這次我們來講講如何通過簡單的配置文件來實現(xiàn)nginx防御攻擊的效果。
其實很多時候，各種防攻擊的思路我們都明白，比如限制IP啊，過濾攻擊字符串啊，識別攻擊指紋啦�？墒且绾稳崿F(xiàn)它呢？用守護腳本嗎？用PHP在外面包 一層過濾？還是直接加防火墻嗎？這些都是防御手段。不過本文將要介紹的是直接通過nginx的普通模塊和配置文件的組合來達到一定的防御效果。
0x01 驗證瀏覽器行為
簡易版
我們先來做個比喻。
社區(qū)在搞福利，在廣場上給大家派發(fā)紅包。而壞人派了一批人形的機器人(沒有語言模塊)來冒領(lǐng)紅包，聰明工作人員需要想出辦法來防止紅包被冒領(lǐng)。
于是工作人員在發(fā)紅包之前，會給領(lǐng)取者一張紙，上面寫著“紅包拿來”，如果那人能念出紙上的字，那么就是人，給紅包，如果你不能念出來，那么請自覺。于是機器人便被識破，灰溜溜地回來了。
是的，在這個比喻中，人就是瀏覽器，機器人就是攻擊器，我們可以通過鑒別cookie功能(念紙上的字)的方式來鑒別他們。下面就是nginx的配置文件寫法。
if ($cookie_say != "hbnl"){
add_header Set-Cookie "say=hbnl";
rewrite .* "$scheme://$host$uri" redirect;
}
Copy
讓我們看下這幾行的意思，當(dāng)cookie中say為空時，給一個設(shè)置cookie say為hbnl的302重定向包，如果訪問者能夠在第二個包中攜帶上cookie值，那么就能正常訪問網(wǎng)站了，如果不能的話，那他永遠活在了302中。你也可以測試一下，用CC攻擊器或者webbench或者直接curl發(fā)包做測試，他們都活在了302世界中。
當(dāng)然，這么簡單就能防住了？當(dāng)然沒有那么簡單。
增強版
仔細的你一定會發(fā)現(xiàn)配置文件這樣寫還是有缺陷。如果攻擊者設(shè)置cookie為say=hbnl（CC攻擊器上就可以這么設(shè)置），那么這個防御就形同虛設(shè)了。我們繼續(xù)拿剛剛那個比喻來說明問題。
壞人發(fā)現(xiàn)這個規(guī)律后，給每個機器人安上了揚聲器，一直重復(fù)著“紅包拿來，紅包拿來”，浩浩蕩蕩地又來領(lǐng)紅包了。
這時，工作人員的對策是這樣做的，要求領(lǐng)取者出示有自己名字的戶口本，并且念出自己的名字，“我是xxx，紅包拿來”。于是一群只會嗡嗡叫著“紅包拿來”的機器人又被攆回去了。
當(dāng)然，為了配合說明問題，每個機器人是有戶口本的，被趕回去的原因是不會念自己的名字，雖然這個有點荒誕，唉。
然后，我們來看下這種方式的配置文件寫法
if ($cookie_say != "hbnl$remote_addr"){
add_header Set-Cookie "say=hbnl$remote_addr";
rewrite .* "$scheme://$host$uri" redirect;
}
Copy
這樣的寫法和前面的區(qū)別是，不同IP的請求cookie值是不一樣的，比如IP是1.2.3.4，那么需要設(shè)置的cookie是say=hbnl1.2.3.4。于是攻擊者便無法通過設(shè)置一樣的cookie(比如CC攻擊器)來繞過這種限制。你可以繼續(xù)用CC攻擊器來測試下，你會發(fā)現(xiàn)CC攻擊器打出的流量已經(jīng)全部進入302世界中。
不過大家也能感覺到，這似乎也不是一個萬全之計，因為攻擊者如果研究了網(wǎng)站的機制之后，總有辦法測出并預(yù)先偽造cookie值的設(shè)置方法。因為我們做差異化的數(shù)據(jù)源正是他們本身的一些信息（IP、user agent等）。攻擊者花點時間也是可以做出專門針對網(wǎng)站的攻擊腳本的。
完美版
那么要如何根據(jù)他們自身的信息得出他們又得出他們算不出的數(shù)值？
我想，聰明的你一定已經(jīng)猜到了，用salt加散列。比如md5(“opencdn$remote_addr”)，雖然攻擊者知道可以自己IP，但是他無法得知如何用他的IP來計算出這個散列，因為他是逆不出這個散列的。當(dāng)然，如果你不放心的話，怕cmd5.com萬一能查出來的話，可以加一些特殊字符，然后多散幾次。
很可惜，nginx默認是無法進行字符串散列的，于是我們借助nginx_lua模塊來進行實現(xiàn)。
rewrite_by_lua '
local say = ngx.md5("opencdn" .. ngx.var.remote_addr)
if (ngx.var.cookie_say ~= say) then
