據 統計，在所有駭客攻擊事件中，SYN攻擊是最常見又最容易被利用的一種攻擊手法。相信很多人還記得2000年YAHOO網站遭受的攻擊事例，當時駭客利用 的就是簡單而有效的SYN攻擊，有些網路蠕蟲病毒配合SYN攻擊造成更大的破壞。本文介紹SYN攻擊的基本原理、工具及檢測方法，並全面探討SYN攻擊防 範技術。
一、TCP握手協議
在TCP/IP協定中，TCP協定提供可靠的連接服務，採用三次握手建立一個連接。
第一次握手：建立連接時，用戶端發送syn包(syn=j)到伺服器，並進入SYN_SEND狀態，等待伺服器確認；
第二次握手：伺服器收到syn包，必須確認客戶的SYN（ack=j+1），同時自己也發送一個SYN包（syn=k），即SYN+ACK包，此時伺服器進入SYN_RECV狀態；
第三次握手：用戶端收到伺服器的SYN＋ACK包，向伺服器發送確認包ACK(ack=k+1)，此包發送完畢，用戶端和伺服器進入ESTABLISHED狀態，完成三次握手。
完成三次握手，用戶端與伺服器開始傳送資料，在上述過程中，還有一些重要的概念：
未連接佇列：在三次握手協議中，伺服器 維護一個未連接佇列，該佇列為每個用戶端的SYN包（syn=j）開設一個條目，該條目表明伺服器已收到SYN包，並向客戶發出確認，正在等待客戶的確認 包。這些條目所標識的連接在伺服器處於Syn_RECV狀態，當伺服器收到客戶的確認包時，刪除該條目，伺服器進入ESTABLISHED狀態。
Backlog參數：表示未連接佇列的最大容納數目。
Backlog參數：表示未連接佇列的最大容納數目。
SYN-ACK 重傳次數 伺服器發送完SYN－ACK包，如果未收到客戶確認包，伺服器進行首次重傳，等待一段時間仍未收到客戶確認包，進行第二次重傳，如果重傳次數超 過系統規定的最大重傳次數，系統將該連接資訊從半連接佇列中刪除。注意，每次重傳等待的時間不一定相同。
半連接存活時間：是指半連接佇列的條目存活的最長時間，也即服務從收到SYN包到確認這個報文無效的最長時間，該時間值是所有重傳請求包的最長等待時間總和。有時我們也稱半連接存活時間為Timeout時間、SYN_RECV存活時間。
二、SYN攻擊原理
SYN攻擊屬於DOS攻擊的一種， 它利用TCP協議缺陷，通過發送大量的半連接請求，耗費CPU和記憶體資源。SYN攻擊除了能影響主機外，還可以危害路由器、防火牆等網路系統，事實上 SYN攻擊並不管目標是什麼系統，只要這些系統打開TCP服務就可以實施。從上圖可看到，伺服器接收到連接請求（syn=j），將此資訊加入未連接佇列， 並發送請求包給客戶（syn=k,ack=j+1），此時進入SYN_RECV狀態。當伺服器未收到用戶端的確認包時，重發請求包，一直到超時，才將此條 目從未連接佇列刪除。配合IP欺騙，SYN攻擊能達到很好的效果，通常，用戶端在短時間內偽造大量不存在的IP位址，向伺服器不斷地發送syn包，伺服器 回復確認包，並等待客戶的確認，由於源位址是不存在的，伺服器需要不斷的重發直至超時，這些偽造的SYN包將長時間佔用未連接佇列，正常的SYN請求被丟 棄，目標系統執行緩慢，嚴重者引起網路堵塞甚至系統癱瘓。
三、SYN攻擊工具
三、SYN攻擊工具
SYN攻擊實現起來非常的簡單，互聯網上有大量現成的SYN攻擊工具。
1、windows系統下的SYN工具
以synkill.exe為例，執 行工具，選擇隨機的源位址和源端囗，並填寫目的機器位址和TCP端囗，啟動執行，很快就會發現目標系統執行緩慢。如果攻擊效果不明顯，可能是目的機器並未 開啟所填寫的TCP端囗或者防火牆拒絕訪問該端囗，此時可選擇允許訪問的TCP端囗，通常，windows系統開放tcp139端囗，UNIX系統開放 tcp7、21、23等端囗。
四、檢測SYN攻擊
檢測SYN攻擊非常的方便，當你在伺服器上看到大量的半連接狀態時，特別是源IP位址是隨機的，基本上可以斷定這是一次SYN攻擊。我們使用系統自帶的netstat 工具來檢測SYN攻擊：
# netstat -n -p TCP
tcp 0 0 10.11.11.11:23 124.173.152.8:25882 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 236.15.133.204:2577 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 127.160.6.129:51748 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 222.220.13.25:47393 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 212.200.204.182:60427 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 232.115.18.38:278 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 239.116.95.96:5122 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 236.219.139.207:49162 SYN_RECV -
...
