加固tcp/ip协议栈[zt]
防范SYN攻击的另一项主要技术是调整tcp/ip协议栈,修改tcp协议实现。主要方法有SynAttackProtect保护机制、SYN cookies技术、增加最大半连接和缩短超时时间等。tcp/ip协议栈的调整可能会引起某些功能的受限,操作的人应该在进行充分了解和测试的前提下进 行此项工作。
■SynAttackProtect机制
为防范SYN攻击,win2000系统的tcp/ip协议栈内嵌了SynAttackProtect机制,Win2003系统也采用此机制。 SynAttackProtect机制是通过关闭某些socket选项,增加额外的连接指示和减少超时时间,使系统能处理更多的SYN连接,以达到防范 SYN攻击的目的。默认情况下,Win2000操作系统并不支持SynAttackProtect保护机制,需要在注册表以下位置增加 SynAttackProtect键值:
HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters
当SynAttackProtect值(如无特别说明,我提到的注册表键值都为16进制)为0或不设置时,系统不受SynAttackProtect保护。
当SynAttackProtect值为1时,系统通过减少重传次数和延迟未连接时路由缓冲项(route cache entry)防范SYN攻击。
当SynAttackProtect值为2时(Microsoft推荐使用此值),系统不仅使用backlog队列,还使用附加的半连接指示,以此 来处理更多的SYN连接,使用此键值时,tcp/ip的TCPInitialRTT、window size和可滑动窗囗将被禁止。
每个人都知道,平时,系统是不启用SynAttackProtect机制的,仅在检测到SYN攻击时,才启用,并调整tcp/ip协议栈。那么 系统是如何检测SYN攻击发生的呢?事实上,系统根据TcpMaxHalfOpen,TcpMaxHalfOpenRetried 和TcpMaxPortsExhausted三个参数判断是否遭受SYN攻击。
TcpMaxHalfOpen 表示能同时处理的最大半连接数,如果超过此值,系统认为正处于SYN攻击中。Win2000 server默认值为100,Win2000 Advanced server为500。
TcpMaxHalfOpenRetried定义了保存在backlog队列且重传过的半连接数,如果超过此值,系统自动启动 SynAttackProtect机制。Win2000 server默认值为80,Win2000 Advanced server为400。
TcpMaxPortsExhausted 是指系统拒绝的SYN请求包的数量,默认是5。
如果想调整以上参数的默认值,可以在注册表里修改(位置与SynAttackProtect相同)
■ SYN cookies技术
我当然知道,TCP协议开辟了一个比较大的内存空间backlog队列来存储半连接条目,当SYN请求不断增加,并这个空间,致使系统丢弃SYN连接。为使半连接队列被塞满的情况下,服务器仍能处理新到的SYN请求,SYN cookies技术被设计出来。
SYN cookies应用于linux、FreeBSD等操作系统,当半连接队列满时,SYN cookies并不丢弃SYN请求,而是通过加密技术来标识半连接状态。
在TCP实现中,当收到客户端的SYN请求时,服务器需要回复SYN+ACK包给客户端,客户端也要发送确认包给服务器。通常,服务器的初 始序列号由服务器按照一定的规律计算得到或采用随机数,但在SYN cookies中,服务器的初始序列号是通过对客户端IP地址、客户端端囗、服务器IP地址和服务器端囗以及其他一些安全数值等要素进行hash运算,加 密得到的,称之为cookie。当服务器遭受SYN攻击使得backlog队列满时,服务器并不拒绝新的SYN请求,而是回复cookie(回复包的 SYN序列号)给客户端, 如果收到客户端的ACK包,服务器将客户端的ACK序列号减去1得到cookie比较值,并将上述要素进行一次hash运算,看看是否等于此 cookie。如果相等,直接完成三次握手(注意:此时并不用查看此连接是否属于backlog队列)。
在RedHat linux8或者9中,启用SYN cookies是通过在启动环境中设置以下命令来完成:
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies
■ 增加最大半连接数
大量的SYN请求导致未连接队列被塞满,使正常的TCP连接无法顺利完成三次握手,通过增大未连接队列空间可以缓解这种压力。当然backlog队列需要占用大量的内存资源,不能被无限的扩大。
WIN2000:除了上面介绍的TcpMaxHalfOpen,
TcpMaxHalfOpenRetried参数外,WIN2000操作系统可以通过设置动态backlog(dynamic
backlog)来增大系统所能容纳的最大半连接数,配置动态backlog由AFD.SYS驱动完成,AFD.SYS是一种内核级的驱动,用于支持基于
window socket的应用程序,比如ftp、telnet等。AFD.SYS在注册表的位置:
HKLM\System\CurrentControlSet\Services\AFD\ParametersEnableDynamicBacklog值为1时,表示启用动态backlog,可以修改最大半连接数。
MinimumDynamicBacklog表示半连接队列为单个TCP端囗分配的最小空闲连接数,当该TCP端囗在backlog队列的空闲连接 小于此临界值时,系统为此端囗自动启用扩展的空闲连接(DynamicBacklogGrowthDelta),Microsoft推荐该值为20。
MaximumDynamicBacklog是当前活动的半连接和空闲连接的和,当此和超过某个临界值时,系统拒绝SYN包,Microsoft推荐MaximumDynamicBacklog值不得超过2000。
DynamicBacklogGrowthDelta值是指扩展的空闲连接数,此连接数并不计算在MaximumDynamicBacklog 内,当半连接队列为某个TCP端囗分配的空闲连接小于MinimumDynamicBacklog时,系统自动分配 DynamicBacklogGrowthDelta所定义的空闲连接空间,以使该TCP端囗能处理更多的半连接。Microsoft推荐该值为10。
LINUX:Linux用变量tcp_max_syn_backlog定义backlog队列容纳的最大半连接数。在Redhat 7.3中,该变量的值默认为256,这个值是远远不够的,一次强度不大的SYN攻击就能使半连接队列占满。我们可以通过以下命令修改此变量的值:
# sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=”2048″
Sun Solaris Sun Solaris用变量tcp_conn_req_max_q0来定义最大半连接数,在Sun Solaris 8中,该值默认为1024,可以通过add命令改变这个值:
# ndd -set /dev/tcp tcp_conn_req_max_q0 2048
HP-UX:HP-UX用变量tcp_syn_rcvd_max来定义最大半连接数,在HP-UX 11.00中,该值默认为500,可以通过ndd命令改变默认值:
#ndd -set /dev/tcp tcp_syn_rcvd_max 2048
■缩短超时时间
上文提到,通过增大backlog队列能防范SYN攻击;另外减少超时时间也使系统能处理更多的SYN请求。我们知道,timeout超时时 间,也即半连接存活时间,是系统所有重传次数等待的超时时间总和,这个值越大,半连接数占用backlog队列的时间就越长,系统能处理的SYN请求就越 少。为缩短超时时间,可以通过缩短重传超时时间(一般是第一次重传超时时间)和减少重传次数来实现。
Win2000第一次重传之前等待时间默认为3秒,为改变此默认值,可以通过修改网络接囗在注册表里的TcpInitialRtt注册值来完 成。重传次数由TcpMaxConnectResponseRetransmissions 来定义,注册表的位置是:HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters registry key。
当然我们也可以把重传次数设置为0次,这样服务器如果在3秒内还未收到ack确认包就自动从backlog队列中删除该连接条目。
LINUX:Redhat使用变量tcp_synack_retries定义重传次数,其默认值是5次,总超时时间需要3分钟。
Sun Solaris Solaris 默认的重传次数是3次,总超时时间为3分钟,可以通过ndd命令修改这些默认值。