КСЗІ2010:Виступ на семінарі:Симчак Володимир:Захист інформації

Анатомія DoS-атак

      DoS-атаки поділяються на локальні і віддаленні. До локальних відносяться різні експлойти, форк-бомби і програми, що відкривають по мільйону файлів або запускають якийсь циклічний алгоритм, який зжирає пам'ять і процесорні ресурси. На всьому цьому ми зупинятися не будемо. А ось віддалені DoS-атаки розглянемо детальніше. Вони діляться на два види:
          1.Віддалена експлуатація помилок в ПЗ з метою привести його в неробочий стан.
          2.Flood - посилка на адресу жертви величезної кількості безглуздих (рідше – осмислених) пакетів. Метою флуда може бути канал зв'язку або ресурси машини. У першому випадку потік пакетів займає весь пропускний канал і не дає машині, що атакується, можливість обробляти легальні запити. У другому - ресурси машини захоплюються за допомогою багатократного і дуже частого звернення до якого-небудь сервісу, що виконує складну, ресурсоємну операцію. Це може бути, наприклад, тривале звернення до одного з активних компонентів (скрипту) web-сервера. Сервер витрачає всі ресурси машини на обробку запитів що атакує, а користувачам доводиться чекати.
      У традиційного виконання (один атакуючий - одна жертва) зараз залишається ефективним лише перший вигляд атак. Класичний флуд даремний. Просто тому що при сьогоднішній ширині каналу серверів, рівні обчислювальних потужностей і повсюдному використанні різних анті-DoS прийомів в ПЗ (наприклад, затримки при багатократному виконанні одних і тих же дій одним клієнтом), що атакує перетворюється на докучливого комара, не здатного завдати якого б то не було збитку. Але якщо цих комарів наберуться сотні, тисячі або навіть сотні тисяч, вони легко покладуть сервер на лопатки. Натовп - страшна сила не лише в житті, але і на комп'ютерному світі. Розподілена атака типа "відмова в обслуговуванні" (DDoS), зазвичай здійснювана за допомогою безлічі зомбіфіціруваних хостів, може відрізувати від зовнішнього світу навіть найстійкіший сервер, і єдиний ефективний захист - організація розподіленої системи серверів (але це по кишені далеко не всім).

Методи боротьби

      Небезпека більшості DDoS-атак – в їх абсолютній прозорості і "нормальності". Адже якщо помилка в ПЗ завжди може бути виправлена, то повне зжирання ресурсів - явище майже буденне. З ними стикаються багато адміністраторів, коли ресурсів машини (ширина каналу) стає недостатньо, або web-сайт піддається слешдот-ефекту. І якщо різати трафік і ресурси для всіх підряд, то врятуєшся від DDoS, но втратиш велику половину клієнтів.
      Виходу з цієї ситуації фактично немає, проте наслідки DDoS-атак і їх ефективність можна істотно понизити за рахунок правильного налаштування маршрутизатора, брандмаузера і постійного аналізу аномалій в мережевому трафіку. У наступній частині статті ми послідовно розглянемо:
         1. способи розпізнавання DDoS-атаки, що починається;
         2. методи боротьби з конкретними типами DDoS-атак;
         3. універсальні поради, які допоможуть підготуватися до DoS-атаки і понизити її ефективність.
     В самому кінці буде дана відповідь на питання: що робити, коли почалася DDoS-атака.

Боротьба з flood-атаками

      Отже, існує два типи DoS/DDoS-атак, і найбільш поширена з них заснована на ідеї флуда, тобто завалення жертви величезною кількістю пакетів. Флуд буває різним: ICMP-флуд, SYN-флуд, UDP-флуд і HTTP-флуд. Сучасні DoS-боти можуть використовувати всі ці види атак одночасно, тому слід заздалегідь поклопотатися про адекватний захист від кожної з них.

