洪水攻击是一种网络攻击，它使用伪造的TCP连接请求来淹没服务器的资源，从而使服务器无法响应正常的用户请求
这种攻击通过不断地发送同步（SYN）连接请求到服务器，而服务器会尝试建立连接，当服务器回复 SYN+ACK 报文后，攻击者不会发送确认（ACK）
那SYN队列里的连接则不会出队，逐步就会占满服务端的 SYN半连接队列
服务器会一直等待，耗尽服务器的资源，最终就是服务器不能为正常用户提供服务

(想了解特别详细的可以看看TCP三次握手的流程)

攻击的背景来源:TCP 进入三次握手前，服务端会从内部创建了两个队列
半连接队列（SYN 队列）
全连接队列（ACCEPT 队列）

1.1 半连接队列(SYN队列)

存放的是三次握手未完成的连接，客户端发送 SYN 到服务端，服务端收到回复 ACK 和 SYN
状态由 LISTEN 变为 SYN_RCVD，此时这个连接就被放进 SYN 半连接队列
半连接队列的个数一般是有限的，在SYN攻击时服务器会打开大量的半连接，分配TCB耗尽服务器的资源，使得正常的连接请求无法得到响应

查看系统最大半队列大小

sysctl -a|grep max_syn

或者 cat /proc/sys/net/ipv4/tcp_max_syn_backlog

查看系统当前半队列大小

ss -s 结果的 synrecv 0 或者 netstat -natp | grep SYN_RECV | wc -l

查看 SYN队列是否有溢出

间隔执行下面命令，如果有持续大量递增则是溢出 netstat -s|grep LISTEN

1.2 全连接队列

存放的是完成三次握手的连接，客户端回复 ACK, 并且服务端接收后，三次握手就完成了
连接会等待的应用取走，在被取走之前，它被放进 ACCEPT全连接队列

查看系统最大全连接队列大小

cat /proc/sys/net/core/somaxconn

长度由 net.core.somaxconn 和应用程序使用 listen 函数时传入的参数，二者取最小值
默认为 128，表示最多有 129 的 ESTABLISHED 的连接等待accept

查看系统当前全连接队列大小

ss -lnt 如果是指定端口可以用 ss -lnt |grep 80

# -l 显示正在Listener的socket
# -n 不解析服务名称
# -t 只显示tcp

state 在LISTEN 状态下
Send-Q表示listen端口上的全连接队列最大为128
Recv-Q为全连接队列当前使用了多少

2.ss命令浅析

Socket Statistics 是Linux中的一条网络工具命令，用于显示当前系统的各种网络连接状态，包括TCP、UDP以及Unix套接字等。相比netstat可以显示更多更详细的有关 TCP 和连接状态的信息。

本博文主要用来查看洪水攻击时，连接队列的情况。

二、Linux服务器TCP洪水攻击入侵Demo(上)

2.1 TCP洪水攻击环境准备

机器准备：

机器A 部署Nginx 作为常规服务

阿里云服务需要关闭 syn_cookie ,即net.ipv4.tcp_syncookies = 0

vim /etc/sysctl.conf

修改完之后，需要执行 sysctl -p 配置才能生效。

docker部署nginx docker run --name nginx-wnn -p 80:80 -d nginx:1.23.3

机器B安装hping3 ，模拟 SYN 攻击

准备hping3工具：hping3是一款开源的网络扫描和测试工具，可用于模拟tcp洪水攻击

hping3 命令安装

# 依赖库
yum -y install libpcap
yum -y install libpcap-devel
yum -y install tcl-devel

#安装
yum -y install hping3

使用hping3模拟tcp洪水攻击：通过hping3指令，向攻击目标发送大量tcp数据包，从而模拟tcp洪水攻击。

hping3 -S -p 80 --flood 112.74.xxx.xx
#-S是发送SYN数据包，-p是目标端口，112.74.xxx.xx是目标机器ip

现象：

攻击前访问A机器的nginx成功
攻击时机器A服务访问超时失败（使用谷歌浏览器开启隐身模式，或者 curl -v 地址）
查看内存占用率不高、CPU平均负载和使用率等比较低，CPU耗在 si 软中断消耗时间比例升高

攻击后，转圈无法访问

攻击之前地址是可以正常访问的，攻击之后无法访问nginx

三、Linux服务器TCP洪水攻击入侵Demo(下)

3.1 入侵攻防分析实战

top查看cpu情况

查看内存占用率不高、CPU平均负载和使用率等比较低，CPU耗在 si 软中断消耗时间比例升高

CPU主要用在软中断上，从进程列表上看到CPU 使用率最高的也是软中断进程 ksoftirqd

ksoftirqd是运行在Linux的进程，专门处理系统的软中断的，格式是 “ksoftirqd/CPU 编号
在多核服务器上每核都有一个ksoftirqd进程，经常看到ksoftirqd/0表示这是CPU0的软中断处理程序

