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Memcached DRDoS攻击趋势
2018-06-07 15:48:4321924人阅读
1. 概述
基于Memcached服务的反射攻击，由于其 5万倍的反射比例，从一开始出现就成为DDoS攻击界的“新宠”。 2018年2月28日 , GitHub遭受了1.35T 的Memcached DRDoS攻击。目前基于安全专家以及相关机构的努力，可利用的反射源已经逐步减少。攻击者也逐步更新自己的攻击手段躲避审查，本文主要介绍基于Memcached的DDoS攻击趋势以及一些新的Memcached DRDoS的攻击手法。
2. 攻击趋势
从2月25号开始，Memcached DRDoS攻击数量逐渐增多，3月初，Memcached DRDoS攻击只占总体攻击的5%，三月中旬以后，逐渐超过10%，现在稳定在10%-20%之间波动，最近一周增长到30%。
3. 放大的魔力
● 5万倍
CF在2月份发布文章称，检测到发送15字节的包，收到750k字节的包。从而计算出反射倍数是51200倍。
CF提出的5万倍仅仅是按响应数据与请求数据的比例计算得到的，但DDoS攻击消耗的是网络带宽资源，所以真实的放大倍数必须考虑数据包的实际网络数据流长度。
在IEEE 802.3注1中，对以太网数据包有明确的规定：
根据802.3规范，一个数据包在网络上传播，占用的长度范围是84~1542。上述发送15字节，实际网络上数据包占有应为84字节，接收1400字节，实际网络上数据包占有应为1466字节。因为一个完整UDP的包，发送到网络中的报文实际长度会包含协议头，包括14（以太头）+20（IP头）+8（UDP头）+4（FCS）+ 20(侦间隙)= 66字节。
按照CF的检测到的数据重新计算 ：
750K产生的网络流量达到：750 * 1024 / 1400 * 1466 = 804205.7
实际反射倍数则是：804205／84 = 9573.9 倍。
可见计算方法不同，放大倍数差距如此之大，从原来的5万倍变为不到1万倍。但不管怎么样的差距，都不会影响Memcached反射攻击成为DRDoS的TOP 1。
当然事实上，即使如何严谨的计算放大倍数，此类攻击还是有进一步放大的案例。
● 增大反射倍数
Memcached 的value默认设置的最大长度是1Mbyte。单个get a请求后可实现的反射倍数达到： 1024 * 1024 / 1400 * 1466／84 = 13071.5倍。
虽然直接调大VALUE的值放大倍数还不足2万倍，但通过一些攻击技巧还是能实现反射倍数达到十几万倍。
我们最近捕获到的攻击，就使用了一种技巧实现了这样的放大效果。
上图所述的攻击者在一个请求中，使用了多次查询，通过在一个UDP包中执行多条get指令，Memcached服务器返回大量的多条数据包，由于UDP包本身的长度要占用66字节，通过这样的节省UDP包发送条数的手法，达到比之前单条发送要放大更多倍的效果。
上述攻击实例中，攻击者使用70个Memcached的GET指令拼装到一个UDP包中，发送包总长度844字节（Wireshark没有计算侦间隙和FCS，所以是820+24=844）。
该指令获取的VALUE值的长度达到304800:
实现反射倍数：304800 * 70 / 1400 * 1466 / 844 = 26471.4倍。
理论上这不是最高的放大倍数。
当GET指令的个数增加时，反射比例还会增大，加上优化payload，最终能实现十几万倍的反射效果：
1) 将get VcoOw\r\n 替换为get a\r\n ，在一个UDP包中构造更多的请求指令，考虑MTU 1500，IP头20，UDP头8，Memcache协议头8，则指令个数可达：（1500 – 20 - 8 - 8）／7= 209.14，安全计算取205个指令。
2) 发送包长： 66+8+7*205＝1509字节，
3) 每个value值为1024*1024字节，
则总体反射倍数：1024 * 1024 * 205 / 1400 * 1466 / 1509 = 149166.2倍 ！
实际的环境中，反射比例要小的多。一方面，是由于Memcached服务器的性能决定，另一方面UDP存在一定比例的丢包，甚至还有空响应的。
4. 放大的意外
在对捕获的攻击数据分析中，有一定比例的返回包只有一个END数据，
这是由于GET 指令的KEY不存在。一个820字节的发送包能产生70个60字节UDP小包。
