如何利用nginx處理DDOS進行系統(tǒng)優(yōu)化詳解

前言

眾所周知DDoS很常見，甚至被稱為黑客圈子的準入技能；DDoS又很兇猛，搞起事來幾乎壓垮一方網(wǎng)絡(luò)。

DDOS的特點是分布式，針對帶寬和服務(wù)攻擊，也就 是四層流量攻擊和七層應(yīng)用攻擊，相應(yīng)的防御瓶頸四層在帶寬，七層的多在架構(gòu)的吞吐量。對于七層的應(yīng)用攻擊，我們還是可以做一些配置來防御的，例如前端是 Nginx，主要使用nginx的http_limit_conn和http_limit_req模塊來防御。

什么是分布式拒絕服務(wù)DDoS（Distributed Denial of Service）意為分布式拒絕服務(wù)攻擊，攻擊者利用大量“肉雞”對攻擊目標(biāo)發(fā)動大量的正?；蚍钦Ｕ埱螅谋M目標(biāo)主機資源或網(wǎng)絡(luò)資源，從而使被攻擊者不能為合法用戶提供服務(wù)。通常情況下，攻擊者會嘗試使擁有這么多連接的系統(tǒng)飽和，并要求它不再能夠接受新的流量，或者變得非常緩慢以至于無法使用。

換句話說老張的飯店（被攻擊目標(biāo)）可接待100個顧客同時就餐，隔壁老王（攻擊者）雇傭了200個人（肉雞），進飯店霸占位置卻不吃不喝（非正常請求），飯店被擠得滿滿當(dāng)當(dāng)（資源耗盡），而真正要吃飯的顧客卻進不來，飯店無法正常營業(yè)（DDoS攻擊達成）。那么問題來了，老張該怎么辦？

當(dāng)然是，轟出去！

通常情況下，攻擊者會嘗試使擁有這么多連接的系統(tǒng)飽和，并要求它不再能夠接受新的流量，或者變得非常緩慢以至于無法使用。

應(yīng)用層DDoS攻擊特性

應(yīng)用層（第7層/ HTTP）DDoS攻擊由軟件程序（機器人）執(zhí)行，該軟件程序可以定制為最佳利用特定系統(tǒng)的漏洞。例如，對于不能很好地處理大量并發(fā)連接的系統(tǒng)，僅通過周期性地發(fā)送少量流量打開大量連接并保持活動狀態(tài)，可能會耗盡系統(tǒng)的新連接容量。其他攻擊可以采取發(fā)送大量請求或非常大的請求的形式。由于這些攻擊是由僵尸程序而不是實際用戶執(zhí)行的，因此攻擊者可以輕松地打開大量連接并非?？焖俚匕l(fā)送大量請求。

DDoS攻擊的特征可以用來幫助減輕這些攻擊，包括以下內(nèi)容（這并不意味著是一個詳盡的列表）：

-流量通常來自一組固定的IP地址，屬于用于執(zhí)行攻擊的機器。因此，每個IP地址負責(zé)的連接和請求數(shù)量遠遠超出您對真實用戶的期望。

注意：不要認為此流量模式總是代表DDoS攻擊。轉(zhuǎn)發(fā)代理的使用也可以創(chuàng)建這種模式，因為轉(zhuǎn)發(fā)代理服務(wù)器的IP地址被用作來自它所服務(wù)的所有真實客戶端的請求的客戶端地址。但是，來自轉(zhuǎn)發(fā)代理的連接數(shù)和請求數(shù)通常遠低于DDoS攻擊。

-由于流量是由機器人生成的，并且意味著壓倒服務(wù)器，因此流量速率遠高于人類用戶可以生成的流量。

- User-Agent報頭被設(shè)置有時到非標(biāo)準值。

-該 Referer頭有時設(shè)為您可以與攻擊相關(guān)聯(lián)的值。

使用NGINX和NGINX Plus來抵御DDoS攻擊

NGINX和NGINX Plus具有許多功能，與上述的DDoS攻擊特性相結(jié)合，可以使它們成為DDoS攻擊緩解解決方案的重要組成部分。這些功能通過調(diào)節(jié)傳入流量并通過控制流量代理后端服務(wù)器來解決DDoS攻擊。

NGINX事件驅(qū)動架構(gòu)的內(nèi)在保護

NGINX旨在成為您的網(wǎng)站或應(yīng)用程序的“減震器”。它具有非阻塞的事件驅(qū)動架構(gòu)，可以應(yīng)對大量請求，而不會明顯增加資源利用率。

