攻擊防范-網(wǎng)絡(luò)運維

2020-05-01 17:15 作者：艾銻無限 瀏覽量：

大家好，我是一枚從事IT外包的網(wǎng)絡(luò)運維工程師，在當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)中，存在著大量攻擊，那么攻擊防范有多么的重要可想而知。

定義

攻擊防范是一種重要的網(wǎng)絡(luò)安全特性。它通過分析上送CPU處理的報文的內(nèi)容和行為，判斷報文是否具有攻擊特性，并配置對具有攻擊特性的報文執(zhí)行一定的防范措施。

攻擊防范主要分為畸形報文攻擊防范、分片報文攻擊防范和泛洪攻擊防范。

目的

目前，網(wǎng)絡(luò)的攻擊日益增多，而通信協(xié)議本身的缺陷以及網(wǎng)絡(luò)部署問題，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)攻擊造成的影響越來越大。特別是對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的攻擊，將會導(dǎo)致設(shè)備或者網(wǎng)絡(luò)癱瘓等嚴(yán)重后果。

攻擊防范針對上送CPU的不同類型攻擊報文，采用丟棄或者限速的手段，以保障設(shè)備不受攻擊的影響，使業(yè)務(wù)正常運行。

攻擊防范原理描述

1、畸形報文攻擊防范

畸形報文攻擊是通過向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送有缺陷的IP報文，使得目標(biāo)設(shè)備在處理這樣的IP報文時出錯和崩潰，給目標(biāo)設(shè)備帶來損失。畸形報文攻擊防范是指設(shè)備實時檢測出畸形報文并予以丟棄，實現(xiàn)對本設(shè)備的保護(hù)。

畸形報文攻擊主要分為以下幾類：

沒有

如果IP報文只有20字節(jié)的IP報文頭，沒有數(shù)據(jù)部分，就認(rèn)為是沒有IP載荷的報文。攻擊者經(jīng)常構(gòu)造只有IP頭部，沒有攜帶任何高層數(shù)據(jù)的IP報文，目標(biāo)設(shè)備在處理這些沒有IP載荷的報文時會出錯和崩潰，給設(shè)備帶來損失。

啟用畸形報文攻擊防范后，設(shè)備在接收到?jīng)]有載荷的IP報文時，直接將其丟棄。

IGMP空報文

IGMP報文是20字節(jié)的IP頭加上8字節(jié)的IGMP報文體，總長度小于28字節(jié)的IGMP報文稱為IGMP空報文。設(shè)備在處理IGMP空報文時會出錯和崩潰，給目標(biāo)設(shè)備帶來損失。

啟用畸形報文攻擊防范后，設(shè)備在接收到IGMP空報文時，直接將其丟棄。

LAND攻擊

LAND攻擊是攻擊者利用TCP連接三次握手機(jī)制中的缺陷，向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送一個源地址和目的地址均為目標(biāo)主機(jī)、源端口和目的端口相同的SYN報文，目標(biāo)主機(jī)接收到該報文后，將創(chuàng)建一個源地址和目的地址均為自己的TCP空連接，直至連接超時。在這種攻擊方式下，目標(biāo)主機(jī)將會創(chuàng)建大量無用的TCP空連接，耗費大量資源，直至設(shè)備癱瘓。

啟用畸形報文攻擊防范后，設(shè)備采用檢測TCP SYN報文的源地址和目的地址的方法來避免LAND攻擊。如果TCP SYN報文中的源地址和目的地址一致，則認(rèn)為是畸形報文攻擊，丟棄該報文。

Smurf攻擊

Smurf攻擊是指攻擊者向目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送源地址為目標(biāo)主機(jī)地址、目的地址為目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)廣播地址的ICMP請求報文，目標(biāo)網(wǎng)絡(luò)中的所有主機(jī)接收到該報文后，都會向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送ICMP響應(yīng)報文，導(dǎo)致目標(biāo)主機(jī)收到過多報文而消耗大量資源，甚至導(dǎo)致設(shè)備癱瘓或網(wǎng)絡(luò)阻塞。

啟用畸形報文攻擊防范后，設(shè)備通過檢測ICMP請求報文的目標(biāo)地址是否是廣播地址或子網(wǎng)廣播地址來避免Smurf攻擊。如果檢測到此類報文，直接將其丟棄。

TCP標(biāo)志位非法攻擊

TCP報文包含6個標(biāo)志位：URG、ACK、PSH、RST、SYN、FIN，不同的系統(tǒng)對這些標(biāo)志位組合的應(yīng)答是不同的：

