采用CAR限速策略 防范网络DoS攻击

　　对于网站来说，最怕的就是DoS拒绝服务攻击。拒绝服务(DoS)攻击是目前黑客广泛使用的一种攻击手段，它通过独占网络资源、使其他主机不能进行正常访问，从而导致网络瘫痪，我们可以通过在接入路由器上采用CAR限速策略来达到抵御攻击的目的。

　　DoS是Denial of Service的简称，即拒绝服务，造成DoS的攻击行为被称为DoS攻击，其目的是使计算机或网络无法提供正常的服务。DoS网络攻击的一个重要特征是网络中会充斥着大量带有非法源地址的ICMP包，我们可以通过在路由器上对ICMP包配置CAR来设置速率上限的方法来保护网络。

　　工作机制

　　CAR是Committed Access Rate的简写，意思是：承诺访问速率，CAR主要有两个作用：对一个端口或子端口(Subinterface)的进出流量速率按某个标准上限进行限制;对流量进行分类，划分出不同的QoS优先级。CAR只能对IP包起作用，对非IP流量不能进行限制，另外CAR只能在支持CEF交换(Cisco Express Forward)的路由器或交换机上使用。

　　要对流量进行控制我们首先要做的是对数据包分类识别(Packet Classification)，然后再对其进行流量控制(Access Rate Limiting)，CAR 就是两者的结合。其工作流程如图1所示。

　　图1

　　首先我们要定义感兴趣的流量，所谓感兴趣的流量就是对其进行流量控制的数据包类型。可以选择以下几种不同的方式来进行流量识别：

　　(1)基于IP前缀，此种方式是通过rate-limit　access list来定义的。

　　(2)QoS 分组。

　　(3)IP access list，可通过standard或extended　access list来定义。

　　采用上述方法定义了感兴趣的流量后，进行第二步的流量限制(Traffic Limitation)。CAR采用一种名为token bucket的机制来进行流量限制(如图2所示)。

　　图2

　　限流器使用token bucket的算法监视流量flow的带宽利用率。在每个流入的帧到达的时候，就把它们的长度加到token bucket (记号桶)上。每隔0.25毫秒(四千分之一秒)，就从token bucket减去CIR(Committed Information Rate,承诺信息速率)或者说是平均限流速率的值。这样做的思路是，保持token bucket等于0，从而稳定数据速率。

　　限流器允许流量速率突发超出平均速率一定的量。token bucket增长到突发值(以字节为单位)水平之间的质量是允许的有效突发量，这也叫做in-profile traffic(限内流量)。当token bucket 的大小超过了突发值，限流器就认为流量“过大”了。这时我们可以定义一个PIR(Peak Information Rate,峰值信息速率)。当流量超出最大突发值达到PIR的时候，限流器就认为流量违规，这类流量也叫做out-of-profile traffic(限外流量)。所以当实际的流量通过限流器(token bucket)后, 可以看到会有两种情况发生：

　　(1)实际流量小于或等于用户希望速率，帧离开bucket的实际速率将和其来到的速率一样，bucket内可以看作是空的。流量不会超过用户的希望值。

　　(2)实际流量大于用户希望速率。帧进入bucket的速率比其离开bucket的速率快，这样在一段时间内，帧将填满该bucket，继续到来的帧将溢出(excess)bucket，则CAR采取相应的动作(一般是丢弃或将其IP前缀改变以改变该token的优先级)。这样就保证了数据流量速率保证在用户定义的希望值内。

　　CAR的配置

　　我们通常在网络的边缘路由器上配置CAR 。配置CAR主要包括以下几部分：

　　1. 确定“感兴趣”的流量类型也就是我们需要监视的流量，主要通过下列方式确定：

　　(1)基于IP前缀，此种方式是通过rate-limit　access list来定义的。

　　(2)基于QoS分组。

　　(3)基于MAC地址。

　　(4)基于standard或extended的IP access list。

　　2.在相应的端口配置rate-limit:

　　一般的写法是：

　　interface X

　　rate-limit {input|output} [access-group number ] bps burst-normal burst-max conform-

　　action action exceed-action action

　　上述命令的含义是：

　　interface: 用户希望进行流量控制的端口，可以是Ethernet也可以是serial口，但是不同类型的interface在下面的input、output上选择有所不同。

　　Input|output:确定需要限制输入或输出的流量。如果在以太网端口配置，则该流量为output;如果在serial端口配置，则该流量为input。

　　access-group number: number是前面用access list定义流量的access list号码。

　　bps:用户希望该流量的速率上限，单位是bps。

　　burst-normal burst-max：这个是指token bucket的大小，一般采用8000、16000、32000这些值，视bps值的大小而定。

　　conform-action：在速率限制以下的流量的处理策略。

　　exceed-action:超过速率限制的流量的处理策略。

　　action:处理策略，包括以下几种：

　　◆ transmit:传输。

　　◆ drop:丢弃。

　　◆ set precedence and transmit:修改IP前缀然后传输。

　　◆ set QoS group and transmit:将该流量划入一个QoS group内传输。

　　◆ continue:不动作，看下一条rate-limit命令中有无流量匹配和处理策略，如无，则transmit。

　　◆ set precedence and continue:修改IP前缀然后continue。

　　◆ set QoS group and continue:划入QoS group然后continue。

　　具体应用

　　CAR限制某种流量的速率之外，还可以用来抵挡DoS型攻击，诸如Smurf攻击使得网络上充斥着大量带有非法源地址的ICMP，占用网络的资源。我们可以通过在路由器上对ICMP包通过配置CAR来设置速率上限的方法来保护网络(如图3所示)。

　　图3

　　客户端边界路由器上的配置：

　　interface s0 rate-limit input access-group 200 3000000 80000 80000

　　conform-action transmit exceed-action drop

　　这里我们把icmp包的流量定义在3Mbps，token bucket的大小为8000字节。

　　access-list 200 permit icmp any any echo-reply

　　这样一旦受到Smurf攻击时，在一定程度上我们可以限制ICMP包的转发速率和大小，减少对网络和主机造成的破坏。

　　为了更好地运用CAR限速策略，我们需要弄清楚DoS攻击的原理，这样才能针对DoS攻击的不同类型采取相应的防范措施。