2016年，Mirai发动了一系列大规模 DDoS攻击，目标包括美国互联网服务提供商Dyn，导致包括 Netflix、Spotify在内的多个知名网站在美国和欧洲瘫痪。
2018年2月28日，GitHub遭受了高达 1.35 Tbps的 DDoS攻击。
2020年，AWS Shield Advanced防护服务遭受了高达 2.3 Tbps的 DDoS攻击。
你好，我是猿java。在上面 3个案例中，我们多次提到 DDoS攻击。那么，什么是 DDoS攻击？DDoS攻击会带来什么危害？我们该如何防御？这篇文章，我们将深入地聊一聊。
在讲解 DDoS之前，我们先来了解一个它的原始版本 DoS攻击。
1. 什么是DoS攻击？
DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击是一种网络攻击形式，旨在通过使目标系统、网络或服务超负荷运行，导致合法用户无法正常访问或使用该资源。攻击者通过发送大量请求、数据包或利用系统漏洞，消耗目标的计算资源、带宽或内存，从而使目标无法响应合法的用户请求，达到瘫痪系统、扰乱服务的目的。
如下图，可以形象地描述 DoS攻击：
2. 什么是DDoS攻击？
DDoS（Distributed Denial of Service，分布式拒绝服务）攻击是一种通过多台受控计算机或设备向目标网络、服务器或应用程序发起大量请求，从而使其资源耗尽、无法正常响应合法用户请求的恶意行为。DDoS攻击的目的是通过压垮目标系统的资源（如带宽、处理能力、内存等），导致其服务不可用，进而达到破坏、勒索或转移注意力等目的。
与传统的单一来源的DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击不同，DDoS攻击通常涉及大量分布在全球各地的“僵尸网络”（Botnet）。这些僵尸网络由黑客通过恶意软件感染的计算机和物联网设备组成，使得攻击者能够同时从多个源头发起攻击，极大地增加了攻击的规模和难度。
如下图，可以形象地描述 DDoS攻击的场景：
两者的区别：
- DoS攻击：通常由单一来源或有限数量的来源发起。例如，通过一台计算机向目标服务器发送大量请求，导致服务器资源耗尽。
- DDoS攻击：由大量计算机（通常是被感染的“僵尸网络”）共同发起，向目标服务器同时发送大量请求。这种分布式的攻击方式使DDoS攻击更具破坏性和难以防御。
3. DDoS攻击的类型
DDoS攻击主要包括以下 4种大类型，然后在每种类型中会列举几个典型的案例：
(1) 基于网络层的攻击
- SYN Flood：攻击者发送大量的TCP SYN请求，消耗目标服务器的连接资源，使其无法响应合法的连接请求。
- UDP Flood：通过发送大量的UDP数据包耗尽目标系统的带宽和处理能力。
- ICMP Flood（Ping Flood）：发送大量的ICMP Echo请求（Ping）包，导致目标系统的网络资源被占用。
(2) 基于传输层的攻击
- TCP Flood：通过发送大量的TCP连接请求，使目标服务器的TCP连接队列被填满。
- ACK Flood：发送大量的TCP ACK数据包，干扰正常的TCP连接建立过程。
(3) 基于应用层的攻击
- HTTP Flood：发送大量的HTTP请求，占用目标Web服务器的资源，导致合法用户无法访问。
- Slowloris：通过保持大量的HTTP连接处于半开状态，消耗服务器的连接资源。
- DNS Query Flood：向目标DNS服务器发送大量查询请求，导致其无法正常解析合法请求。
(4) 混合型攻击
结合网络层和应用层的攻击手段，全面消耗目标的各种资源，增加防御的难度。
4. DDoS攻击的工作原理
通常来说，DDoS 攻击的工作原理通常涉及以下 8个步骤：
(1) 僵尸网络形成：攻击者组装了一个由受感染设备组成的网络，称为僵尸网络（botnet）。这些设备（可能包括感染了恶意软件的计算机、服务器、IoT 设备或智能手机）受攻击者控制并用于发起攻击。
(2) 侦查：攻击者识别要破坏或禁用的潜在目标，例如网站、服务器或网络基础设施。这可以通过自动扫描或收集有关易受攻击目标的信息来完成。