tcp 0 0 10.11.11.11:23 124.173.152.8:25882 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 236.15.133.204:2577 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 127.160.6.129:51748 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 222.220.13.25:47393 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 212.200.204.182:60427 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 232.115.18.38:278 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 239.116.95.96:5122 SYN_RECV -
tcp 0 0 10.11.11.11:23 236.219.139.207:49162 SYN_RECV -
...
上面是在LINUX系統中看到的，很多連接處於SYN_RECV狀態（在WINDOWS系統中是SYN_RECEIVED狀態），源IP位址都是隨機的，表明這是一種帶有IP欺騙的SYN攻擊。
我們也可以通過下面的命令直接查看在LINUX環境下某個端囗的未連接佇列的條目數：
＃netstat -n -p TCP grep SYN_RECV grep :22 wc -l
324
324
顯示TCP端囗22的未連接數有324個，雖然還遠達不到系統極限，但應該引起管理員的注意。
五、SYN攻擊防範技術
關於SYN攻擊防範技術，人們研究 得比較早。歸納起來，主要有兩大類，一類是通過防火牆、路由器等過濾閘道防護，另一類是通過加固TCP/IP協議棧防範.但必須清楚的是，SYN攻擊不能 完全被阻止，我們所做的是盡可能的減輕SYN攻擊的危害，除非將TCP協議重新設計。
1、過濾閘道防護
這裏，過濾閘道主要指明防火牆，當然路由器也能成為過濾閘道。防火牆部署在不同網路之間，防範外來非法攻擊和防止保密資訊外泄，它處於用戶端和伺服器之間，利用它來防護SYN攻擊能起到很好的效果。過濾閘道防護主要包括超時設定，SYN閘道和SYN代理三種。
■閘道超時設定：防火牆設定SYN 轉發超時參數（狀態檢測的防火牆可在狀態表裏面設定），該參數遠小於伺服器的timeout時間。當用戶端發送完SYN包，服務端發送確認包後 （SYN＋ACK），防火牆如果在計數器到期時還未收到用戶端的確認包（ACK），則往伺服器發送RST包，以使伺服器從佇列中刪去該半連接。值得注意的 是，閘道超時參數設定不宜過小也不宜過大，超時參數設定過小會影響正常的通訊，設定太大，又會影響防範SYN攻擊的效果，必須根據所處的網路應用環境來設 定此參數。
■SYN閘道：SYN閘道收到用戶 端的SYN包時，直接轉發給伺服器；SYN閘道收到伺服器的SYN/ACK包後，將該包轉發給用戶端，同時以用戶端的名義給伺服器發ACK確認包。此時伺 服器由半連接狀態進入連接狀態。當用戶端確認包到達時，如果有資料則轉發，否則丟棄。事實上，伺服器除了維持半連接佇列外，還要有一個連接佇列，如果發生 SYN攻擊時，將使連接佇列數目增加，但一般伺服器所能承受的連接數量比半連接數量大得多，所以這種方法能有效地減輕對伺服器的攻擊。
■SYN代理：當用戶端SYN包到 達過濾閘道時，SYN代理並不轉發SYN包，而是以伺服器的名義主動回復SYN/ACK包給客戶，如果收到客戶的ACK包，表明這是正常的訪問，此時防火 牆向伺服器發送ACK包並完成三次握手。SYN代理事實上代替了伺服器去處理SYN攻擊，此時要求過濾閘道自身具有很強的防範SYN攻擊能力。
2、加固tcp/ip協議棧
2、加固tcp/ip協議棧
防範SYN攻擊的另一項主要技術是 調整tcp/ip協定棧，修改tcp協定實現。主要方法有SynAttackProtect保護機制、SYN cookies技術、增加最大半連接和縮短超時時間等。tcp/ip協議棧的調整可能會引起某些功能的受限，管理員應該在進行充分瞭解和測試的前提下進行 此項工作。
