LUẬN VĂN:PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ PHÂN TÁN VÀO CÁC WEBSITE potx

1




























ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ

Phạm Xuân Bách


PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ
PHÂN TÁN VÀO CÁC WEBSITE





KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY


Ngành: Công nghệ thông tin





HÀ NỘI - 2010

2


ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHỆ


Phạm Xuân Bách


PHÒNG CHỐNG TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ
PHÂN TÁN VÀO CÁC WEBSITE

KHOÁ LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC HỆ CHÍNH QUY

Ngành: Công nghệ thông tin

Cán bộ hướng dẫn: TS. Nguyễn Đại Thọ





HÀ NỘI - 2010


i

LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Nguyễn Đại
Thọ đã hướng dẫn chỉ bảo em rất tận tình trong suốt năm học vừa qua.
Em xin bày tỏ lòng biết ơn đến các thầy cô giáo trong khoa Công nghệ thông tin,
trường Đại học Công nghệ, Đại học Quốc gia Hà Nội. Các thầy cô đã dạy bảo, chỉ dẫn
em trong suốt bốn năm học tại trường
Đại học Công nghệ, tạo điều kiện tốt nhất giúp
em hoàn thành khóa luận tốt nghiệp.
Tôi xin cảm ơn các bạn sinh viên K51 trường Đại học Công nghệ, đặc biệt là các
bạn sinh viên lớp K51CA và K51MMT cùng các thành viên cùng phòng 202B kí túc

xá ngoại ngữ đã đoàn kết, giúp đỡ cùng tôi theo học các bộ môn bổ ích và thú vị trong
chương trình học đại học tại trường.
Cuối cùng, con xin gửi tới bố, chị gái, mẹ nuôi cùng gia đình lòng biết
ơn và tình
cảm yêu thương.

Hà Nội, ngày 19/05/2010
Phạm Xuân Bách












ii

TÓM TẮT
Phòng chống tấn công từ chối dịch vụ, đặc biệt là các cuộc tấn công từ chối dịch
vụ phân tán vào các Website vẫn đang là đề tài nhận được rất nhiều quan tâm của các
nhà nghiên cứu. Bên cạnh những khó khăn do cơ sở hạ tầng mạng còn yếu kém, sự
phát triển không ngừng của các công cụ và phương pháp tấn công khiến cho việc
phòng và chống tấn công từ chối dịch vụ trở thành m
ột vấn đề rất nan giải. Khóa luận
này sẽ trình bày về một phương pháp phòng chống tấn công từ chối dịch vụ hiệu quả

bằng cách sử dụng một kiến trúc mạng bao phủ để bảo vệ Website. Trong kiến trúc
này, một nhóm các SOAP, secure overlay Access Point, sẽ thực hiện chức năng kiểm
tra và phân biệt người truy cập với các chương trình độc hại của những kẻ tấn công, để
đư
a yêu cầu của người dùng hợp lệ đến các node bí mật trong mạng bao phủ bằng kết
nối SSL thông qua mạng đó. Sau đó các node bí mật sẽ chuyển tiếp yêu cầu người
dùng, qua một vùng lọc, đến với Server đích. Việc dùng các bộ lọc mạnh để lọc các
yêu cầu độc hại gửi trực tiếp đến Server đích, chỉ cho phép các node bí mật được truy
cập, cùng với việc sử dụng m
ạng bao phủ để che giấu các node bí mật, và nhóm các
SOAP trong mạng bao phủ có thể bị tấn công để sẵn sàng được thay thế bằng các
SOAP khác, giúp cho Website được bảo vệ và hạn chế tối đa tác động của các cuộc tấn
công. Tuy vậy kiến trúc tỏ ra bất lực khi một hoặc một số các node trong mạng bao
phủ bị chiếm dụng trở thành node gây hại và tấn công mạng. Khóa luận đã thực hiện
các c
ải tiến, để có thể phát hiện tình huống node gây hại tấn công, và tự động chuyển
hướng truy vấn để tránh khỏi sự tấn công gây hại. Sau khi xây dựng một kịch bản tấn
công, kiến trúc cải tiến đã được kiểm tra cho thấy kết quả rất khả quan.
Từ khóa: Denial of Service, overlay node, Graphic Turing Test







