使用Nginx、Nginx Plus抵御DDOS攻擊的方法

DDOS 是一種通過大流量的請求對目標(biāo)進(jìn)行轟炸式訪問，導(dǎo)致提供服務(wù)的服務(wù)器資源耗盡進(jìn)而無法繼續(xù)提供服務(wù)的攻擊手段。

一般情況下，攻擊者通過大量請求與連接使服務(wù)器處于飽和狀態(tài)，以至于無法接受新的請求或變得很慢。

一、應(yīng)用層DDOS攻擊的特征

應(yīng)用層(七層/HTTP層)DDOS 攻擊通常由木馬程序發(fā)起，其可以通過設(shè)計更好的利用目標(biāo)系統(tǒng)的脆弱點。例如，對于無法處理大量并發(fā)請求的系統(tǒng)，僅僅通過建立大量的連接，并周期性的發(fā)出少量數(shù)據(jù)包來保持會話就可以耗盡系統(tǒng)的資源，使其無法接受新的連接請求達(dá)到 DDOS 的目的。其他還有采用發(fā)送大量連接請求發(fā)送大數(shù)據(jù)包的請求進(jìn)行攻擊的形式。因為攻擊是由木馬程序發(fā)起，攻擊者可以在很短時間內(nèi)快速建立大量的連接，并發(fā)出大量的請求。

以下是一些DDOS的特證，我們可以據(jù)此特征來抵抗 DDOS(包括但不限于)：

1. 攻擊經(jīng)常來源于一些相對固定的 IP 或 IP 段，每個 IP 都有遠(yuǎn)大于真實用戶的連接數(shù)和請求數(shù)。(備注：這并不表明這種請求都是代表著 DDOS 攻擊。在很多使用NAT的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中，很多的客戶端使用網(wǎng)關(guān)的 IP 地址訪問公網(wǎng)資源。但是，即便如此，這樣的請求數(shù)和連接數(shù)也會遠(yuǎn)少于 DDOS 攻擊。)
2. 因為攻擊是由木馬發(fā)出且目的是使服務(wù)器超負(fù)荷，請求的頻率會遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過正常人的請求。
3. User-Agent 通常是一個非標(biāo)準(zhǔn)的值
4. Referer 有時是一個容易聯(lián)想到攻擊的值

二、使用Nginx、Nginx Plus抵抗DDOS攻擊

結(jié)合上面提到的 DDOS 攻擊的特征，Nginx、Nginx Plus有很多的特性可以用來有效的防御 DDOS 攻擊，可以從調(diào)整入口訪問流量和控制反向代理到后端服務(wù)器的流量兩個方面來達(dá)到抵御 DDOS 攻擊的目的。

1. 限制請求速度

設(shè)置 Nginx、Nginx Plus 的連接請求在一個真實用戶請求的合理范圍內(nèi)。比如，如果你覺得一個正常用戶每兩秒可以請求一次登錄頁面，你就可以設(shè)置 Nginx 每兩秒鐘接收一個客戶端 IP 的請求(大約等同于每分鐘30個請求)。

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

`limit_req_zone` 命令設(shè)置了一個叫 one 的共享內(nèi)存區(qū)來存儲請求狀態(tài)的特定鍵值，在上面的例子中是客戶端 IP($binary_remote_addr)。location 塊中的 `limit_req` 通過引用 one 共享內(nèi)存區(qū)來實現(xiàn)限制訪問 /login.html 的目的。

2. 限制連接數(shù)量

設(shè)置 Nginx、Nginx Plus 的連接數(shù)在一個真實用戶請求的合理范圍內(nèi)。比如，你可以設(shè)置每個客戶端 IP 連接 /store 不可以超過10個。

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

`limit_conn_zone` 命令設(shè)置了一個叫 addr 的共享內(nèi)存區(qū)來存儲特定鍵值的狀態(tài)，在上面的例子中是客戶端 IP( $binary_remote_addr)。location 塊中 `limit_conn` 通過引用 addr 共享內(nèi)存區(qū)來限制到 /store/ 的最大連接數(shù)為10。

3. 關(guān)閉慢連接

有一些 DDOS 攻擊，比如 Slowlris，是通過建立大量的連接并周期性的發(fā)送一些數(shù)據(jù)包保持會話來達(dá)到攻擊目的，這種周期通常會低于正常的請求。這種情況我們可以通過關(guān)閉慢連接來抵御攻擊。

`client_body_timeout` 命令用來定義讀取客戶端請求的超時時間，`client_header_timeout` 命令用來定于讀取客戶端請求頭的超時時間。這兩個參數(shù)的默認(rèn)值都是 60s，我們可以通過下面的命令將他們設(shè)置為 5s：

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

4. 設(shè)置IP黑名單

如果確定攻擊來源于某些 IP 地址，我們可以將其加入黑名單，Nginx 就不會再接受他們的請求。比如，你已經(jīng)確定攻擊來自于從123.123.123.1到123.123.123.16的一段 IP 地址，你可以這樣設(shè)置：

location / { 
deny 123.123.123.0/28; 
... 
} 

或者你確定攻擊來源于123.123.123.3、123.123.123.5、123.123.123.7幾個IP，可以這樣設(shè)置：

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

5. 設(shè)置IP白名單

如果你的網(wǎng)站僅允許特定的 IP 或 IP 段訪問，你可以結(jié)合使用 allow 和 deny 命令來限制僅允許你指定的 IP 地址訪問你的網(wǎng)站。如下，你可以設(shè)置僅允許 192.168.1.0 段的內(nèi)網(wǎng)用戶訪問：