(3) 命令和控制 （C&C） 设置：攻击者设置了一个命令和控制基础设施，以便与僵尸网络中受感染的设备进行通信。此基础结构允许攻击者发出命令并协调攻击。
(4) 发起攻击：攻击者指示僵尸网络受感染的设备向目标系统发送大量流量或请求。这种流量洪流会压垮目标的资源，例如带宽、处理能力或内存。
(5) 流量重定向：为了放大攻击，攻击者可能会使用 IP 欺骗或反射/放大攻击等技术。IP 欺骗涉及伪造攻击流量的源 IP 地址，使其看起来好像来自合法来源。
(6) 反射/放大攻击利用易受攻击的服务器或服务，这些服务器或服务的响应流量多于接收的流量，从而放大了攻击的规模。
(7) 对目标系统的影响：由于流量过大，目标系统的资源不堪重负。因此，目标系统的性能会下降或合法用户完全无法访问。这种中断可能导致财务损失、声誉损害和潜在的安全漏洞。
(8) 攻击持续性：攻击者可能会尝试在较长时间内持续攻击，调整攻击策略或针对基础设施的不同部分以逃避 DDoS 检测或缓解措施。
在分析完 DDoS攻击的工作原理之后，我们需要对工作原理涉及的几个概念进行。
(1) 什么僵尸网络？
众所周知，僵尸网络（botnet）是过去几年最大的 DDoS 攻击的幕后黑手，从 2016 年的 Dyn 攻击到 2023 年由 Mirai 僵尸网络主导的利用命令注入漏洞的攻击。僵尸网络是受恶意软件感染的计算机和联网设备（IoT、智能设备等）的集合，它们在单个恶意行为者或通常称为“僵尸僵尸主机”的攻击组的控制下协同工作。这样的网络也被称为僵尸军队，每个受感染的设备都被称为机器人/僵尸。
(2) 僵尸网络中有多少个爬虫程序？
僵尸网络中爬虫程序的数量差异很大，从几千台到一百多万台受感染设备不等。例如，Hide 'n Seek 僵尸网络拥有大约 24,000 台受感染的设备，而 Mirai 僵尸网络在 2016 年严重破坏了美国东海岸的互联网使用，据信有 800,000 至 250 万台受感染设备。
5. 如何预防 DDoS攻击？
防御DDoS攻击需要多层次、多手段的综合防护策略，包括网络层防护、应用层防护、流量清洗服务等。以下是一些常见的防御措施：
(1) 网络层防护：
- 防火墙和入侵检测/防御系统（IDS/IPS）：配置防火墙规则，限制异常流量，阻挡已知的攻击流量模式。
- 路由过滤：通过路由器过滤异常流量或恶意IP地址，减少攻击流量对内部网络的影响。
- 黑名单和白名单：使用黑名单阻挡已知的恶意IP地址，使用白名单只允许可信的IP地址访问关键资源。
(2) 分布式防护：
- 内容分发网络（CDN）：将流量分散到全球多个节点，减轻单一服务器的压力，提高服务的可用性和抗攻击能力。
- Anycast网络：使用Anycast技术将流量路由到最近的服务器节点，有效分散DDoS流量。
(3) 流量清洗服务：
第三方流量清洗服务（如Cloudflare、Akamai、Amazon AWS Shield）可以在攻击流量到达目标之前，对其进行过滤和清洗，只将合法流量转发给目标。
(4) 应用层防护：
- Web应用防火墙（WAF）：监控和过滤HTTP/HTTPS流量，阻挡恶意请求，防止应用层攻击。
- 速率限制：限制单个IP或会话在特定时间内的请求次数，防止恶意用户发送大量请求。
- 验证码和挑战：在高风险操作或大量请求时，引入验证码等机制，验证请求的合法性。
(5) 冗余和负载均衡：
- 负载均衡：将流量分散到多个服务器或数据中心，避免单点故障。
- 冗余部署：部署多个数据中心，分散风险，提高系统的容灾能力。
(6) 监控和报警：
实时监控网络流量和服务器状态，及时发现异常流量或性能下降，快速响应和处理攻击。
(7) 安全意识和培训：
定期进行安全培训，提高员工识别和应对DDoS攻击的能力，制定应急响应计划。
(8) 协议和连接优化：
- TCP防护：优化TCP连接处理机制，避免SYN Flood等攻击。
- 缓存和压缩：使用缓存减少服务器响应的压力，使用压缩技术减少带宽消耗。
6. 总结
本文，我们详细地分析了 DDoS攻击以及工作原理和预防措施，它是一种常见且破坏力强大的网络攻击手段。尽管，DDoS攻击更多面向的是安全和运维人员，但是作为程序员，我们也需要学会如何识别和防御 DDoS攻击，这样我们才能更好地做好系统服务自保。