iii


MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN i
TÓM TẮT ii
MỤC LỤC iii
MỞ ĐẦU 1
Chương 1: CÁC CÁCH THỨC TẤN CÔNG TỪ CHỐI DỊCH VỤ 3
1.1 Thiết lập nên mạng Agent 3
1.1.1 Tìm kiếm các máy dễ bị tổn thương 3
1.1.2 Đột nhập vào máy dễ bị tổn thương 3
1.1.3 Phương pháp lây truyền 4
1.2 Điều khiển mạng lướ
i máy Agent 5
1.2.1 Gửi lệnh trực tiếp 5
1.2.2 Gửi lệnh gián tiếp 5
1.2.3 Unwitting Agent 6
1.2.4 Thực hiện tấn công 7
1.3 Các cách thức tấn công từ chối dịch vụ 8
1.3.1 Khai thác các điểm yếu của mục tiêu 8
1.3.2 Tấn công vào giao thức 8
1.3.3 Tấn công vào Middleware 10
1.3.4 Tấn công vào ứng dụng 10
1.3.5 Tấn công vào tài nguyên 11
1.3.6 Pure Flooding 11
1.4 IP Spoofing 12
iv

1.5 Xu hướng của DoS 13
Chương 2: CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG TRUYỀN THỐNG 14
2.1 Biện pháp pushback 14

2.2 Biện pháp Traceback 15
2.3 Biện pháp D-WARD 18
2.4 Biện pháp NetBouncer 19
2.5 Biện pháp “Proof of Work” 20
2.6 Biện pháp DefCOM 21
2.7 Biện pháp COSSACK 22
2.8 Biện pháp Pi 23
2.9 Biện pháp SIFF 24
2.10 Biện pháp lọc đếm chặng HCF 25
Chương 3: SOS VÀ WEBSOS 27
3.1 Giao thức Chord 27
3.2 Kiến trúc SOS 29
3.3 Kiến trúc WebSOS 31
3.3.1 Giải pháp đề xuất 31
3.3.2 Kiến trúc của WebSOS 31
3.3.3 Cơ chế của WebSOS 32
3.3.3.1 Cơ chế chung 32
3.3.3.2 Cơ chế định tuyến 34
3.3.4 C
ơ chế bảo vệ 34
3.3.5 Đánh giá ưu, nhược điểm của kiến trúc WebSOS 36
Chương 4: THỰC NGHIỆM, CẢI TIẾN VÀ KẾT QUẢ 37
4.1 Môi trường thực nghiệm 37
4.2 Cài đặt kiến trúc WebSOS 37
v

4.3 Kiểm tra độ trễ của các kết nối 38
4.4 Đề xuất cải tiến 39
4.4.1 Vấn đề về mạng bao phủ của WebSOS 39
4.4.2 Đề xuất cải tiến 40

4.4.3 Thực thi đề xuất 42
4.4.3.1 Kịch bản thử nghiệm 42
4.3.3.2 Kết quả thử nghiệm 43
4.3.3.2.1 Với chương trình gốc 43
4.3.3.2.2 Với chương trình cải tiến 44
4.4.4 Đánh giá hiệu năng của chương trình cải tiến 46
Chương 5: KẾT LUẬN 50
5.1 Các kết quả đã đạt được 50
5.2 Các kết quả hướng tới 50
TÀI LIỆU THAM KHẢO 52












1

MỞ ĐẦU
Tấn công từ chối dịch vụ (Dos, Denial of Services) đã ngày càng trở thành một
mối đe dọa lớn đối với sự tin cậy của mạng internet. Là các cuộc tấn công sử dụng
nhiều cách thức tổ chức và thực hiện khác nhau, từ việc dùng chỉ một máy tới việc thu
thập các máy agent dưới quyền với số lượng lên đến hàng chục ngàn máy phục vụ tấn
công, mục đích của các cu