所以软中断过多比较大可能导致问题，通过文件系统 /proc/softirqs 看是哪类下软中断导致
/proc/softirqs 提供了软中断的运行情况
/proc/interrupts 提供了硬中断的运行情况

命令 watch -d cat /proc/softirqs

说明：
HI 高优先级软中断
TIMER 表示定时器软中断,用于定时触发某些操作
NET_TX 表示网络发送软中断,用于处理网络发送的数据包
NET_RX 表示网络接收软中断，用于处理网络接收的数据包
BLOCK 表示块设备软中断，用于处理磁盘读写请求。
TASKLET：任务中断，用于处理任务的中断任务。
SCHED 表示内核调度软中断
HRTIMER：高精度定时器中断，用于处理高精度定时任务。
RCU：Read-Copy Update中断，用于处理读写锁的内核操作。

现象：
几个指标都在变化中，但是NET_RX 是变化最多的
推断是网络接收软中断，用于处理网络接收的数据包导致出现问题

分析网络流量 sar :

sar -n DEV 1 -h

#-n DEV 表示显示网络收发的报告，间隔 1 秒输出一组数据 -h人类可读方式

分析网卡数据包

eth0：接收的网络帧(包) PPS较大为179063，而每秒收到的数据包大小BPS为9.2M（转为字节）
计算为：9.2 * 1024 * 1024 /179063 = 54字节，平均每个网络帧只有54字节，很小的网络帧是小包问题

3.2 继续抓包分析

tcpdump -i eth0 -n tcp port 80

对输出结果进行分析：

第一列：时分秒毫秒

第二列：网络协议 IP

第三列：发送方的ip地址

第四列：箭头 > 表示数据流向

第五列：接收方的ip地址

第六列：冒号

第七列：数据包内容，包括Flags 标识符，seq 号，ack 号，win 窗口，数据长度 length

更多标识符：使用 tcpdump 抓包后，会遇到的 TCP 报文 Flags，有以下几种：

[S] : SYN（开始连接）
[P] : PSH（推送数据）
[F] : FIN （结束连接）
[R] : RST（重置连接）
[.] : 没有 Flag （意思是除上面四种类型外的其他情况，有可能是 ACK 也有可能是 URG）

分析：

大部分数据都是从 112.xxx.xxx.8.43231 > 171.xx.xxx.9.http: Flags [S] ，数据包是SYN
确认是 SYN FLOOD 洪水攻击

四、TCP洪水攻击结果分析和解决方案Demo

4.1 洪水攻击结果现象

攻击中查看SYN半连接队列大小: 持续递增

netstat -natp | grep SYN_RECV | wc -l

攻击中查看SYN半连接队列是否有溢出

间隔执行下面命令，如果有持续大量递增则是溢出

netstat -s|grep LISTEN

4.2 缓解TCP洪水攻击方案

一、开启tcp_cookie
vim /etc/sysctl.conf

net.ipv4.tcp_syncookies = 1

修改完之后，需要执行 sysctl -p 配置才能生效。

二、增大半连接队列和全连接队列
   半连接队列的最大长度不一定由 tcp_max_syn_backlog 值决定的
   测试发现服务端最多只有 256 个半连接队列而不是 1024，Linux 内核版本实现不一样，和somaxconn全连接队列也有关系
   增加半连接队列大小不能只增大 tcp_max_syn_backlog 的值，还要一同增大 somaxconn 即增大全连接队列

#增大 tcp_max_syn_backlog（半连接队列）
echo 2048 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_max syn backlog

#增大 somaxconn（全连接队列）
echo 2048 > /proc/sys/net/core/somaxconn

三、减少 SYN+ACK 重传次数(减小tcp_synack_retries的值)

# 减少SYN+ACK 的重传次数为1，加快处于SYN_REVC 状态的 TCP 连接断开
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_synack_retries

4.3 现象和思路总结

当发现服务器或业务卡顿的时候，通过top命令来查看服务器负载和cpu使用率，然后排查cpu占用较高的进程

如果发现cpu使用率并不高，但是si软中断很高，且ksoftirqd进程cpu占用率高，则说明服务器持续发生软中断

通过cat /proc/softirqs 来分析是哪类型的软中断次数最多，watch命令来查看变化最快的值

多数情况下网络发生中断的情况会比较多，通过sar命令来查看收发包速率和收发包数据量

验证是否是网络收发包过多导致，计算每个包的大小，判断服务器是否收到了flood攻击

通过tcpdump来抓包，分析数据包来源ip和抓包数据中的Flags来分析数据包类型

如果是Flood洪水攻击，可以通过调整tcp链接参数策略和防火墙封禁异常ip

如果是大规模DDOS攻击，则花钱找运营商购买流量包封堵

DDOS攻击实操以及SSH免登录原理介绍:

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