DDoS防御与流量优化

实训背景

某在线游戏平台遭受频繁DDoS攻击，需部署Linux网关实现以下防护与优化功能：

1. 防御SYN洪水攻击：自动识别并拦截高频SYN请求。
2. 连接数限制：限制单个IP的最大并发连接数为100，防止资源耗尽。
3. 流量优先级保障：优先处理游戏流量（UDP 5000-6000端口），确保低延迟。
4. 攻击流量审计：记录所有异常连接尝试，便于后续分析。

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环境准备

硬件/软件要求

• 四台虚拟机：
  1. 网关服务器：双网卡（eth0: NAT模式模拟公网，eth1: 内部网络 10.1.1.1）
  2. 游戏服务器：单网卡（内部网络 10.1.1.100，监听UDP 5000-6000）
  3. 正常用户客户端：单网卡（内部网络 10.1.1.50）
  4. 攻击模拟机：单网卡（NAT模式模拟公网，安装hping3）
• 操作系统：CentOS 8/Ubuntu 22.04
• 工具：iptables, tc, hping3, tshark, conntrack-tools

网络拓扑

公网攻击流量 (eth0:NAT)  
    ↓  
网关服务器 (eth1:10.1.1.1)  
    ↓  
内部网络 (10.1.1.0/24)  
    └── 游戏服务器 (10.1.1.100:5000-6000)  

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实训步骤

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任务1：防御SYN洪水攻击

目标：启用SYN Cookie并限制SYN包速率。

1. 启用SYN Cookie

   echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/tcp_syncookies  
   # 永久生效  
   sysctl -w net.ipv4.tcp_syncookies=1  
   

2. 限制SYN包速率（每秒最多50个）

   iptables -A INPUT -p tcp --syn -m limit --limit 50/s --limit-burst 100 -j ACCEPT  
   iptables -A INPUT -p tcp --syn -j DROP  
   

验证：

• 在攻击模拟机执行：

  hping3 -S -p 80 --flood 网关公网IP  
  

• 在网关用 netstat -ant | grep SYN_RECV | wc -l 观察半连接数是否稳定。

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任务2：限制单IP并发连接数

目标：防止单个IP占用过多资源。

1. 限制TCP连接数

   iptables -A INPUT -p tcp -m connlimit --connlimit-above 100 --connlimit-mask 32 -j REJECT  
   

2. 限制UDP“连接”（模拟会话）

   iptables -A INPUT -p udp -m state --state NEW -m recent --set --name UDPFLOOD  
   iptables -A INPUT -p udp -m state --state NEW -m recent --update --seconds 60 --hitcount 200 --name UDPFLOOD -j DROP  
   

验证：

• 在正常客户端使用 ab -n 1000 -c 150 http://网关公网IP，超过100连接的部分应被拒绝。

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任务3：标记并优先处理游戏流量

目标：使用TC保障游戏UDP流量优先级。

1. 创建流量分类标记

   iptables -t mangle -A PREROUTING -p udp --dport 5000:6000 -j MARK --set-mark 1  
   

2. 配置HTB队列优先级

   tc qdisc add dev eth0 root handle 1: htb  
   tc class add dev eth0 parent 1: classid 1:1 htb rate 1gbit  
   
   # 高优先级通道（游戏流量）  
   tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:10 htb rate 800mbit prio 0  
   
   # 默认通道（其他流量）  
   tc class add dev eth0 parent 1:1 classid 1:20 htb rate 200mbit prio 1  
   
   # 过滤器绑定标记  
   tc filter add dev eth0 protocol ip parent 1:0 prio 0 handle 1 fw flowid 1:10  
   

验证：

• 在游戏服务器和客户端之间发起UDP流：

  iperf3 -s -p 5000  # 服务端  
  iperf3 -c 10.1.1.100 -u -p 5000 -b 1000M  # 客户端  
  

• 同时用 tc -s class show dev eth0 观察带宽分配。

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任务4：记录异常连接日志

目标：捕获所有被拒绝的流量用于审计。

1. 创建日志链

   iptables -N LOG_DROP  
   iptables -A LOG_DROP -j LOG --log-prefix "[IPTABLES DROP] " --log-level 4  
   iptables -A LOG_DROP -j DROP  
   

2. 将默认策略指向日志链

   iptables -A INPUT -j LOG_DROP  
   iptables -A FORWARD -j LOG_DROP  
   

验证：

• 触发任意拒绝规则（如SSH暴力破解），检查日志：

  tail -f /var/log/kern.log | grep "IPTABLES DROP"  
  

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实训总结

通过本案例，您已掌握以下企业级防护技能：

1. 通过SYN Cookie和速率限制抵御洪水攻击。
2. 使用connlimit模块防止单IP资源耗尽。
3. 结合TC和iptables标记实现流量QoS保障。
4. 利用LOG动作实现安全事件审计。

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知识要点

要点	说明
SYN Cookie	内核参数动态防御SYN洪水
connlimit模块	限制单IP并发连接数
TC流量分类	基于fwmark标记实现优先级队列
LOG动作	记录丢弃数据包的详细信息
状态模拟（UDP）	用recent模块追踪无连接协议

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扩展挑战：

1. 集成Fail2ban自动封禁恶意IP。
2. 使用ebtables防御ARP欺骗攻击。
3. 部署Elasticsearch+Logstash+Kibana（ELK）实现日志可视化分析。