來自網(wǎng)絡(luò)的新請求不會中斷NGINX處理正在進行的請求，這意味著NGINX可以利用下面描述的技術(shù)來保護您的站點或應(yīng)用免受攻擊。

有關(guān)底層架構(gòu)的更多信息，請參閱Inside NGINX：我們?nèi)绾螢樾阅芎鸵?guī)模設(shè)計。

限制請求率

您可以將NGINX和NGINX Plus接收傳入請求的速率限制為實際用戶的典型值。例如，您可能會決定訪問登錄頁面的真實用戶每2秒只能發(fā)出一個請求。您可以配置NGINX和NGINX Plus，以允許單個客戶端IP地址每2秒嘗試登錄（相當(dāng)于每分鐘30個請求）：

limit_req_zone $binary_remote_addr zone=one: 
10m 
 rate= 
30r 
/m; 
server { 
  
# ... 
 location /login.html { 
  limit_req zone=one; 
  
# ... 
 } 
} 

該 limit_req_zone 指令配置一個名為“ one”的共享內(nèi)存區(qū)域，用于存儲指定密鑰的請求狀態(tài)，在本例中為客戶機IP地址（ $binary_remote_addr）。/login.html塊中的 limit_req 指令引用共享內(nèi)存區(qū)域。 location

有關(guān)速率限制的詳細討論，請參閱博客上的NGINX和NGINX Plus的速率限制。

限制連接數(shù)量

您可以限制單個客戶端IP地址可以打開的連接數(shù)，也可以限制為適合真實用戶的值。例如，您可以允許每個客戶端IP地址打開不超過10個到您網(wǎng)站的/ store區(qū)域的連接：

limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=addr: 10m ; 
server { 
  
# ... 
 location /store/ { 
  limit_conn addr 10 ; 
   
# ... 
 } 
} 

該 limit_conn_zone 指令配置了一個名為addr的共享內(nèi)存區(qū)域，用于存儲指定密鑰的請求，在這種情況下（如前例所示）客戶端IP地址 $binary_remote_addr。在 limit_conn該指令 location為塊/存儲引用共享存儲器區(qū)，并設(shè)置一個最大從每個客戶端IP地址10個連接。

關(guān)閉慢速連接

您可以關(guān)閉正在寫入數(shù)據(jù)的連接，這可能意味著嘗試盡可能保持連接打開（從而降低服務(wù)器接受新連接的能力）。Slowloris就是這種攻擊的一個例子。該 client_body_timeout指令控制NGINX在客戶機體寫入之間等待的時間，該 client_header_timeout 指令控制NGINX在寫入客戶機標(biāo)題之間等待的時間。這兩個指令的默認值是60秒。本示例將NGINX配置為在來自客戶端的寫入或頭文件之間等待不超過5秒鐘：

server { 
 client_body_timeout 5s; 
 client_header_timeout 5s; 
  
# ... 
} 

列入黑名單IP地址

如果您可以識別用于攻擊的客戶端IP地址，則可以使用該 deny指令將其列入黑名單，以便NGINX和NGINX Plus不接受其連接或請求。例如，如果您確定攻擊來自地址范圍123.123.123.1到123.123.123.16：

location / { 
 deny 123.123 . 123.0 / 28 ; 
  
# ... 
} 

或者，如果您確定攻擊來自客戶端IP地址123.123.123.3,123.123.123.5和123.123.123.7：

location / { 
 deny 123.123.123.3; 
 deny 123.123.123.5; 
 deny 123.123.123.7; 
 # ... 
} 

將白名單IP地址

如果僅允許從一個或多個特定組或范圍的客戶端IP地址訪問您的網(wǎng)站或應(yīng)用程序，則可以一起使用 allow和 deny指令以僅允許這些地址訪問該站點或應(yīng)用程序。例如，您可以限制只訪問特定本地網(wǎng)絡(luò)中的地址：

​

location / { 
 allow 192.168.1.0/24; 
 deny all; 
 # ... 
} 

在這里， deny all指令阻止所有不在 allow指令指定的范圍內(nèi)的客戶端IP地址。

使用緩存來平滑流量尖峰

您可以配置NGINX和NGINX Plus來吸收攻擊導(dǎo)致的大量流量峰值，方法是啟用緩存并設(shè)置某些緩存參數(shù)以卸載后端的請求。一些有用的設(shè)置是：