ộc tấn công là làm tê liệt các ứng dụng, máy chủ, toàn bộ
mạng lưới, hoặc làm gián đoạn kết nối của người dùng hợp pháp tới Website đích. Một
nghiên cứu tại UCSD [23] đã chỉ ra rằng ngay từ đầu thập niên này các cuộc tấn công
từ chối dịch vụ đã diễn ra với một tỷ lệ lên tới 4000 cuộc tấn công mỗi tuần. Trong
năm 2002, một cuộc tấ
n công từ chối dịch vụ [22] đã làm sập tới 9 trong số 13 máy
chủ DNS root của toàn thế giới. Mức độ ảnh hưởng nghiêm trọng của các cuộc tấn
công từ chối dịch vụ, mà đặc biệt được nhắc đến nhiều nhất là tấn công từ chối dịch vụ
phân tán DDoS, đã dẫn đến một loạt các nghiên cứu nhằm hiểu rõ hơn về các cơ chế
t
ấn công, để đưa tới các cách thức giúp có thể phòng chống ảnh hưởng tiêu cực của nó.
Có nhiều phương pháp đã được đề xuất nhằm chống lại các cuộc tấn công từ chối dịch
vụ, từ việc lọc các gói tin để tránh giả mạo địa chỉ nguồn, chuyển hướng tấn công, đẩy
ngược luồng giao thông tấn công trở lại mạng, cách ly để phân biệt máy khách và giao
thông máy chủ, … Mỗ
i giải pháp đó đều rất tốt, và cung cấp kĩ thuật giúp chúng ta
định vị vấn đề tấn công từ chối dịch vụ. Song các phương pháp chỉ có thể bảo vệ lại
từng khía cạnh của tấn công từ chối dịch vụ. Khóa luận của tôi trình bày một phương
pháp phòng chống tấn công từ chối dịch vụ phân tán rất hiệu quả và toàn diện hơn thế.
Đó là việc áp d
ụng kiến trúc mạng bao phủ, để bảo vệ mục tiêu khỏi sự tiếp cận của kẻ
tấn công. Dựa trên kiến trúc mạng bao phủ, có một số đề xuất được đưa ra đó là kiến
trúc SOS và WebSOS. Kiến trúc SOS sử dụng một mạng bao phủ để chỉ cho các truy
vấn hợp pháp đã qua xác thực được phép đến server đích. Dựa vào việc sử dụng các
node bí mật, và chỉ có giao thông từ
các node này mới có thể đến được server đích,
kiến trúc tỏ ra khá hiệu quả trong việc bảo vệ Website. Kế thừa kiến trúc SOS,
WebSOS triển khai mạng bao phủ với một số cơ chế cải tiến như xác thực người dùng
thông qua bài kiểm tra CAPTCHA, kết nối thông qua proxylet cùng với việc xác thiết
lập kết nối SSL và xác thực X.509, nhằm tăng mức độ bảo mật hơn cho hệ thống. Để

giúp cho WebSOS có thể tránh được cả các trường hợp các node trong mạng bao phủ
bị chiếm dụng trở thành nguồn tấn công, chúng tôi đưa ra các đề xuất cải tiến nhằm tự
động phát hiện, và thay đổi truy vấn để tránh được cuộc tấn công như vậy.
2

