【问题标题】:A Denial-of-Service Attack issue in book "Unix Networking Programming"“Unix网络编程”一书中的拒绝服务攻击问题
【发布时间】:2017-09-23 03:53:09
【问题描述】:

我正在阅读《Unix 网络编程》第 3 版。

我在6.8章节“TCP Echo Server (Revisited)”遇到一个问题,这里给出的代码如下:

#include    "unp.h"

int
main(int argc, char **argv)
{
    int                 i, maxi, maxfd, listenfd, connfd, sockfd;
    int                 nready, client[FD_SETSIZE];
    ssize_t             n;
    fd_set              rset, allset;
    char                buf[MAXLINE];
    socklen_t           clilen;
    struct sockaddr_in  cliaddr, servaddr;

    listenfd = Socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);

    bzero(&servaddr, sizeof(servaddr));
    servaddr.sin_family      = AF_INET;
    servaddr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
    servaddr.sin_port        = htons(SERV_PORT);

    Bind(listenfd, (SA *) &servaddr, sizeof(servaddr));

    Listen(listenfd, LISTENQ);

    maxfd = listenfd;           /* initialize */
    maxi = -1;                  /* index into client[] array */
    for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
        client[i] = -1;         /* -1 indicates available entry */
    FD_ZERO(&allset);
    FD_SET(listenfd, &allset);

    for ( ; ; ) {
        rset = allset;      /* structure assignment */
        nready = Select(maxfd+1, &rset, NULL, NULL, NULL);

        if (FD_ISSET(listenfd, &rset)) {    /* new client connection */
            clilen = sizeof(cliaddr);
            connfd = Accept(listenfd, (SA *) &cliaddr, &clilen);

            for (i = 0; i < FD_SETSIZE; i++)
                if (client[i] < 0) {
                    client[i] = connfd; /* save descriptor */
                    break;
                }
            if (i == FD_SETSIZE)
                err_quit("too many clients");

            FD_SET(connfd, &allset);    /* add new descriptor to set */
            if (connfd > maxfd)
                maxfd = connfd;         /* for select */
            if (i > maxi)
                maxi = i;               /* max index in client[] array */

            if (--nready <= 0)
                continue;               /* no more readable descriptors */
        }

        for (i = 0; i <= maxi; i++) {   /* check all clients for data */
            if ( (sockfd = client[i]) < 0)
                continue;
            **if (FD_ISSET(sockfd, &rset)) {
                if ( (n = Read(sockfd, buf, MAXLINE)) == 0) {
                        /*4connection closed by client */
                    Close(sockfd);
                    FD_CLR(sockfd, &allset);
                    client[i] = -1;
                } else
                    Writen(sockfd, buf, n);**

                if (--nready <= 0)
                    break;              /* no more readable descriptors */
            }
        }
    }
}

关于这个程序,作者说服务器会受到如下DDOS攻击: enter image description here

关键是一旦客户端请求到来,服务器读取整行然后回显它。但是是这段代码,我们看到服务器使用Read函数从客户端读取数据,而不是ReadLine或Readn,后者在遇到'\n'或获取指定大小的数据之前不会返回,但在这种情况下Read函数会立即返回。 读取函数只是系统调用“读取”的包装,如下所示:

ssize_t Read(int fd, void *ptr, size_t nbytes)
{
    ssize_t     n;

    if ( (n = read(fd, ptr, nbytes)) == -1)
        err_sys("read error");
    return(n);
}

所以我很困惑为什么这台服务器会遭受 ddos​​ 攻击?

谁能澄清一下?非常感谢!

【问题讨论】:

  • 这个例子清楚地暗示了服务器是单线程的,读操作是阻塞的。意思是在读取第一个字节后,服务器保持打开的连接等待更多,但客户端从不发送它,因此服务器对第二个客户端不可用。
  • 另外,这不是 DDoS 攻击,只是简单的 DoS 攻击。
  • 感谢 James 的更正。

标签: sockets readline ddos


【解决方案1】:

我认为这种混淆是由于本书的第二版和第三版之间可能存在差异。

我有第二版,其中的“阅读”实际上是“阅读线”。然后解释是有道理的,因为 Readline 坚持阅读直到换行。

我没有第 3 版可供比较。

至于 Drunken Code Monkey 的解释,没错,读取是阻塞的,但是它受到 select 的保护,这将保证只有在套接字上有活动时才调用读取(断开连接,或至少1 个字节读取)。所以保证读取不会阻塞。但是请参阅我关于 Read 是否被 Readline 替换的解释(如第 2 版)

另请参阅 Stack Overflow 上的先前帖子Unix Network Programming Clarification

【讨论】:

  • “阻塞”读取并不意味着永远阻塞。读取等待某事的简单事实本身就是一个问题。该示例是关于单个客户端的,但假设您的读取超时 500 毫秒。现在假设攻击者利用此延迟发起一连串连接。这是一种分布式拒绝服务攻击,它使服务器屈服。正确的处理方法是在读取之前立即为每个传入的套接字连接生成一个单独的线程。
  • 你说得对,谢谢!我已经和作者安迪·鲁道夫确认过,他的回复是:“是的,你是对的。这是书中的一个错误。上一版使用了readline,所以遇到了这个问题,但是我们更新时忽略了更改段落它。如果我们再出版这本书,它就在我要修复的事情清单上!”
  • 我不知道其他 2 位作者已经重新拍摄了已故 W. Richard Stevens 的作品。恭喜约瑟夫发现了这一点。
【解决方案2】:

根据 Stephane 的回复,这里有一个示例来说明线程 TCP 服务器中正确的连接处理。请注意,我对linux开发不够熟悉,无法轻松编写它,所以这是C#,但程序流程应该是一样的。如果必须,将其视为伪代码。

    // We use a wait handle here to synchronize the client threads with the main thread.
    private static AutoResetEvent _waitHandle = new AutoResetEvent(false);

    static void Main(string[] args)
    {
        // Start the server on port 1337
        StartServer(1337);
    }

    private static void StartServer(int port)
    {
        // Create a connection listener
        var listener = new TcpListener(IPAddress.Any, port);

        try
        {
            // Start the listener
            listener.Start();
            while (true)
            {
                // Wait for a connection, and defer connection handling asynchronously.
                listener.BeginAcceptTcpClient(new AsyncCallback(HandleAsyncConnection), listener);
                _waitHandle.WaitOne();
                _waitHandle.Reset();
            }
        }
        catch (SocketException ex)
        {
            // Handle socket errors or any other exception you deem necessary here
        }
        finally
        {
            // Stop the server.
            listener.Stop();
        }
    }

    private static void HandleAsyncConnection(IAsyncResult state)
    {
        // Get the listener and the client references
        var listener = (TcpListener)state.AsyncState;
        using (var tcpClient = listener.EndAcceptTcpClient(state))
        {
            // Signal the main thread that we have started handling this request.
            // At this point the server is ready to handle another connection, and no amount
            // of tomfoolery on the client's side will prevent this.
            _waitHandle.Set();

            // Declare buffers
            var inBuff = new byte[tcpClient.ReceiveBufferSize];
            var outBuff = new byte[tcpClient.SendBufferSize];

            // Get the connection stream
            using (var stream = tcpClient.GetStream())
            {
                try
                {
                    // Read some data into inBuff
                    stream.Read(inBuff, 0, tcpClient.ReceiveBufferSize);

                    // Do something with the data here, put response in outBuff...

                    // Send response to client
                    stream.Write(outBuff, 0, outBuff.Length);
                }
                catch (SocketException ex)
                {
                    // Handle socket errors or any other exception you deem necessary here
                }
            }
        }
    }

【讨论】:

  • 我假设“\\Read some data into inBuff // Send response to client section”中缺少代码 - 如果读取的字节数少于 tcpClient.ReceiveBufferSize 怎么办?或者 tcpClient.ReceiveBufferSize != outBuff.Length?
  • 如果数据少于 ReceiveBufferSize,在 TcpClient.ReceiveTimeout 之后 Read 调用将超时。如果您期望传入的数据大于实际缓冲的数据,则必须多次调用 Read 直到没有更多数据。该示例对于适当大小的消息具有完整的功能,但是是的,您可能希望适当地扩展发送和接收代码。重要的是,此时它并不重要,因为请求是在单独的线程上处理的。当我们 _waitHandle.Set() 时,服务器监听器再次可用。
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