· 6個標(biāo)志位全部為1，就是圣誕樹攻擊。設(shè)備在受到圣誕樹攻擊時，會造成系統(tǒng)崩潰。

· SYN和FIN同時為1，如果端口是關(guān)閉的，會使接收方應(yīng)答一個RST | ACK消息；如果端口是打開的，會使接收方應(yīng)答一個SYN | ACK消息，這可用于主機(jī)探測(主機(jī)在線或者下線)和端口探測（端口打開或者關(guān)閉）。

· 6個標(biāo)志位全部為0，如果端口是關(guān)閉的，會使接收方應(yīng)答一個RST | ACK消息，這可以用于探測主機(jī)；如果端口是開放的，Linux和UNIX系統(tǒng)不會應(yīng)答，而Windows系統(tǒng)將回答RST | ACK消息，這可以探測操作系統(tǒng)類型（Windows系統(tǒng)，

Linux和UNIX系統(tǒng)等）。

啟用畸形報文攻擊防范后，設(shè)備采用檢查TCP的各個標(biāo)志位避免TCP標(biāo)志位非法攻擊，如果符合下面條件之一，則將該TCP報文丟棄：
· 6個標(biāo)志位全部為1；

· SYN和FIN位同時為1；

· 6個標(biāo)志位全部為0。

2、分片報文攻擊防范

分片報文攻擊是通過向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送分片出錯的報文，使得目標(biāo)設(shè)備在處理分片錯誤的報文時崩潰、重啟或消耗大量的CPU資源，給目標(biāo)設(shè)備帶來損失。分片報文攻擊防范是指設(shè)備實時檢測出分片報文并予以丟棄或者限速處理，實現(xiàn)對本設(shè)備的保護(hù)。

分片報文攻擊主要分為以下幾類：

分片數(shù)量巨大攻擊

IP報文中的偏移量是以8字節(jié)為單位的。正常情況下，IP報文的頭部有20個字節(jié)，IP報文的最大載荷為65515。對這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分片，分片個數(shù)最大可以達(dá)到8189片，對于超過8189的分片報文，設(shè)備在重組這些分片報文時會消耗大量的CPU資源。

啟用分片報文攻擊防范后，針對分片數(shù)量巨大攻擊，如果同一報文的分片數(shù)目超過8189個，則設(shè)備認(rèn)為是惡意報文，丟棄該報文的所有分片。

巨大Offset攻擊

攻擊者向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送一個Offset值超大的分片報文，從而導(dǎo)致目標(biāo)設(shè)備分配巨大的內(nèi)存空間來存放所有分片報文，消耗大量資源。

Offset字段的最大取值為65528，但是在正常情況下，Offset值不會超過8190（如果offset=8189*8，IP頭部長度為20，最后一片報文最多只有3個字節(jié)IP載荷，所以正常Offset的最大值是8189），所以如果Offset值超過8190，則這種報文即為惡意攻擊報文，設(shè)備直接丟棄。

啟用分片報文攻擊防范后，設(shè)備在收到分片報文時判斷Offset*8是否大于65528，如果大于就當(dāng)作惡意分片報文直接丟棄。

重復(fù)分片攻擊

重復(fù)分片攻擊就是把同樣的分片報文多次向目標(biāo)主機(jī)發(fā)送，存在兩種情況：

· 多次發(fā)送的分片完全相同，這樣會造成目標(biāo)主機(jī)的CPU和內(nèi)存使用不正常；

· 多次發(fā)送的分片報文不相同，但Offset相同，目標(biāo)主機(jī)就會處于無法處理的狀態(tài)：哪一個分片應(yīng)該保留，哪一個分片應(yīng)該丟棄，還是都丟棄。這樣就會造成目標(biāo)主機(jī)的CPU和內(nèi)存使用不正常。

啟用分片報文攻擊防范后，對于重復(fù)分片類報文的攻擊，設(shè)備實現(xiàn)對分片報文進(jìn)行CAR（Committed Access Rate）限速，保留首片，丟棄其余所有相同的重復(fù)分片，保證不對CPU造成攻擊。

Tear Drop攻擊

Tear Drop攻擊是最著名的IP分片攻擊，原理是IP分片錯誤，第二片包含在第一片之中。即數(shù)據(jù)包中第二片IP包的偏移量小于第一片結(jié)束的位移，而且算上第二片IP包的Data，也未超過第一片的尾部。

