CentOS SYN Flood攻击原理Linux下设置

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

四：FreeBSD下设置

yayu个人学习的观点：FreeBSD中对CentOS SYN的防御和Linux下可能不一样，配置的参数也不完全相同，相关配置和理解可能不对：）TCP链接中有一个MSL(max segment lifetime)的概念，也就是最大生成时间，MSL 的值在一般的实现中取30s，有些实现采用2分钟。

在TCP的状态机中的“被动关闭”:从CLOSE_WAIT到LAST_ACK中有一个如下的规则：当 TCP执行一个主动关闭，并发回最后一个ACK,该连接必须在TIME_WAIT状态停留的时间为2倍的MSL。这样可让TCP再次发送最后的ACK以防 这个ACK丢失（另一端超时并重发最后的 FIN)。

存在这个规则导致一个后果就是在这个2*MSL的时间内，该地址上的链接（客户端地址、端口和服务器端的地址、端口）不能被使用。比如我们在建立一个链接后关闭链接然后迅速重启链接，那么就会出现端口不可用的情况。

TIME_WAIT时间是2*MSL。因此可以通过调整net.inet.tcp.msl来减少TIME_WAIT时间。对于Web服务器完全可以将这个值调整为7500或2000（访问一个web,超过4~15秒页面还刷不出来，就可以考虑放弃了-_-）

参数设置参考：

以下是引用片段：net.inet.tcp.syncookies=1防止DOS攻击net.inet.tcp.msl=7500防止DOS攻击，默认为30000net.inet.tcp.blackhole=2接收到一个已经关闭的端口发来的所有包，直接drop，如果设置为1则是只针对TCP包

net.inet.udp.blackhole=1接收到一个已经关闭的端口发来的所有UDP包直接dropFreeBSD下，yayu没看见“/sbin/sysctl -p”这样的命令可以使/etc/sysctl.conf的内容生效，所以直接使用命令了：

以下是代码片段：sysctl net.inet.tcp.syncookies=1 net.inet.tcp.msl=7500 net.inet.tcp.blackhole=2 net.inet.udp.blackhole=1

五：其他

除了修改服务器的内核参数，还可以修改apache的配置文件中的Timeout、KeepAlive、MaxClients等参数来防止Dos攻击，如果有接口调用，还要注意控制一下调用的时间。请听下文分解。

ACK 英文缩写: ACK (ACKnowledge Character） 中文译名: 确认字符 分 类: 传输与接入 解 释: 在数据通信传输中，接收站发给发送站的一种传输控制字符。它表示确认发来的数据已经接受无误。

NAK是否定应答或者非应答的缩写。它是一个用于数字通信中确认数据受到但是有小错误的信号。有时候NAK信号也叫REJ(拒绝)。
CentOS SYN 包(synchronize)

TCP连接的第一个包，非常小的一种数据包。CentOS SYN 攻击包括大量此类的包，由于这些包看上去来自实际不存在的站点，因此无法有效进行处理。每个机器的欺骗包都要花几秒钟进行尝试方可放弃提供正常响应。

在黑客攻击事件中，CentOS SYN攻击是最常见又最容易被利用的一种攻击手法。CentOS SYN攻击属于DOS攻击的一种，它利用TCP协议缺陷，通过发送大量的半连接请求，耗费CPU和内存资源。

CentOS SYN攻击除了能影响主机外，还可以危害路由 器、防火墙等网络系统，事实上CentOS SYN攻击并不管目标是什么系统，只要这些系统打开TCP服务就可以实施。服务器接收到连接请求（syn= j），将此信息加入未连接队列，并发送请求包给客户（syn=k,ack=j+1），此时进入SYN_RECV状态。

当服务器未收到客户端的确认包时，重 发请求包，一直到超时，才将此条目从未连接队列删除。配合IP欺骗，CentOS SYN攻击能达到很好的效果，通常，客户端在短时间内伪造大量不存在的IP地址，向服 务器不断地发送syn包，服务器回复确认包，并等待客户的确认。

由于源地址是不存在的，服务器需要不断的重发直至超时，这些伪造的CentOS SYN包将长时间占用未 连接队列，正常的CentOS SYN请求被丢弃，目标系统运行缓慢，严重者引起网络堵塞甚至系统瘫痪。

关于CentOS SYN攻击防范技术，人们研究得比较早。归纳起来，主要有两大类，一类是通过防火墙、路由器等过滤网关防护，另一类是通过加固TCP/IP协议栈防范.但必须清楚的是，CentOS SYN攻击不能完全被阻止，我们所做的是尽可能的减轻CentOS SYN攻击的危害，除非将TCP协议重新设计。