• 該指令的 updating參數(shù) proxy_cache_use_stale告訴NGINX，當(dāng)它需要獲取一個陳舊的緩存對象的更新時，它應(yīng)該只發(fā)送一個更新請求，并且繼續(xù)將陳舊對象提供給在接收時間期間請求它的客戶端來自后端服務(wù)器的更新。當(dāng)對某個文件的重復(fù)請求是攻擊的一部分時，這會顯著減少對后端服務(wù)器的請求數(shù)量。
• 該 proxy_cache_key指令定義的鍵通常由嵌入式變量組成（缺省鍵 $scheme$proxy_host$request_uri，有三個變量）。如果該值包含 $query_string 變量，則發(fā)送隨機查詢字符串的攻擊可能導(dǎo)致過度緩存。 $query_string除非您有特殊原因，否則我們建議您不要在變量中包含變量。

阻止請求

您可以配置NGINX或NGINX Plus來阻止幾種請求：

• 請求一個似乎有針對性的特定網(wǎng)址
• User-Agent報頭設(shè)置為與正?？蛻舳肆髁坎粚?yīng)的值的請求
• 將 Referer標(biāo)頭設(shè)置為可與攻擊關(guān)聯(lián)的值的請求
• 其他頭文件具有可與攻擊關(guān)聯(lián)的值的請求

例如，如果您確定DDoS攻擊的目標(biāo)是URL /foo.php，則可以阻止該頁面的所有請求：

​location /foo.php { 
 deny all; 
} 

或者，如果您發(fā)現(xiàn)DDoS攻擊請求的 User-Agent頭部值為 foo或 bar，則可以阻止這些請求。

​location / { 
 if ($http_user_agent ~* foo|bar) { 
  return 403; 
 } 
 # ... 
} 

該變量引用一個請求頭，在上面的例子中是頭。類似的方法可以用于具有可用于識別攻擊的值的其他報頭。 http_*name*``User-Agent

限制到后端服務(wù)器的連接

NGINX或NGINX Plus實例通?？梢蕴幚肀蓉撦d平衡的后端服務(wù)器更多的并發(fā)連接。使用NGINX Plus，您可以限制連接到每個后端服務(wù)器的數(shù)量。例如，如果要限制NGINX Plus與網(wǎng)站 上游組中的兩個后端服務(wù)器建立的連接數(shù)不超過200個：

​

upstream website { 
 server 192.168.100.1:80 max_conns=200; 
 server 192.168.100.2:80 max_conns=200; 
 queue 10 timeout=30s; 
} 

max_conns 應(yīng)用于每個服務(wù)器的參數(shù)指定NGINX Plus打開的最大連接數(shù)。該 queue 指令限制上游組中所有服務(wù)器達到其連接限制時排隊的請求數(shù)，并且該 timeout參數(shù)指定在隊列中保留請求的時間。

處理基于范圍的攻擊

一種攻擊方法是發(fā)送一個 Range具有非常大值的標(biāo)頭，這可能導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出。有關(guān)如何使用NGINX和NGINX Plus來緩解此類攻擊的討論，請參閱使用NGINX和NGINX Plus來保護CVE-2015-1635。

處理高負荷

DDoS攻擊通常會導(dǎo)致高流量負載。有關(guān)調(diào)整NGINX或NGINX Plus以及允許系統(tǒng)處理更高負載的操作系統(tǒng)的提示，請參閱調(diào)整NGINX的性能。

識別DDoS攻擊

到目前為止，我們專注于您可以使用NGINX和NGINX Plus來幫助減輕DDoS攻擊的影響。但NGINX或NGINX Plus如何幫助您發(fā)現(xiàn)DDoS攻擊呢？該NGINX加狀態(tài)模塊 提供了有關(guān)被負載后端服務(wù)器，你可以用它來發(fā)現(xiàn)異常流量模式平衡交通的詳細指標(biāo)。NGINX Plus附帶了一個狀態(tài)儀表板網(wǎng)頁，以圖形方式描述了NGINX Plus系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)（請參閱demo.nginx.com上的示例）。通過API也可以使用相同的指標(biāo)，您可以使用它將指標(biāo)提供給自定義或第三方監(jiān)控系統(tǒng)，您可以在其中進行歷史趨勢分析以發(fā)現(xiàn)異常模式并啟用警報。

參考

https://www.nginx.com/blog/mitigating-ddos-attacks-with-nginx-and-nginx-plus

總結(jié)

以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了，希望本文的內(nèi)容對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，如果有疑問大家可以留言交流，謝謝大家對腳本之家的支持。