Phần tiếp theo của khóa luận được tổ chức như sau:
Chương 1: Các phương thức tấn công từ chối dịch vụ nêu lên một cách tổng quan
về các cách thức một kẻ tấn công phải thực hiện nhằm tạo ra một cuộc tấn công từ chối
dịch vụ.
Chương 2: Các phương pháp phòng chống tấn công từ chối dịch vụ đã được đề
xuất trướ
c đây. Nhiều phương pháp hiện nay vẫn là những nghiên cứu đáng quan tâm
trong lĩnh vực phòng chống tấn công từ chối dịch vụ. Các phương pháp lọc, với sự
phát triển của cơ sở hạ tấng mạng, nếu được thực hiện đồng bộ có thể giảm thiểu nguy
cơ tấn công từ chối dịch vụ cho các Website.
Chương 3: SOS và WebSOS, giới thiệu về cơ chế c
ủa hai kiến trúc bảo vệ
Website khỏi tấn công từ chối dịch vụ thông qua việc sử dụng mạng bao phủ và node
bí mật. Từ đó nêu lên các đặc điểm cốt lỗi được tôi sử dụng để tham gia vào kiến trúc
được cải tiến nhằm phòng chống tấn công từ chối dịch vụ.
Chương 4: Thực nghiệm, cải tiến và kết quả nêu lên những kết quả của tôi trong
việc thực hiện triển khai mô hình kiến trúc WebSOS và các phân tích nhằm đưa ra cải
tiến giúp hệ thống trở lên mạnh mẽ hơn chống lại các cuộc tấn công ngay từ trong các
node thuộc mạng bao phủ khi một số node bị chiếm dụng trở thành nguồn tấn công.
Chương 4 cũng đưa ra các kết quả đánh giá hiệu năng của kiến trúc nguồn WebSOS và
kiến trúc cải tiến thông qua kịch bản tấn công
được xây dựng và qua việc đo một số
thông số về độ trễ truy vấn thực hiện qua mô hình các kiến trúc này.
Chương 5: Kết luận tổng kết lại các kết quả đã đạt được, cùng với các kết quả mà
nghiên cứu khóa luận hướng tới nhằm hoàn thiện mô hình để hướng tới mục tiêu có

thể triển khai thực hiện.







3

Chương 1: CÁC CÁCH THỨC TẤN CÔNG TỪ
CHỐI DỊCH VỤ
Một cuộc tấn công DDoS cần phải được chuẩn bị kỹ lưỡng bởi kẻ tấn công.
Trước tiên là bước chiếm dụng các máy khác làm lực lượng cho bản thân. Việc này
được thực hiện bằng cách tìm máy dễ bị tổn thương, sau đó đột nhập vào chúng, và cài
đặt mã tấn công. Tiếp theo đó, kẻ tấn công thiết lập các kênh giao tiếp giữa các máy,
để chúng có thể được kiểm soát và tham gia cuộc tấn công một cách có phố
i hợp. Việc
này được thực hiện bằng cách sử dụng một kiến trúc handler/agent hoặc một điều
khiển và kênh điều khiển thông qua mạng IRC. Một khi các mạng DDoS được xây
dựng, nó có thể được sử dụng để tấn công nhiều lần, chống lại các mục tiêu khác nhau.
1.1 Thiết lập nên mạng Agent.
Tùy vào mỗi kiểu tấn công từ chối dịch vụ, kẻ tấn công cần tìm kiếm và thiết lập
cho mình một mạng lưới lớn các máy tính để dùng cho việc tấn công. Việc này có thể
thực hiện thủ công, bán tự động hoặc là tự động hoàn toàn. Trong các trường hợp của
hai DDoS công cụ nổi tiếng trước đây, trinoo và Shaft, chỉ quá trình cài đặt được tự
động, trong khi phát hiện và chiếm dụng các máy dễ bị tổn thương được thực hiện một
cách thủ công. Hiện nay, những kẻ tấn công thường sử dụng script để tự động hóa toàn
bộ quá trình.
1.1.1 Tìm kiếm các máy dễ bị tổn thương

Quá trình tìm kiếm dễ bị tổn thương được gọi là quét - scanning. Kẻ tấn công sẽ gửi
một gói vài mục tiêu lựa chọn để xem liệu nó có còn sống và dễ bị tổn thương. Nếu
nhận thấy máy phù hợp, những kẻ tấn công sẽ cố gắng đột nhập vào máy.
1.1.2 Đột nhập vào máy dễ bị tổn thương
Kẻ tấn công cần phải khai thác một lỗ hổng trong máy mà hắn đang có ý định
tuyển dụng để được truy cập vào và “sở hữu” chúng. Phần lớn các lỗ hổng bảo mật
cung cấp cho một kẻ tấn công quyền truy cập vào hệ thống với quyền cao nhất -
administrator, và hắn có thể thêm/ xóa/ thay đổi các tập tin hoặc hệ thống cài đặt theo
ý thích. Và để tạo thuận lợi cho việc truy nhập vào máy tính bị sở hữu trong tương lai,
kẻ tấn công thường cho chạy một chương trình c
ố gắng lắng nghe kết nối đến từ một
cổng nhất định. Chương trình này được gọi là backdoor. Kết nối thông qua backdoor
4

