防火墙防止DDoS攻击SYN-Flood攻击原理讲解

　　我们知道SYN Flood是目前使用DdoS个攻击手段，SYN-Flood的攻击效果最好，应该是众多黑客不约而同选择它的原因吧！那么我们一起来看看SYN Flood具体情况。
　　DoS（Denial of Service拒绝服务）和DDoS（Distributed Denial of Service分布式拒绝服务）攻击是大型网站和网络服务器的安全威胁之一。就连Yahoo、亚马逊、CNN被攻击等都曾深受其攻击。SYN Flood由于其攻击效果好，已经成为目前最流行的DoS和DDoS攻击手段。
　　SYN-Flood原理--三次握手
　　SYN Flood利用了TCP/IP协议的固有漏洞，发送了大量伪造的TCP连接请求，使得被攻击方资源耗尽，无法及时回应或处理正常的服务请求。面向连接的TCP三次握手是Syn Flood存在的基础。
　　
　　如上图中，在第一步中，客户端向服务端提出连接请求。这时TCP SYN标志置位。客户端告诉服务端序列号区域合法，需要检查。客户端在TCP报头的序列号区中插入自己的ISN。服务端收到该TCP分段后，在第二步以自己的ISN回应(SYN标志置位)，同时确认收到客户端的第一个TCP分段(ACK标志置位)。在第三步中，客户端确认收到服务端的ISN(ACK标志置位)。到此为止建立完整的TCP连接，开始全双工模式的数据传输过程。
　　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SYN Timeout，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，这种情况我们称做：服务器端受到了SYN Flood攻击（SYN洪水攻击）。
　　防火墙通常用于保护内部网络不受外部网络的非授权访问，它位于客户端和服务器之间，因此利用防火墙来阻止DoS攻击能有效地保护内部的服务器。针对SYN Flood，防火墙通常有三种防护方式：SYN网关、被动式SYN网关和SYN中继。
　　SYN网关：防火墙收到客户端的SYN包时，直接转发给服务器；防火墙收到服务器的SYN/ACK包后，一方面将SYN/ACK包转发给客户端，另一方面以客户端的名义给服务器回送一个ACK包，完成TCP的三次握手，让服务器端由半连接状态进入连接状态。当客户端真正的ACK包到达时，有数据则转发给服务器，否则丢弃该包。由于服务器能承受连接状态要比半连接状态高得多，所以这种方法能有效地减轻对服务器的攻击。
　　被动式SYN网关：设置防火墙的SYN请求超时参数，让它远小于服务器的超时期限。防火墙负责转发客户端发往服务器的SYN包，服务器发往客户端的SYN/ACK包、以及客户端发往服务器的ACK包。这样，如果客户端在防火墙计时器到期时还没发送ACK包，防火墙则往服务器发送RST包，以使服务器从队列中删去该半连接。由于防火墙的超时参数远小于服务器的超时期限，因此这样能有效防止SYN Flood攻击。
　　SYN中继：防火墙在收到客户端的SYN包后，并不向服务器转发而是记录该状态信息然后主动给客户端回送SYN/ACK包，如果收到客户端的ACK包，表明是正常访问，由防火墙向服务器发送SYN包并完成三次握手。这样由防火墙做为代理来实现客户端和服务器端的连接，可以完全过滤不可用连接发往服务器。
　　从防御角度来说，有几种简单的解决方法，第一种是缩短SYN Timeout时间，由于SYN Flood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 SYN Timeout，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SYN Timeout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SYN Cookie，就是给每一个请求连接的IP地址分配一个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，SYN Cookie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。