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

deny 命令會拒絕除了 allow 指定的 IP 段之外的所有其他 IP 的訪問請求。

6. 使用緩存進(jìn)行流量削峰

通過打開 Nginx 的緩存功能并設(shè)置特定的緩存參數(shù)，可以削減來自攻擊的流量，同時也可以減輕對后端服務(wù)器的請求壓力。以下是一些有用的設(shè)置：

1. proxy_cache_use_stale ` 的 updating 參數(shù)告訴 Nginx 什么時候該更新所緩存的對象。只需要到后端的一個更新請求，在緩存有效期間客戶端對該對象的請求都無需訪問后端服務(wù)器。當(dāng)通過對一個文件的頻繁請求來實施攻擊時，緩存功能可極大的降低到后端服務(wù)器的請求。
2. proxy_cache_key ` 命令定義的鍵值通常包含一些內(nèi)嵌的變量(默認(rèn)的鍵值 $scheme$proxy_host$request_uri 包含了三個變量)。如果鍵值包含 `$query_string` 變量，當(dāng)攻擊的請求字符串是隨機(jī)的時候就會給 Nginx 代理過重的緩存負(fù)擔(dān)，因此我們建議一般情況下不要包含 `$query_string` 變量。

7. 屏蔽特定的請求

可以設(shè)置 Nginx、Nginx Plus 屏蔽一些類型的請求：

1. 針對特定 URL 的請求
2. 針對不是常見的 User-Agent 的請求
3. 針對 Referer 頭中包含可以聯(lián)想到攻擊的值的請求
4. 針對其他請求頭中包含可以聯(lián)想到攻擊的值的請求

比如，如果你判定攻擊是針對一個特定的 URL：/foo.php，我們就可以屏蔽到這個頁面的請求：

location /foo.php { 
deny all; 
} 

或者你判定攻擊請求的 User-Agent 中包含 foo 或 bar，我們也可以屏蔽這些請求：

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

http_name 變量引用一個請求頭，上述例子中是 User-Agent 頭?？梢葬槍ζ渌?http 頭使用類似的方法來識別攻擊。

8. 限制到后端服務(wù)器的連接數(shù)

一個 Nginx、Nginx Plus 實例可以處理比后端服務(wù)器多的多的并發(fā)請求。在 Nginx Plus 中，你可以限制到每一個后端服務(wù)器的連接數(shù)，比如可以設(shè)置 Nginx Plus 與 website upstream 中的每個后端服務(wù)器建立的連接數(shù)不得超過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` 參數(shù)可以針對每一個后端服務(wù)器設(shè)置 Nginx Plus 可以與之建立的最大連接數(shù)。`queue` 命令設(shè)置了當(dāng)每個后端服務(wù)器都達(dá)到最大連接數(shù)后的隊列大小，`timeout` 參數(shù)指定了請求在隊列中的保留時間。

9. 處理特定類型的攻擊

有一種攻擊是發(fā)送包含特別大的值的請求頭，引起服務(wù)器端緩沖區(qū)溢出。Nginx、Nginx Plus 針對這種攻擊類型的防御，可以參考

[Using NGINX and NGINX Plus to Protect Against CVE-2015-1635]
http://nginx.com/blog/nginx-protect-cve-2015-1635/?_ga=1.14368116.2137319792.1439284699)

10. 優(yōu)化Nginx性能

DDOS 攻擊通常會帶來高的負(fù)載壓力，可以通過一些調(diào)優(yōu)參數(shù)，提高 Nginx、Nginx Plus 處理性能，硬抗 DDOS 攻擊，詳細(xì)參考：

[Tuning NGINX for Performance]
http://nginx.com/blog/tuning-nginx/?_ga=1.48422373.2137319792.1439284699

三、識別DDOS攻擊

到目前為止，我們都是集中在如何是用 Nginx、Nginx Plus 來減輕 DDOS 攻擊帶來的影響。如何才能讓 Nginx、Nginx Plus 幫助我們識別 DDOS 攻擊呢?`Nginx Plus Status module` 提供了到后端服務(wù)器流量的詳細(xì)統(tǒng)計，可以用來識別異常的流量。Nginx Plus 提供一個當(dāng)前服務(wù)狀態(tài)的儀表盤頁面，同時也可以在自定義系統(tǒng)或其他第三方系統(tǒng)中通過 API 的方式獲取這些統(tǒng)計信息，并根據(jù)歷史趨勢分析識別非正常的流量進(jìn)而發(fā)出告警。

四、總結(jié)

Nginx 和 Nginx Plus 可以作為抵御 DDOS 攻擊的一個有力手段，而且 Nginx Plus 中提供了一些附加的特性來更好的抵御 DDOS 攻擊并且當(dāng)攻擊發(fā)生時及時的識別到。

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