目，该条目表明服务器已收到CentOS SYN包，并向客户发出确认，正在等待客户的确认包。

这些条目所标识的连接在服务器处于CentOS SYN_RECV状态，当服务器收到客户的确认包时，删除该条目，服务器进入ESTABLISHED状态。或者说TCP服务器收到TCP SYN request包时。

在发送TCP SYN+ACK包回TCP客户机前，TCP服务器要先分配好一个数据区专门服务于这个即把形成的TCP连接。一般把收到CentOS SYN包而还未收到ACK包时的连 接状态成为半开连接（Half-open Connection）。

Backlog参数：表示未连接队列的最大容纳数目。CentOS SYN -ACK 重传次数：服务器发送完CentOS SYN －ACK包，如果未收到客户确认包，服务器进行首次重传，等待一段时间仍未收到客户确认包，进行第二次重传，如果重传次数超过系统规定的最大重传次数。

系统将该连接信息从半连接队列中删除。注意，每次重传等待的时间不一定相同。半连接存活时间：是指半连接队列的条目存活的最长时间，也即服务从收到SYN包到确认这个报文无效的最长时间。

该时间值是所有重传请求包的最长等待时间总和。有时我们也称半连接存活时间为Timeout时间、CentOS SYN _RECV存活时间。在最常见的CentOS SYN Flood攻击中，攻击者在短时间内发送大量的TCP SYN包给受害者，这时攻击者是TCP客户机，受害者是TCP服务器。

根据上面的描述，受害者会为每个TCP SYN包分配一个特定的数据区，只要这些CentOS SYN 包具有不同的源地址（这一点对于攻击者来说是很容易伪造的）。这把给TCP服务器系统造成很大的系统负担， 最终导致系统不能正常工作。

二：CentOS SYN Cookie原理

能够有效防范CentOS SYN Flood攻击的手段之一，就是SYN Cookie。SYN Cookie原理由D. J. Bernstain和 Eric Schenk发明。CentOS SYN Cookie是对TCP服务器端的三次握手协议作一些修改，专门用来防范CentOS SYN Flood攻击的一种手段。

它的原理是， 在TCP服务器收到TCP SYN包并返回TCP SYN+ACK包时，不分配一个专门的数据区，而是根据这个CentOS SYN包计算出一个cookie值。在收到TCP ACK包时，TCP服务器在根据那个cookie值检查这个TCP ACK包的合法性。

如果合法，再分配专门的数据区进行处理未来的TCP连接。下面分Linux和FreeBSD来说说如何配置内核参数来实现CentOS SYN Cookie

三：Linux下设置

如果你的服务器配置不太好，TCP TIME_WAIT套接字数量达到两、三万，服务器很容易被拖死。通过修改Linux内核参数，可以减少服务器的TIME_WAIT套接字数量。

TIME_WAIT可以通过以下命令查看：以下是代码片段：netstat -an | grep "TIME_WAIT" | wc -l 在Linux下，如CentOS，可以通过修改/etc/sysctl.conf文件来达到目的。

增加以下几行：以下是代码片段：

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30  net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200       net.ipv4.tcp_syncookies = 1       net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1       net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1       net.ipv4.ip_local_port_range = 102465000       net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192       net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000       net.ipv4.tcp_synack_retries = 2       net.ipv4.tcp_syn_retries = 2

说明：

net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启CentOS SYN Cookies，这是个BOOLEAN。当出现CentOS SYN等待队列溢出时，启用cookies来处理，可防范少量CentOS SYN攻击，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用,这是个BOOLEAN。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接，默认为0，表示关闭；

net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,这是个BOOLEAN，默认为0，表示关闭。

net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 表示如果套接字由本端要求关闭，这个参数决定了它保持在FIN-WAIT-2状态的时间。单位为秒。

net.ipv4.tcp_keepalive_time = 1200 表示当keepalive起用的时候，TCP发送keepalive消息的频度。缺省是2小时，改为20分钟。单位为秒。

net.ipv4.ip_local_port_range = 102465000 表示用于向外连接的端口范围。缺省情况下很小：32768到61000，改为1024到65000。

net.ipv4.tcp_max_syn_backlog = 8192 表示CentOS SYN队列的长度，默认为1024，加大队列长度为8192，可以容纳更多等待连接的网络连接数。

net.ipv4.tcp_max_tw_buckets = 5000 表示系统同时保持TIME_WAIT套接字的最大数量，如果超过这个数字，TIME_WAIT套接字将立刻被清除并打印警告信息。

默认为180000，改 为5000。对于Apache、Nginx等服务器，上几行的参数可以很好地减少TIME_WAIT套接字数量，但是对于Squid，效果却不大。此项参数可以控制TIME_WAIT套接字的最大数量，避免Squid服务器被大量的TIME_WAIT套接字拖死。

net.ipv4.tcp_synack_retries和net.ipv4.tcp_syn_retries是定义CentOS SYN重试次数。 执行以下命令使配置生效：以下是代码片段：/sbin/sysctl -p 如果你不想修改/etc/sysctl.conf，你也可以直接使用命令修改:以下是代码片段：/sbin/sysctl -w key=value

摘自：http://www.bingdun.com/news/bingdun/6092.htm

缺点：

通常,有两种简单的方法可以防御SYN Flood攻击。一是缩短等待时间( SYN Timeout)并增大队列的SYN包最大容量( tcp _max_SYN _backlog) ,二是设置SYN Cookie。但是,这两种方法只能对付比较原始的SYN Flood攻击。缩短SYN Timeout时间仅在对方攻击频度不高的情况下生效,而SYNCookie依赖于对方使用真实的IP地址。如果攻击者以每秒数万条的速度发送SYN 报文,同时利SOCK_RAW等工具随机改写IP报文中的源地址,那么上述方法显然无法生效。

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四、iptables轻量级防止syn-flood

CC攻击可算是最郁闷的攻击了，硬防防不住，软防防不来。 不过用linux自带的iptables却可以减缓CC攻击

#iptables -N syn-flood （如果有此链，则不需要执行）

iptables -A INPUT -p tcp --syn -j syn-flood 

iptables -I syn-flood -p tcp -m limit --limit 4/s --limit-burst 6 -j RETURN 

iptables -A syn-flood -j REJECT

#netstat -nat | grep SYN_RECV

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