ngx.header["Set-Cookie"] = "say=" .. say
return ngx.redirect(ngx.var.scheme .. "://" .. ngx.var.host .. ngx.var.uri)
end
';
Copy
通過這樣的配置，攻擊者便無法事先計算這個cookie中的say值，于是攻擊流量(代理型CC和低級發(fā)包型CC)便在302地獄無法自拔了。
大家可以看到，除了借用了md5這個函數(shù)外，其他的邏輯和上面的寫法是一模一樣的。因此如果可以的話，你完全可以安裝一個nginx的計算散列的第三方模塊來完成，可能效率會更高一些。
這段配置是可以被放在任意的location里面，如果你的網(wǎng)站有對外提供API功能的話，建議API一定不能加入這段，因為API的調(diào)用也是沒有瀏覽器行為的，會被當(dāng)做攻擊流量處理。并且，有些弱一點爬蟲也會陷在302之中，這個需要注意。
同時，如果你覺得set-cookie這個動作似乎攻擊者也有可能通過解析字符串模擬出來的話，你可以把上述的通過header來設(shè)置cookie的操作，變成通過高端大氣的js完成，發(fā)回一個含有doument.cookie=…的文本即可。
那么，攻擊是不是完全被擋住了呢？只能說那些低級的攻擊已經(jīng)被擋住而來，如果攻擊者必須花很大代價給每個攻擊器加上webkit模塊來解析js和執(zhí)行set-cookie才行，那么他也是可以逃脫302地獄的，在nginx看來，確實攻擊流量和普通瀏覽流量是一樣的。那么如何防御呢？下節(jié)會告訴你答案。
0x02 請求頻率限制
不得不說，很多防CC的措施是直接在請求頻率上做限制來實現(xiàn)的，但是，很多都存在著一定的問題。
那么是哪些問題呢？
首先，如果通過IP來限制請求頻率，容易導(dǎo)致一些誤殺，比如我一個地方出口IP就那么幾個，而訪問者一多的話，請求頻率很容易到上限，那么那個地方的用戶就都訪問不了你的網(wǎng)站了。
于是你會說，我用SESSION來限制就有這個問題了。嗯，你的SESSION為攻擊者敞開了一道大門。為什么呢？看了上文的你可能已經(jīng)大致知道了，因為就像那個“紅包拿來”的揚聲器一樣，很多語言或者框架中的SESSION是能夠偽造的。以PHP為例，你可以在瀏覽器中的cookie看到PHPSESSIONID，這個ID不同的話，session也就不同了，然后如果你杜撰一個PHPSESSIONID過去的話，你會發(fā)現(xiàn)，服務(wù)器也認可了這個ID，為這個ID初始化了一個會話。那么，攻擊者只需要每次發(fā)完包就構(gòu)造一個新的SESSIONID就可以很輕松地躲過這種在session上的請求次數(shù)限制。
那么我們要如何來做這個請求頻率的限制呢？
首先，我們先要一個攻擊者無法杜撰的sessionID，一種方式是用個池子記錄下每次給出的ID，然后在請求來的時候進行查詢，如果沒有的話，就拒絕請求。這種方式我們不推薦，首先一個網(wǎng)站已經(jīng)有了session池，這樣再做個無疑有些浪費，而且還需要進行池中的遍歷比較查詢，太消耗性能。我們希望的是一種可以無狀態(tài)性的sessionID，可以嗎？可以的。
rewrite_by_lua '
local random = ngx.var.cookie_random
if(random == nil) then
random = math.random(999999)
end
local token = ngx.md5("opencdn" .. ngx.var.remote_addr .. random)
if (ngx.var.cookie_token ~= token) then
ngx.header["Set-Cookie"] = {"token=" .. token, "random=" .. random}
return ngx.redirect(ngx.var.scheme .. "://" .. ngx.var.host .. ngx.var.uri)
end
';
Copy
大家是不是覺得好像有些眼熟？是的，這個就是上節(jié)的完美版的配置再加個隨機數(shù)，為的是讓同一個IP的用戶也能有不同的token。同樣的，只要有nginx的第三方模塊提供散列和隨機數(shù)功能，這個配置也可以不用lua直接用純配置文件完成。
有了這個token之后，相當(dāng)于每個訪客有一個無法偽造的并且獨一無二的token，這種情況下，進行請求限制才有意義。
由于有了token做鋪墊，我們可以不做什么白名單、黑名單，直接通過limit模塊來完成。
http{
...
