使用Nginx處理DDOS進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化
DDoS很常見，甚至被稱為黑客圈子的準(zhǔn)入技能；DDoS又很兇猛，搞起事來幾乎壓垮一方網(wǎng)絡(luò)。
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(duì)攻擊目標(biāo)發(fā)動(dòng)大量的正常或非正常請(qǐng)求，耗盡目標(biāo)主機(jī)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(huì)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(gè)顧客同時(shí)就餐，隔壁老王（攻擊者）雇傭了200個(gè)人（肉雞），進(jìn)飯店霸占位置卻不吃不喝（非正常請(qǐng)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(jìn)不來，飯店無法正常營(yíng)業(yè)（DDoS攻擊達(dá)成）。那么問題來了，老張?jiān)撛趺崔k？
當(dāng)然是，轟出去！
通常情況下，攻擊者會(huì)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(jī)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(duì)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(dòng)狀態(tài)，可能會(huì)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(qǐng)求或非常大的請(qǐng)求的形式。由于這些攻擊是由僵尸程序而不是實(shí)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常快速地發(fā)送大量請(qǐng)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(gè)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(jī)器。因此，每個(gè)IP地址負(fù)責(zé)的連接和請(qǐng)求數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出您對(duì)真實(shí)用戶的期望。
注意：不要認(rèn)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?yàn)檗D(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(shí)客戶端的請(qǐng)求的客戶端地址。但是，來自轉(zhuǎn)發(fā)代理的連接數(shù)和請(qǐng)求數(shù)通常遠(yuǎn)低于DDoS攻擊。
-由于流量是由機(jī)器人生成的，并且意味著壓倒服務(wù)器，因此流量速率遠(yuǎn)高于人類用戶可以生成的流量。
- User-Agent報(bào)頭被設(shè)置有時(shí)到非標(biāo)準(zhǔn)值。
-該 Referer頭有時(shí)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(dòng)架構(gòu)的內(nèi)在保護(hù)
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(dòng)架構(gòu)，可以應(yīng)對(duì)大量請(qǐng)求，而不會(huì)明顯增加資源利用率。
來自網(wǎng)絡(luò)的新請(qǐng)求不會(huì)中斷NGINX處理正在進(jìn)行的請(qǐng)求，這意味著NGINX可以利用下面描述的技術(shù)來保護(hù)您的站點(diǎn)或應(yīng)用免受攻擊。
有關(guān)底層架構(gòu)的更多信息，請(qǐng)參閱Inside NGINX：我們?nèi)绾螢樾阅芎鸵?guī)模設(shè)計(jì)。
限制請(qǐng)求率
您可以將NGINX和NGINX Plus接收傳入請(qǐng)求的速率限制為實(shí)際用戶的典型值。例如，您可能會(huì)決定訪問登錄頁面的真實(shí)用戶每2秒只能發(fā)出一個(gè)請(qǐng)求。您可以配置NGINX和NGINX Plus，以允許單個(gè)客戶端IP地址每2秒嘗試登錄（相當(dāng)于每分鐘30個(gè)請(qǐng)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(gè)名為“ one”的共享內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)指定密鑰的請(qǐng)求狀態(tài)，在本例中為客戶機(jī)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(xì)討論，請(qǐng)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(gè)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(shí)用戶的值。例如，您可以允許每個(gè)客戶端IP地址打開不超過10個(gè)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(gè)名為addr的共享內(nèi)存區(qū)域，用于存儲(chǔ)指定密鑰的請(qǐng)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(chǔ)引用共享存儲(chǔ)器區(qū)，并設(shè)置一個(gè)最大從每個(gè)客戶端IP地址10個(gè)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(gè)例子。該 client_body_timeout指令控制NGINX在客戶機(jī)體寫入之間等待的時(shí)間，該 client_header_timeout 指令控制NGINX在寫入客戶機(jī)標(biāo)題之間等待的時(shí)間。這兩個(gè)指令的默認(rèn)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(shí)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(qǐng)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(gè)或多個(gè)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(diǎn)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(qǐng)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(gè)陳舊的緩存對(duì)象的更新時(shí)，它應(yīng)該只發(fā)送一個(gè)更新請(qǐng)求，并且繼續(xù)將陳舊對(duì)象提供給在接收時(shí)間期間請(qǐng)求它的客戶端來自后端服務(wù)器的更新。當(dāng)對(duì)某個(gè)文件的重復(fù)請(qǐng)求是攻擊的一部分時(shí)，這會(huì)顯著減少對(duì)后端服務(wù)器的請(qǐng)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(gè)變量）。如果該值包含 $query_string 變量，則發(fā)送隨機(jī)查詢字符串的攻擊可能導(dǎo)致過度緩存。 $query_string除非您有特殊原因，否則我們建議您不要在變量中包含變量。
阻止請(qǐng)求
您可以配置NGINX或NGINX Plus來阻止幾種請(qǐng)求：
- 請(qǐng)求一個(gè)似乎有針對(duì)性的特定網(wǎng)址
- User-Agent報(bào)頭設(shè)置為與正常客戶端流量不對(duì)應(yīng)的值的請(qǐng)求
- 將 Referer標(biāo)頭設(shè)置為可與攻擊關(guān)聯(lián)的值的請(qǐng)求
- 其他頭文件具有可與攻擊關(guān)聯(lián)的值的請(qǐng)求
例如，如果您確定DDoS攻擊的目標(biāo)是URL /foo.php，則可以阻止該頁面的所有請(qǐng)求：
- location /foo.php {
- deny all;
- }
或者，如果您發(fā)現(xiàn)DDoS攻擊請(qǐng)求的 User-Agent頭部值為 foo或 bar，則可以阻止這些請(qǐng)求。
- location / {
- if ($http_user_agent ~* foo|bar) {
- return 403;
- }
- # ...
- }
該變量引用一個(gè)請(qǐng)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(shí)別攻擊的值的其他報(bào)頭。 http_*name*``User-Agent
限制到后端服務(wù)器的連接
NGINX或NGINX Plus實(shí)例通常可以處理比負(fù)載平衡的后端服務(wù)器更多的并發(fā)連接。使用NGINX Plus，您可以限制連接到每個(gè)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(gè)后端服務(wù)器建立的連接數(shù)不超過200個(gè)：
- 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(gè)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(dá)到其連接限制時(shí)排隊(duì)的請(qǐng)求數(shù)，并且該 timeout參數(shù)指定在隊(duì)列中保留請(qǐng)求的時(shí)間。
處理基于范圍的攻擊
一種攻擊方法是發(fā)送一個(gè) 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(qǐng)參閱使用NGINX和NGINX Plus來保護(hù)CVE-2015-1635。
處理高負(fù)荷
DDoS攻擊通常會(huì)導(dǎo)致高流量負(fù)載。有關(guān)調(diào)整NGINX或NGINX Plus以及允許系統(tǒng)處理更高負(fù)載的操作系統(tǒng)的提示，請(qǐng)參閱調(diào)整NGINX的性能。
識(shí)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(fù)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(xì)指標(biāo)。NGINX Plus附帶了一個(gè)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(qǐng)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(jìn)行歷史趨勢(shì)分析以發(fā)現(xiàn)異常模式并啟用警報(bào)。