      1. Icmp-флуд.
      Дуже примітивний метод забивання смуги пропускання і створення навантажень на мережевий стек через монотонну посилку запитів ICMP ECHO (пінг). Легко виявляється за допомогою аналізу потоків трафіку в обидві сторони: під час атаки типа Icmp-флуд вони практично ідентичні. Майже безболісний спосіб абсолютного захисту заснований на відключенні відповідей на запити ICMP ECHO:
#sysctl net.ipv4.icmp_echo_ignore_all=1
Або за допомогою брандмаузера:
#iptables -A INPUT -p icmp -j DROP --icmp-type 8

      2. SYN-флуд.
      Один з поширених способів не лише забити канал зв'язку, але і ввести мережевий стек операційної системи в такий стан, коли він вже не зможе приймати нові запити на підключення. Заснований на спробі ініціалізації великого числа одночасних TCP-з'єднань через посилку SYN-пакету з неіснуючою зворотньою адресою. Після декількох спроб відіслати у відповідь ACK-пакет на недоступну адресу більшість операційок ставлять невстановлене з'єднання в чергу. І лише після n-ої спроби закривають з'єднання. Оскільки потік ACK-пакетів дуже великий, незабаром черга виявляється заповненою, і ядро дає відмову на спроби відкрити нове з'єднання. Найбільш розумні DoS-боти ще і аналізують систему перед початком атаки, щоб слати запити лише на відкриті життєво важливі порти. Ідентифікувати таку атаку просто: досить спробувати підключитися до одного з сервісів. Оборонні заходи зазвичай включають:
Збільшення черги "напіввідкритих" tcp-з'єднань:
# sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog=1024
Зменшення часу утримання "напіввідкритих" з'єднань:
# sysctl -w net.ipv4.tcp_synack_retries=1
Включення механізму TCP syncookies:
# sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1
Обмеження максимального числа "напіввідкритих" з'єднань з одного IP до конкретного порту:
# iptables -i INPUT -p tcp --syn --dport 80 -m iplimit --iplimit-above 10 -j DROP

      3. UDP-флуд.
      Типовий метод захаращення смуги пропускання. Заснований на безконечній посилці udp-пакетів на порти різних udp-сервісів. Легко усувається за рахунок відрізання таких сервісів від зовнішнього світу і установки ліміту на кількість з'єднань в одиницю часу до dns-сервера на стороні шлюзу:
# iptables -i INPUT -p udp --dport 53 -j DROP -m iplimit --iplimit-above 1

      4. HTTP-флуд.
      Один з найпоширеніших на сьогоднішній день способів флуда. Заснований на безконечній посилці http-повідомлень GET на 80-й порт з метою завантажити web-сервер настільки, щоб він виявився не в змозі обробляти всі останні запити. Часто метою флуда стає не корінь web-сервера, а один із скриптів, що виконують ресурсоємні завдання або що працює з базою даних. У будь-якому випадку, індикатором атаки, що почалася, служитиме аномально швидке зростання лігв web-сервера.
      Методи боротьби з Http-флудом включають тюнинг web-сервера і бази даних з метою понизити ефект від атаки, а також відсіювання DoS-ботів за допомогою різних прийомів. По-перше, слід збільшити максимальне число з’єднань до бази даних одночасно. По-друге, встановити перед web-сервером Apache легкий і продуктивний nginx – він кешуватиме запити і видавати статику. Це рішення із списку "Must have", яке не лише понизить ефект DoS-атак, але і дозволить серверу витримати величезні нагрузки. Невеликий приклад:
# vi /etc/nginx/nginx.conf
# Збільшує максимальну кількість використовуваних файлів worker_rlimit_nofile 80000;
events {
# Збільшує максимальну кількість з’єднань
worker_connections 65536;
# Використовувати ефективний метод метод epoll для обробки з’єднань
use epoll;
}
http {
gzip off;
# Відключаеєм таймаут на закриття keep-alive з’єднань
keepalive_timeout 0;
# Не віддавати версію nginx в заголовку відповіді
server_tokens off;
# Зкидати з’єднання по таймауту
reset_timedout_connection on;
}
# Стандартні настройки для роботи в якості проксі
server {
listen 111.111.111.111 default deferred;
server_name host.com www.host.com;
log_format IP $remote_addr;
location / {
proxy_pass http://127.0.0.1/;
}
location ~* \.(jpeg|jpg|gif|png|css|js|pdf|txt|tar)$ {
root /home/www/host.com/httpdocs;
}
}
У разі потреби можна задіювати nginx-модуль ngx_http_limit_req_module, що обмежує кількість одночасних підключень з однієї адреси
(http://sysoev.ru/nginx/docs/http/ngx_http_limit_req_module.html). Ресурсоємні скрипти можна захистити від ботів за допомогою затримок, кнопок "Натискуй мене", виставляння кукисів і інших прийомів, направлених на перевірку "людяності".