limit_req_zone $cookie_token zone=session_limit:3m rate=1r/s;
}
Copy
然后我們只需要在上面的token配置后面中加入
limit_req zone=session_limit burst=5;
Copy
于是，又是兩行配置便讓nginx在session層解決了請求頻率的限制。不過似乎還是有缺陷，因為攻擊者可以通過一直獲取token來突破請求頻率限制，如果能限制一個IP獲取token的頻率就更完美了。可以做到嗎？可以。
http{
...
limit_req_zone $cookie_token zone=session_limit:3m rate=1r/s;
limit_req_zone $binary_remote_addr $uri zone=auth_limit:3m rate=1r/m;
}
location /{
limit_req zone=session_limit burst=5;
rewrite_by_lua '
local random = ngx.var.cookie_random
if (random == nil) then
return ngx.redirect("/auth?url=" .. ngx.var.request_uri)
end
local token = ngx.md5("opencdn" .. ngx.var.remote_addr .. random)
if (ngx.var.cookie_token ~= token) then
return ngx.redirect("/auth?url=".. ngx.var.request_uri)
end
';
}
location /auth {
limit_req zone=auth_limit burst=1;
if ($arg_url = "") {
return403;
}
access_by_lua '
local random = math.random(9999)
local token = ngx.md5("opencdn" .. ngx.var.remote_addr .. random)
if (ngx.var.cookie_token ~= token) then
ngx.header["Set-Cookie"] = {"token=" .. token, "random=" .. random}
return ngx.redirect(ngx.var.arg_url)
end
';
}
Copy
我想大家也應(yīng)該已經(jīng)猜到，這段配置文件的原理就是：把本來的發(fā)token的功能分離到一個auth頁面，然后用limit對這個auth頁面進行頻率限制即可。這邊的頻率是1個IP每分鐘授權(quán)1個token。當(dāng)然，這個數(shù)量可以根據(jù)業(yè)務(wù)需要進行調(diào)整。
需要注意的是，這個auth部分我lua采用的是access_by_lua，原因在于limit模塊是在rewrite階段后執(zhí)行的，如果在rewrite階段302的話，limit將會失效。因此，這段lua配置我不能保證可以用原生的配置文件實現(xiàn)，因為不知道如何用配置文件在rewrite階段后進行302跳轉(zhuǎn)，也求大牛能夠指點一下啊。
當(dāng)然，你如果還不滿足于這種限制的話，想要做到某個IP如果一天到達上限超過幾次之后就直接封IP的話，也是可以的，你可以用類似的思路再做個錯誤頁面，然后到達上限之后不返回503而是跳轉(zhuǎn)到那個錯誤頁面，然后錯誤頁面也做個請求次數(shù)限制，比如每天只能訪問100次，那么當(dāng)超過報錯超過100次(請求錯誤頁面100次)之后，那天這個IP就不能再訪問這個網(wǎng)站了。
于是，通過這些配置我們便實現(xiàn)了一個網(wǎng)站訪問頻率限制。不過，這樣的配置也不是說可以完全防止了攻擊，只能說讓攻擊者的成本變高，讓網(wǎng)站的扛攻擊能力變強，當(dāng)然，前提是nginx能夠扛得住這些流量，然后帶寬不被堵死。如果你家門被堵了，你還想開門營業(yè)，那真心沒有辦法了。
然后，做完流量上的防護，讓我們來看看對于掃描器之類的攻擊的防御。
0x03 防掃描
ngx_lua_waf模塊
這個是一個不錯的waf模塊，這塊我們也就不再重復(fù)造輪子了�？梢灾苯佑眠@個模塊來做防護，當(dāng)然也完全可以再配合limit模塊，用上文的思路來做到一個封IP或者封session的效果。
0x04 總結(jié)
本文旨在達到拋磚引玉的作用，我們并不希望你直接單純的復(fù)制我們的這些例子中的配置，而是希望根據(jù)你的自身業(yè)務(wù)需要，寫出適合自身站點的配置文件。
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