■SynAttackProtect機制
為防範SYN攻擊，win2000 系統的tcp/ip協定棧內嵌了SynAttackProtect機制，Win2003系統也採用此機制。SynAttackProtect機制是通過關 閉某些socket選項，增加額外的連接指示和減少超時時間，使系統能處理更多的SYN連接，以達到防範SYN攻擊的目的。預設情況下，Win2000作 業系統並不支援SynAttackProtect保護機制，需要在登錄檔以下位置增加SynAttackProtect鍵值：
HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters
當SynAttackProtect值（如無特別說明，本文提到的登錄檔鍵值都為十六進位）為0或不設定時，系統不受SynAttackProtect保護。
當SynAttackProtect值為1時，系統通過減少重傳次數和延遲未連接時路由緩衝項（route cache entry）防範SYN攻擊。
當SynAttackProtect值 為2時（Microsoft推薦使用此值），系統不僅使用backlog佇列，還使用附加的半連接指示，以此來處理更多的SYN連接，使用此鍵值 時，tcp/ip的TCPInitialRTT、window size和可滑動窗囗將被禁止。
我們應該知道，平時，系統 是不啟用SynAttackProtect機制的，僅在檢測到SYN攻擊時，才啟用，並調整tcp/ip協議棧。那麼系統是如何檢測SYN攻擊發生的呢？ 事實上，系統根據TcpMaxHalfOpen,TcpMaxHalfOpenRetried 和TcpMaxPortsExhausted三個參數判斷是否遭受SYN攻擊。
TcpMaxHalfOpen 表示能同時處理的最大半連接數，如果超過此值，系統認為正處於SYN攻擊中。Win2000 server預設值為100，Win2000 Advanced server為500。
TcpMaxHalfOpenRetried定義了保存在backlog佇列且重傳過的半連接數，如果超過此值，系統自動啟動 SynAttackProtect機制。Win2000 server預設值為80，Win2000 Advanced server為400。
TcpMaxPortsExhausted 是指系統拒絕的SYN請求包的數量，預設是5。
如果想調整以上參數的預設值，可以在登錄檔裏修改（位置與SynAttackProtect相同）
■ SYN cookies技術
我們知道，TCP協議開闢了一個比較大的記憶體空間backlog佇列來存儲半連接條目，當SYN請求不斷增加，並這個空間，致使系統丟棄SYN連接。為使半連接佇列被塞滿的情況下，伺服器仍能處理新到的SYN請求，SYN cookies技術被設計出來。
SYN cookies應用於linux、FreeBSD等作業系統，當半連接佇列滿時，SYN cookies並不丟棄SYN請求，而是通過加密技術來標識半連接狀態。
在TCP實現中，當收到用戶端的SYN 請求時，伺服器需要回復SYN＋ACK包給用戶端，用戶端也要發送確認包給伺服器。通常，伺服器的初始序列號由伺服器按照一定的規律計算得到或採用亂數， 但在SYN cookies中，伺服器的初始序列號是通過對用戶端IP地址、用戶端端囗、伺服器IP地址和伺服器端囗以及其他一些安全數值等要素進行hash運算，加 密得到的，稱之為cookie。當伺服器遭受SYN攻擊使得backlog佇列滿時，伺服器並不拒絕新的SYN請求，而是回復cookie（回復包的 SYN序列號）給用戶端， 如果收到用戶端的ACK包，伺服器將用戶端的ACK序列號減去1得到cookie比較值，並將上述要素進行一次hash運算，看看是否等於此 cookie。如果相等，直接完成三次握手（注意：此時並不用查看此連接是否屬於backlog佇列）。
在RedHat linux中，啟用SYN cookies是通過在啟動環境中設定以下命令來完成：
# echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies
■ 增加最大半連接數
大量的SYN請求導致未連接佇列被塞滿，使正常的TCP連接無法順利完成三次握手，通過增大未連接佇列空間可以緩解這種壓力。當然backlog佇列需要佔用大量的記憶體資源，不能被無限的擴大。