如圖1所示：

· 第一個分片IP載荷為36字節(jié)，總長度為56字節(jié)，protocol為UDP，UDP檢驗和為0（沒有檢驗）；

· 第二片IP載荷為4字節(jié)，總長度為24字節(jié)，protocol為UDP，Offset=24（錯誤，正確應(yīng)該為36）。

圖  Tear Drop攻擊分片示意圖 



Tear Drop攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Tear Drop攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Syndrop攻擊

Syndrop攻擊原理和Tear Drop原理一致，區(qū)別在于Syndrop攻擊使用了TCP協(xié)議，F(xiàn)lag為SYN，而且?guī)в休d荷。

如圖2所示：

· 第一片IP載荷為28字節(jié)，IP頭部20字節(jié)；

· 第二片IP載荷為4字節(jié)，IP頭部20字節(jié)，Offset=24（錯誤，正確應(yīng)該是28）。

圖2  Syndrop攻擊分片示意圖 


Syndrop攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Syndrop攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

NewTear攻擊

NewTear攻擊是分片錯誤的攻擊。如圖3所示，protocol使用UDP。


· 第一片IP載荷28字節(jié)（包含UDP頭部，UDP檢驗和為0）；

· 第二片IP載荷4字節(jié)，offset=24（錯誤，正確應(yīng)該是28）。

圖3  NewTear攻擊分片示意圖 


NewTear攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于NewTear攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Bonk攻擊

Bonk攻擊是分片錯誤的攻擊。如圖4所示，protocol使用UDP。

· 第一片IP載荷為36字節(jié)（包含UDP頭部，UDP檢驗和為0）；

· 第二片IP載荷為4字節(jié)，offset=32（錯誤，正確應(yīng)該是36）。

圖9-4  Bonk攻擊分片示意圖 


Bonk攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Bonk攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Nesta攻擊

Nesta攻擊是分片錯誤的攻擊。如圖5所示：

· 第一片IP載荷為18，protocol為UDP，檢驗和為0；

· 第二片offset為48，IP載荷為116字節(jié)；

· 第三片offset為0，more frag為1，也就是還有分片，40字節(jié)的IP option，都是EOL，IP載荷為224字節(jié)。

圖5  Nesta攻擊分片示意圖 


Nesta攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Nesta攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Rose攻擊

IP protocol可以是UDP或TCP，可以選擇。

如圖6所示：

如果IP protocol是TCP：

· 第一片IP載荷為48字節(jié)（包含TCP頭部），IP頭部20字節(jié)；

· 第二片IP報文的載荷為32字節(jié)，但是offset=65408，more frag=0，即最后一片。

如果IP protocol是UDP：

· 第一片載荷長度40字節(jié)（包含UDP頭部，UDP校驗和為0），IP頭部20字節(jié)；

· 第二片IP報文的載荷為32字節(jié)，但是offset＝65408，more frag＝0，即最后一片。

圖6  Rose攻擊分片示意圖 


Rose攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Rose攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Fawx攻擊

Fawx攻擊是一種分片錯誤的IGMP報文。如圖7，F(xiàn)awx攻擊的特征是：發(fā)送IGMP報文分片，一共兩片，第一片9個字節(jié)，第二個分片offset＝8，載荷長度為16字節(jié)，沒有結(jié)束分片。


圖7  Fawx攻擊分片示意圖 

Fawx攻擊會導(dǎo)致系統(tǒng)崩潰或重啟。啟用分片報文攻擊防范后，對于Fawx攻擊，設(shè)備會直接丟棄所有分片報文。

Ping of Death攻擊

Ping of Death攻擊原理是攻擊者發(fā)送一些尺寸較大（數(shù)據(jù)部分長度超過65507字節(jié)）的ICMP報文對設(shè)備進(jìn)行攻擊。設(shè)備在收到這樣一個尺寸較大的ICMP報文后，如果處理不當(dāng)，會造成協(xié)議棧崩潰。

啟用分片報文攻擊防范后，設(shè)備在收到這種攻擊報文后，直接丟棄該報文。

Jolt攻擊

Jolt攻擊是攻擊者發(fā)送總長度大于65535字節(jié)的報文對設(shè)備進(jìn)行攻擊。Jolt攻擊報文一共173個分片，每個分片報文的IP載荷為380字節(jié)，因此總長度為：173*380+20＝65760，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過65535。設(shè)備在收到這樣的報文時，如果處理不當(dāng)，會造成設(shè)備崩潰、死機(jī)或重啟。

