什么是SYN包及SYN攻击原理

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什么是SYN包？SYN包是什么意思？

TCP连接的第一个包，非常小的一种数据包。SYN攻击包括大量此类的包，由于这些包看上去来自实际不存在的站点，因此无法有效进行处理。

当两台计算机在TCP连接上进行会话时，连接一定会首先被初始化。完成这项任务的包叫作SYN。一个SYN包简单的表明另一台计算机已经做好了会话的准备。只有发出服务请求的计算机才发送SYN包。所以如果你仅拒绝进来的SYN包，它将终止其它计算机打开你计算机上的服务，但是不会终止你使用其它计算机上的服务，如果它没有拒绝你发送的SYN包的话。

SYN攻击

最近对SYN Flood特别感兴趣，看到一个关于SYN cookie firewall的文章，在google搜了一下，没中文的，翻译他一下  
本文介绍了４个概念
一：介绍SYN
二：什么是SYN洪水攻击
三：什么是SYN cookie
四：什么是SYN cookie防火墙
C=client(客户器)
S=Server(服务器)
FW=Firewall(防火墙)

一：介绍SYN
SYN cookie是一个防止SYN洪水攻击技术。他由D. J. Bernstein和Eric Schenk发明。现在SYN COOKIE已经是linux内核的一部分了（我插一句，默认的stat是no）,但是在linux系统的执行过程中它只保护linux系统。我们这里只是说创建一个linux防火墙，他可以为整个网络和所有的网络操作系统提供SYN COOKIE保护你可以用这个防火墙来阻断半开放式tcp连接，所以这个受保护的系统不会进入半开放状态(TCP_SYN_RECV)。当连接完全建立的时候，客户机到服务器的连接要通过防火墙来中转完成。

二：什么是SYN洪水攻击？（来自CERT的警告）
当一个系统（我们叫他客户端）尝试和一个提供了服务的系统（服务器）建立TCP连接，C和服务端会交换一系列报文。
这种连接技术广泛的应用在各种TCP连接中，例如telnet,Web,email,等等。
首先是C发送一个SYN报文给服务端，然后这个服务端发送一个SYN-ACK包以回应C，接着，C就返回一个ACK包来实现一次完整的TCP连接。就这样，C到服务端的连接就建立了，这时C和服务端就可以互相交换数据了。下面是上文的图片说明：）
Client                       Server
------                          ------
SYN-------------------->

<--------------------SYN-ACK

ACK-------------------->

Client and server can now
send service-specific data

在S返回一个确认的SYN-ACK包的时候有个潜在的弊端，他可能不会接到C回应的ACK包。这个也就是所谓的半开放连接，S需要耗费一定的数量的系统内存来等待这个未决的连接，虽然这个数量是受限的，但是恶意者可以通过创建很多的半开放式连接来发动SYN洪水攻击。
通过ip欺骗可以很容易的实现半开放连接。攻击者发送SYN包给受害者系统，这个看起来是合法的，但事实上所谓的C根本不会回应这个。
SYN-ACK报文，这意味着受害者将永远不会接到ACK报文。
而此时，半开放连接将最终耗用受害者所有的系统资源，受害者将不能再接收任何其他的请求。通常等待ACK返回包有超时限制，所以半开放。
连接将最终超时，而受害者系统也会自动修复。虽然这样，但是在受害者系统修复之前，攻击者可以很容易的一直发送虚假的SYN请求包来持续攻击。
在大多数情况下，受害者几乎不能接受任何其他的请求，但是这种攻击不会影响到已经存在的进站或者是出站连接。虽然这样，受害者系统还是可能耗尽系统资源，以导致其他种种问题。
攻击系统的位置几乎是不可确认的，因为SYN包中的源地址多数都是虚假的。当SYN包到达受害者系统的时候，没有办法找到他的真实地址，因为在基于源地址的数据包传输中，源ip过滤是唯一可以验证数据包源的方法。

三：什么是SYN cookie？
SYN cookie就是用一个cookie来响应TCP SYN请求的TCP实现，根据上面的描述，在正常的TCP实现中，当S接收到一个SYN数据包，他返回一个SYN-ACK包来应答，然后进入TCP-SYN-RECV（半开放连接）状态来等待最后返回的ACK包。S用一个数据空间来描述所有未决的连接，然而这个数据空间的大小是有限的，所以攻击者将塞满这个空间。
在TCP SYN COOKIE的执行过程中，当S接收到一个SYN包的时候，他返回一个SYN-ACK包，这个数据包的ACK序列号是经过加密的，也就是说，它由源地址，端口源次序，目标地址，目标端口和一个加密种子计算得出。然后S释放所有的状态。如果一个ACK包从C返回，S将重新计算它来判断它是不是上个SYN-ACK的返回包。如果这样，S就可以直接进入TCP连接状态并打开连接。这样，S就可以避免守侯半开放连接了。
以上只是SYN COOKIE的基本思路，它在应用过程中仍然有许多技巧。请在前几年的kernel邮件列表查看archive of discussions的相关详细内容。

四：什么是SYN COOKIE防火墙？
SYN COOKIE防火墙是SYN cookie的一个扩展，SYN cookie是建立在TCP堆栈上的，他为linux操作系统提供保护。SYN cookie防火墙是linux的一大特色，你可以使用一个防火墙来保护你的网络以避免遭受SYN洪水攻击。
下面是SYN cookie防火墙的原理 

client          firewall            server
------          ----------            ------
1. SYN----------- - - - - - - - - - ->
2. <----------SYN-ACK(cookie)
3. ACK----------- - - - - - - - - - ->
4. - - - - - - -SYN--------------->
5. <- - - - - - - - - ------------SYN-ACK
6. - - - - - - -ACK--------------->
7. -----------> relay the ------->
<------------ connection <----------
1:一个SYN包从C发送到S
2：防火墙在这里扮演了S的角色来回应一个带SYN cookie的SYN-ACK包给C
3：C发送ACK包，接着防火墙和C的连接就建立了。
4：防火墙这个时候扮演C的角色发送一个SYN给S
5：S返回一个SYN给C
6：防火墙扮演C发送一个ACK确认包给S，这个时候防火墙和S的连接也就建立了
7：防火墙转发C和S间的数据
如果系统遭受SYN Flood，那么第三步就不会有，而且无论在防火墙还是S都不会收到相应在第一步的SYN包，所以我们就击退了这次SYN洪水攻击。