một số được bảo vệ bởi mật khẩu mạnh, một số lại mở và chấp nhận mọi kết nối bên
ngoài.
Thường các lỗ hổng bảo mật sao khi được phát hiện sẽ được giảm nhẹ bởi các
bản vá – patch. Tuy vậy các kẻ tấn công luôn cố gắng khai thác, tìm kiếm các lỗ hổng
khác mà máy có thể có. Và có một lỗ hổng không thể giảm nhẹ, hoặc được s
ửa bởi bản
vá, đó là một mật mã truy nhập máy tính yếu. Một số chương trình khai thác có chứa
các từ điển mật khẩu chung thường được sử dụng. Chúng thử các mật khẩu trong danh
sách đó để đột nhập vào máy tính. Có thể mất nhiều thời gian, song trong nhiều trường
hợp chúng cũng khai thác được các mật khẩu yếu của người dùng và đạt được quyền
truy nhập hợp lệ đến máy người đó. Người dùng thường nghĩ rằng không đặt mật khẩu
cho tài khoản Administrator là hợp lý, hoặc cho rằng, "password" hoặc một số từ đơn
giản khác là đủ để bảo vệ tài khoản. Và đó là những nhầm lẫn nghiêm trọng có thể
khiến họ phải trả giá đắt.
1.1.3 Phương pháp lây truyền
Kẻ tấn công cần phải quyết định một mô hình phát tán cho việc cài đặt phần mềm

độc hại của mình. Một mô hình đơn giản là kho lưu trữ trung ương, hoặc bộ nhớ cache,
với cách tiếp cận: Kẻ tấn công lưu các phần mềm độc hại trong một kho lưu trữ tập tin
(ví dụ, một máy chủ FTP) hoặc trang web của một Web, và các máy truy cập sẽ bị
nhiễm mã từ kho này. Kẻ tấn công cài đặt trinoo và Shaft sử dụng phương pháp tiếp
cận tập trung như vậy trong những ngày đầu. Năm 2001, sâu W32/Leaves sử dụng một
biến thể của các trang web bị cấu hình lại làm bộ nhớ cache của nó, cũng như các sâu
W32/ SoBig gửi thư hàng loạt trong năm 2003. Với người phòng chống, phương pháp
này có thuận lợi đó là dễ dàng trong việc nhận diện để loại bỏ nguồn tập trung mã độc
của kẻ tấn công.
Một mô hình khác là back-chaining, hay là kéo-pull, trong đó những kẻ tấn công
mang công cụ của mình từ một máy chủ lưu trữ ban đầu bị tổn hại đến máy chủ để
chiếm dụng máy mới, cứ như vậy thành một chuỗi nối tiếp.
Cuối cùng, phương pháp chủ động, push, hay lan truyền thẳng kết hợp giữa việc
khai thác và lây truyền trong cùng một tiến trình. Điểm khác biệt so với back-chaining
đó là trong ngay chính tiến trình khai thác đã chứa các mã độc để lan truyền đến máy
bị tốn hại, chứ không phải là copy mã độc đó sau khi đã chiếm dụng các máy tổn hại.