啟用分片報文攻擊防范后，設(shè)備在收到Jolt攻擊報文后，直接丟棄該報文。

3、泛洪攻擊防范

泛洪攻擊是指攻擊者在短時間內(nèi)向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送大量的虛假報文，導(dǎo)致目標(biāo)設(shè)備忙于應(yīng)付無用報文，而無法為用戶提供正常服務(wù)。

泛洪攻擊防范是指設(shè)備實時檢測出泛洪報文并予以丟棄或者限速處理，實現(xiàn)對本設(shè)備的保護(hù)。

泛洪攻擊主要分為TCP SYN泛洪攻擊、UDP泛洪攻擊和ICMP泛洪攻擊。

TCP SYN泛洪攻擊

TCP SYN攻擊利用了TCP三次握手的漏洞。在TCP的3次握手期間，當(dāng)接收端收到來自發(fā)送端的初始SYN報文時，向發(fā)送端返回一個SYN+ACK報文。接收端在等待發(fā)送端的最終ACK報文時，該連接一直處于半連接狀態(tài)。如果接收端最終沒有收到ACK報文包，則重新發(fā)送一個SYN+ACK到發(fā)送端。如果經(jīng)過多次重試，發(fā)送端始終沒有返回ACK報文，則接收端關(guān)閉會話并從內(nèi)存中刷新會話，從傳輸?shù)谝粋€SYN+ACK到會話關(guān)閉大約需要30秒。

在這段時間內(nèi)，攻擊者可能將數(shù)十萬個SYN報文發(fā)送到開放的端口，并且不回應(yīng)接收端的SYN+ACK報文。接收端內(nèi)存很快就會超過負(fù)荷，且無法再接受任何新的連接，并將現(xiàn)有的連接斷開。

設(shè)備對TCP SYN攻擊處理的方法是在使能了TCP SYN泛洪攻擊防范后對TCP SYN報文進(jìn)行速率限制，保證受到攻擊時設(shè)備資源不被耗盡。

UDP泛洪攻擊

UDP泛洪攻擊是指攻擊者在短時間內(nèi)向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送大量的UDP報文，導(dǎo)致目標(biāo)設(shè)備負(fù)擔(dān)過重而不能處理正常的業(yè)務(wù)。UDP泛洪攻擊分為以下兩類：

· Fraggle攻擊

Fraggle攻擊的原理是攻擊者發(fā)送源地址為目標(biāo)主機(jī)地址，目的地址為廣播地址，目的端口號為7的UDP報文。如果該廣播網(wǎng)絡(luò)中有很多主機(jī)都起用了UDP響應(yīng)請求服務(wù)，目的主機(jī)將收到很多回復(fù)報文，造成系統(tǒng)繁忙，達(dá)到攻擊效果。
使能泛洪攻擊防范功能后，設(shè)備默認(rèn)UDP端口號為7的報文是攻擊報文，直接將其丟棄。

· UDP診斷端口攻擊

攻擊者對UDP診斷端口（7-echo，13-daytime，19-Chargen等UDP端口）發(fā)送報文，如果同時發(fā)送的數(shù)據(jù)包數(shù)量很大，造成泛洪，可能影響網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的正常工作。

使能泛洪攻擊防范功能后，設(shè)備將UDP端口為7、13和19的報文認(rèn)為是攻擊報文，直接丟棄。

ICMP泛洪攻擊

通常情況下，網(wǎng)絡(luò)管理員會用Ping程序?qū)W(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)控和故障排除，大概過程如下：

1. 源設(shè)備向接收設(shè)備發(fā)出ICMP響應(yīng)請求報文；

2. 接收設(shè)備接收到ICMP響應(yīng)請求報文后，會向源設(shè)備回應(yīng)一個ICMP應(yīng)答報文。

如果攻擊者向目標(biāo)設(shè)備發(fā)送大量的ICMP響應(yīng)請求報文，則目標(biāo)設(shè)備會忙于處理這些請求，而無法繼續(xù)處理其他的數(shù)據(jù)報文，造成對正常業(yè)務(wù)的沖擊。

設(shè)備針對ICMP泛洪攻擊進(jìn)行CAR（Committed Access Rate）限速，保證CPU不被攻擊，保證網(wǎng)絡(luò)的正常運行。
 
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