网络安全 - DDoS 攻击原理 + 实验

DDoS 攻击

什么是 DDoS 进攻

$\color{cyan}{DDoS}$ （Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务）攻击是一种通过多个计算机系统同时向目标系统发送大量请求，消耗其资源，使其无法正常服务的攻击方式。DDoS 攻击通常利用受感染的僵尸网络（botnet），由攻击者远程控制多个受感染的计算机同时发起攻击。

为什么使用 DDoS 进攻

破坏目标系统服务：

攻击者通过 DDoS 攻击可以使目标系统无法响应正常用户的请求，从而造成服务中断。这在攻击竞争对手的网站或服务时尤为常见。

掩盖其他攻击行为：

DDoS 攻击有时用作分散注意力的手段，攻击者在进行数据窃取、注入恶意软件或其他恶意活动时，会使用 DDoS 攻击掩盖其主要目的。

勒索和敲诈：

攻击者可以通过 DDoS 攻击对企业或组织进行勒索，要求支付赎金以停止攻击。

测试系统的抗压能力：

企业或组织也可能进行自发的 DDoS 测试，以评估其网络和系统的抗压能力，从而改善安全防护措施。

DDoS 攻击的工作机制

攻击者控制僵尸网络：

攻击者通常通过恶意软件感染大量计算机，形成一个僵尸网络（Botnet）。这些被感染的计算机被称为 “僵尸主机”，受攻击者远程控制。

指令分发：

攻击者通过指挥控制服务器（C&C 服务器）向僵尸网络中的僵尸主机发送攻击指令。这些指令包含目标的 IP 地址、攻击方式和攻击时间等信息。

发动攻击：

僵尸主机接收到指令后，会同时向目标系统发送大量的请求包。这些请求包可以是任意类型的流量，如 HTTP 请求、TCP SYN 包或 UDP 包等。

资源耗尽：

目标系统接收到大量请求后，会消耗其网络带宽、CPU、内存等资源，最终导致系统无法正常响应用户请求，甚至完全瘫痪。

DDoS 攻击实验

实验目的

本实验旨在演示和验证分布式拒绝服务（DDoS）攻击的实现过程，理解其工作原理及其对目标主机的影响。通过实验，进一步探讨 DDoS 攻击的防御方法和相关网络安全措施。

实验环境

两台主机：
- 被攻击主机（Windows/Linux）
- 攻击者主机（Kali Linux）

实验步骤

1、安装并配置 hping3

在 Kali Linux 上安装 hping3 工具：
```
apt-get install hping3 -y
```

2、进行 TCP Flood 攻击

使用 hping3 工具向目标主机（例如，IP 地址为 192.168.100.142）发送大量的 TCP 请求包。
```
sudo hping3 -S --flood -V 192.168.100.135
```
-S：发送带有 SYN 标志的 TCP 包

--flood：高速发送包，尽量不显示发送的包

-V：显示详细的发送信息

3、观察攻击效果

在目标主机上，观察其服务是否受到干扰。可以通过以下方式进行观察：
- 使用任务管理器查看 CPU 和网络使用情况。
- 尝试访问目标主机提供的服务（如 Web 服务、文件共享等），观察其响应速度和可用性。
被攻击前的被攻击机的 CPU 和网络使用情况：
被攻击后的被攻击机的 CPU 和网络使用情况：

请添加图片描述

启动 Wireshark:

在 Kali Linux 上启动 Wireshark 并选择合适的网络接口，开始抓包。

请添加图片描述

选择合适的网络接口，开始捕获数据包。

检查网卡信息
```
  ifconfig	
```

请添加图片描述

出现大量包含 SYN 的 TCP 包

4、分析攻击效果和防御方法

攻击效果：
- 在进行 DDoS 攻击期间，目标主机的 CPU 和网络资源可能被大量占用，导致正常服务响应变慢甚至不可用。
- 通过 Wireshark 等抓包工具，可以观察到大量来自攻击者主机的 SYN 包，表明目标主机正遭受 SYN Flood 攻击。
防御方法：
- 启用 SYN Cookies：
  
  在 linux 服务器上启用 SYN Cookies，可以有效防御 SYN Flood 攻击。
```
sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1
```
  - sysctl: 这是一个用于在运行时动态调整内核参数的实用程序。通过 sysctl 命令，可以查看、设置和修改Linux系统的内核参数。
  - -w: 这是 sysctl 命令的一个选项，表示要设置内核参数的值。
  - net.ipv4.tcp_syncookies: 这是一个 Linux 内核参数，用于启用或禁用 TCP SYN cookies。TCP SYN cookies 是一种防范 SYN 洪水攻击的技术，当系统遭受SYN 洪水攻击时，可以使用 TCP SYN cookies 来防止资源耗尽。
  - 1: 这个值表示要将 net.ipv4.tcp_syncookies 参数设置为 1 ，即启用 TCP SYN cookies。启用 TCP SYN cookies 后，系统可以更有效地处理来自未建立连接的客户端的 TCP 连接请求，从而提高系统的抗 SYN 洪水攻击能力。
- 配置防火墙：
  
  在 linux 服务器使用 iptables 等防火墙工具，限制每个 IP 地址的连接速率。
```
iptables -A INPUT -p tcp --syn -m limit --limit 1/s -j ACCEPT
iptables -A INPUT -p tcp --syn -j DROP
```
  - iptables: 表示调用 iptables 防火墙程序。
  - -A INPUT: 将规则添加到 INPUT 链，即用于处理传入数据包的链。
  - -p tcp: 指定要匹配的数据包协议为 TCP。
  - --syn: 表示匹配 TCP 协议中的 SYN 标志，即 TCP 三次握手中的第一个包。
  - -m limit --limit 1/s: 使用 limit 模块来限制匹配规则的速率，这里限制每秒最多匹配 1 个数据包。
  - -j ACCEPT: 表示如果数据包匹配规则，则接受该数据包。
  - -j DROP: 表示如果数据包匹配规则，则丢弃该数据包。
- 使用DDoS防护服务：
  
  部署专业的 DDoS 防护服务，如 Cloudflare、Akamai 等，提供流量清洗和分布式防护。

5、分析与讨论

DDoS攻击原理：

DDoS 攻击通过向目标主机发送大量请求，耗尽其资源，使其无法响应正常用户的请求。TCP Flood 攻击是常见的 DDoS 攻击之一，通过发送大量的 TCP SYN 包，占用目标主机的连接表资源。
流量分析：

通过 Wireshark 抓包可以看到，攻击期间，目标主机收到大量的 SYN 包，这些包的源地址可能是伪造的，目的在于消耗目标主机的资源。
防御措施：

启用 SYN Cookies 和配置防火墙规则是有效的防御方法。专业的 DDoS 防护服务能够提供更高级的防护措施，如流量清洗和分布式防护。

6、实验反思

实验过程中的挑战：

在实验过程中，需要确保 hping3 工具正确安装和配置，同时需要在目标主机上有效监控资源使用情况。这要求对网络环境和工具使用有较高的理解和掌控能力。
实验效果评估：

通过本次实验，可以直观地理解 DDoS 攻击的原理和实施方法，同时也认识到这些攻击手段的危险性和潜在危害。
安全防护意识：

通过实验，可以更加深刻地认识到网络安全的重要性，了解各种防御措施的必要性和实施方法，提高网络安全防护意识。