SYN- Flood攻击是网络上最为常见的DDoS攻击，也是最为经典的拒绝服务攻击，SYN- Flood攻击会造成可用TCP连接队列很快阻塞，系统资源急剧下降，致使服务不可用，危害巨大。本文介绍了syn_flood攻击原理以及对应的防范措施。
一、syn_flood攻击原理是什么？
syn_flood攻击利用了TCP协议实现上的一个缺陷，通过向网络服务所在端口发送大量的伪造源地址的攻击报文，就可能造成目标服务器中的半开连接队列被占满，从而阻止其他合法用户进行访问。这种攻击早在1996年就被发现，但至今仍然显示出强大的生命力。很多操作系统，甚至防火墙、路由器都无法有效地防御这种攻击，而且由于它可以方便地伪造源地址，追查起来非常困难。
客户端发起连接的报文即为syn报文。当攻击者发送大量的伪造IP端口的syn报文时，服务端接收到syn报文后，新建一共表项插入到半连接队列，并发送syn_ack。但由于这些syn报文都是伪造的，发出去的syn_ack报文将没有回应。TCP是可靠协议，这时就会重传报文，默认重试次数为5次，重试的间隔时间从1s开始每次都番倍，分别为1s + 2s + 4s + 8s +16s = 31s,第5次发出后还要等32s才知道第5次也超时了，所以一共是31 + 32 = 63s。
也就是说一共假的syn报文，会占用TCP准备队列63s之久，而半连接队列默认为1024，系统默认不同，可 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog c查看。也就是说在没有任何防护的情况下，每秒发送200个伪造syn包，就足够撑爆半连接队列，从而使真正的连接无法建立，无法响应正常请求。
一台普通的每秒就可以轻松伪造100w个syn包。因此即使把队列大小调大最大也无济于事。
二、如何防范syn_flood攻击？
针对syn_flood攻击有2种比较通用的防范机制：
1. cookie源认证：
原理是syn报文首先由DDOS防护系统来响应syn_ack。带上特定的sequence number （记为cookie）。真实的客户端会返回一个ack 并且Acknowledgment number 为cookie+1。 而伪造的客户端，将不会作出响应。这样我们就可以知道那些IP对应的客户端是真实的，将真实客户端IP加入白名单。下次访问直接通过，而其他伪造的syn报文就被拦截。防护示意图如下：
2.reset认证：
Reset认证利用的是TCP协议的可靠性，也是首先由DDOS防护系统来响应syn。防护设备收到syn后响应syn_ack,将Acknowledgement number (确认号)设为特定值（记为cookie）。当真实客户端收到这个报文时，发现确认号不正确，将发送reset报文，并且sequence number 为cookie + 1。
而伪造的源，将不会有任何回应。这样我们就可以将真实的客户端IP加入白名单。
通常在实际应用中还会结合首包丢弃的方式结合源认证一起使用，首包丢弃原理为：在DDOS防护设备收到syn报文后，记录5元组，然后丢弃。正常用户将重传syn报文，防护设备在收到报文命中5元组，并且在规定时间内，则转发。当重传syn报文到达一定阀值时，在启用上述的源认证。这样就能减少反射syn_ack报文的数量，缓解网络拥堵，同时对防护不产生影响。
以上是syn_flood的攻击原理和防范措施，后续将分析TCP其他类型的攻击和防护。
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