WIN2000：除了上面介紹的 TcpMaxHalfOpen, TcpMaxHalfOpenRetried參數外，WIN2000作業系統可以通過設定動態backlog(dynamic backlog)來增大系統所能容納的最大半連接數，配置動態backlog由AFD.SYS驅動完成，AFD.SYS是一種內核級的驅動，用於支援基於 window socket的應用程式，比如ftp、telnet等。AFD.SYS在登錄檔的位置：
HKLM\System\CurrentControlSet\Services\AFD\ParametersEnableDynamicBacklog值為1時，表示啟用動態backlog，可以修改最大半連接數。
HKLM\System\CurrentControlSet\Services\AFD\ParametersEnableDynamicBacklog值為1時，表示啟用動態backlog，可以修改最大半連接數。
MinimumDynamicBacklog 表示半連接佇列為單個TCP端囗分配的最小空閒連接數，當該TCP端囗在backlog佇列的空閒連接小於此臨界值時，系統為此端囗自動啟用擴展的空閒連 接（DynamicBacklogGrowthDelta），Microsoft推薦該值為20。
MaximumDynamicBacklog是當前活動的半連接和空閒連接的和，當此和超過某個臨界值時，系統拒絕SYN包，Microsoft推薦MaximumDynamicBacklog值不得超過2000。
DynamicBacklogGrowthDelta值是指擴展的空閒連接數，此連接數並不計算在MaximumDynamicBacklog內，當半連 接佇列為某個TCP端囗分配的空閒連接小於MinimumDynamicBacklog時，系統自動分配 DynamicBacklogGrowthDelta所定義的空閒連接空間，以使該TCP端囗能處理更多的半連接。Microsoft推薦該值為10。
LINUX：Linux用變數 tcp_max_syn_backlog定義backlog佇列容納的最大半連接數。在Redhat 7.3中，該變數的值預設為256，這個值是遠遠不夠的，一次強度不大的SYN攻擊就能使半連接佇列占滿。我們可以通過以下命令修改此變數的值：
# sysctl -w net.ipv4.tcp_max_syn_backlog="2048"
Sun Solaris Sun Solaris用變數tcp_conn_req_max_q0來定義最大半連接數，在Sun Solaris 8中，該值預設為1024，可以通過add命令改變這個值：
# ndd -set /dev/tcp tcp_conn_req_max_q0 2048
HP-UX：HP-UX用變數tcp_syn_rcvd_max來定義最大半連接數，在HP-UX 11.00中，該值預設為500，可以通過ndd命令改變預設值：
＃ndd -set /dev/tcp tcp_syn_rcvd_max 2048
■縮短超時時間
上文提到，通過增大backlog 佇列能防範SYN攻擊；另外減少超時時間也使系統能處理更多的SYN請求。我們知道，timeout超時時間，也即半連接存活時間，是系統所有重傳次數等 待的超時時間總和，這個值越大，半連接數佔用backlog佇列的時間就越長，系統能處理的SYN請求就越少。為縮短超時時間，可以通過縮短重傳超時時間 （一般是第一次重傳超時時間）和減少重傳次數來實現。
Win2000第一次重傳之前等待 時間預設為3秒，為改變此預設值，可以通過修改網路接囗在登錄檔裏的TcpInitialRtt註冊值來完成。重傳次數由 TcpMaxConnectResponseRetransmissions 來定義，登錄檔的位置是：HKLM\SYSTEM\CurrentControlSet\Services\Tcpip\Parameters registry key。
當然我們也可以把重傳次數設定為0次，這樣伺服器如果在3秒內還未收到ack確認包就自動從backlog佇列中刪除該連接條目。
LINUX：Redhat使用變數tcp_synack_retries定義重傳次數，其預設值是5次，總超時時間需要3分鐘。
Sun Solaris Solaris 預設的重傳次數是3次，總超時時間為3分鐘，可以通過ndd命令修改這些預設值。