反射倍数：(84 * 70)/844 = 6.97倍。
虽然按带宽计算的反射比例较低，但由于路由设备以及服务器对小包处理性能较弱，因而大量的小包也会对网络也会产生较大的影响。
针对部分采样数据的统计，END小包与大包比例如下：
5. 反射源分析
对采样的反射源产生的攻击包进行聚类汇总。中国占比最高，美国，俄罗斯紧随其后。
国内分布的状况，杭州的反射源产生的攻击包最多。抑制反射源滥用网络，需要IDC、云平台等积极处理。
抽样分析反射源使用的Memcache版本，1.4.15使用占比最多：
对攻击者使用Memcached DRDoS的攻击目标进行分析，宿迁地区遭受的攻击最多：
6. 攻击手法对比
之前曝出的攻击POC C 版本注2和Python版本注3，其中C版本主要使用了Memcached服务的stats命令（10-20倍）。Python版本使用了Memcached服务的set和get命令
memcpy((void *)udph + sizeof(struct udphdr), "\x00\x01\x00\x00\x00\x01\x00\x00stats\r\n", 15); |
dataset = "set injected 0 3600 ", len(data)+1, "\r\n", data, "\r\n get injected\r\n" |
而我们这次捕获到的变种使用了多次指令组合到一个UDP包中发送。
Payload如下：
Data1 = "\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00stats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\nstats\r\n…" |
Data2 = "\x00\x00\x00\x00\x00\x01\x00\x00get Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\nget Vco0W\r\n…" |
根据攻击者使用的反射资源，SET设置的key和value参数的相似性进行分类。
攻击者更多采用get XXX 相关的指令实现更大的反射倍数。
团体 | payload | 比例 |
团体1 | gets Vco0W | 6% |
团体1 | get Vco0W; get Vco0W; … | 72% |
团体2 | get djt dht | 11% |
团体3 | get foo | 1% |
团体4 | get qtcfg | 1% |
团体5 | gets a b c d e f… z | 1% |
团体 6 | stats items | 3% |
团体6 | stats | 5% |
7. 防范
1) 在Memcached服务器或者其上联的网络设备上配置防火墙策略，仅允许授权的业务IP地址访问Memcached服务器，拦截非法的访问。
2) 更改Memcached服务的监听端口为11211之外的其他大端口，避免针对默认端口的恶意利用。
3) 除非特殊必要，不开启Memcached UDP服务，最新版本的Memcached已经默认不开启UDP服务。
4) 升级到最新的Memcached软件版本，配置启用SASL认证等权限控制策略（在编译安装Memcached程序时添加-enable-sasl选项，并且在启动Memcached服务程序时添加-S参数，启用SASL认证机制以提升Memcached的安全性）。
UDP协议以其无阻塞、收发快为开发者所喜欢，较TCP更灵活，对一些实时交互的场景更具有优势，相信越来越多的服务会选择UDP协议。而DRDoS攻击正是利用UDP协议这一松散快速响应的特性，一次次的瞄准更大范围的开放服务来实施攻击，让目标防不胜防。
Memcached反射攻击可高达十几万倍的反射能力，不仅对攻击目标造成极大的损害，也会大大增加反射源的负载而影响自有业务运行。黑客无处不在，防御仍需专业，预防则更依赖服务提供者、IDC和云平台等多方面加强安全意识。
注释：
注1： 网络侦间隙 https://en.wikipedia.org/wiki/Ethernet_frame
注2： POC C 版本 https://pastebin.com/ziueinae
注3： POC Python版本 https://github.com/649/Memcrashed-DDoS-Exploit