5

1.2 Điều khiển mạng lưới máy Agent
Khi mạng lưới các agent lớn dần, kẻ tấn công cần giao tiếp với các máy này để
điều khiển chúng cho hoạt động tấn công. Mục đích của việc giao tiếp này nhằm giúp
kẻ tấn công có thế đưa ra lệnh bắt đầu/ kết thúc các cuộc tấn công cụ thể cũng như
giúp hắn có thể lấy những số liệu cụ thể về hành vi của các máy agent.
1.2.1 Gửi lệnh trực tiếp
[17] Một số các công cụ DDoS như trinoo xây dựng một mạng lưới
handler/agent. Đây là kiến trúc các lớp bao phủ giúp kẻ tấn công có thể che giấu định
danh của bản thân. Hắn sẽ sử dụng một, hoặc một vài máy để chuyển các lệnh điều
khiển mạng DDoS đến các máy nạn nhân – agents. Các máy này được gọi là các
handler, hay master. Các câu lệnh có thể là các văn bản không được mã hóa, hay được

mã hóa, hoặc các chuỗi byte nhị phân. Phân tích lệnh và điều khiển giao thông giữa
các handler và các agent có thể cho cái nhìn sâu sắc khả năng của những công cụ mà
không cần phải truy cập vào các phần mềm độc hại hay mã nguồn của nó.
Để các handler và agent, theo các công cụ như trinoo, Stacheldraht, và Shaft có
thể hoạt động, các handler phải biết địa chỉ của các agent và nhớ được chúng sau khi
hệ thống hoặc chương trình khởi động lại. Các công cụ DDoS trước đây thường mã
hóa chúng lại, rồi gửi thông báo với handler trong khi chiếm dụng máy agent. Các
handler sẽ lưu giữ chúng trong một file để duy trì thông tin về mạng lưới DDoS. Trong
vài trường hợp các handler còn không chứa cơ chế xác thực, nghĩa là bất kì máy nào
cũng có thể
gửi lệnh đến cho handler. Các nghiên cứu trước đây về một số công cụ
như trinoo, TFN, Stacheldraht, Shaft, và mstream đều cho thấy các handler và agent
đều có thể bị phát hiện và điều khiển lại. Điều này khiến một số kẻ tấn công có thể sử
dụng mạng lưới DDoS của kẻ khác, cũng như giúp một số người phòng thủ có thể điều
khiển ngược lại các handler để ngừ
ng cuộc tấn công. Một số các công cụ DDoS dùng
kiến trúc handler/ agent bảo vệ truy cập đến các handler bằng mật khẩu, hoặc mật khẩu
mã hóa, hoặc mã hóa danh sách các agent để tránh việc phát hiện ra địa chỉ, và điều
khiển các agent khi handler bị phát hiện.
1.2.2 Gửi lệnh gián tiếp
[17] Truyền thông trực tiếp gây ra một vài nhược điểm cho những kẻ tấn công.
Vì handler cần thiết để lưu định danh của các agent, và thường xuyên, một máy tính
handler sẽ lưu định danh của các agent này, một khi chúng ta phát hiện và nắm giữ
6

một máy, mạng máy DDoS toàn có thể được xác định. Hơn nữa, mô hình truyền thông
trực tiếp đã tạo ra sự kiện bất thường có thể dễ dàng phát hiện khi kiểm soát mạng. Do
cơ chế của tryền thông trực tiếp là handler và agent phải sẵn sàng chấp nhận lắng nghe
trên một cổng nhất định, vì vậy khi kiểm tra bỗng nhiên thấy máy khởi tạo kết nối đến
một máy khác trên một cổng lạ là có thể phát hiện việc máy bị chiếm dụng. Kiểm tra

các gói tin gửi và nhận qua kết nối này, người quản trị mạng có thể xác định địa chỉ
của máy mình kết nối. Ngay cả khi không có kết nối, dựa vào việc giám sát các cổng
mở trên máy cũng có thể phát hiện được các tiến trình của handler hoặc agent. Cuối
cùng, kẻ tến công cũng phải viết các mã riêng của mình cho việc truyền các lệnh và
điều khiển.
Đó là lý do các kẻ tấn công chuyển sang việc truyền thông qua các IRC. Lúc này
cả kẻ tấn công và các agent sẽ kết nối đến một IRC server nào đó, vì vậy nó là hợp lệ
và không tạo ra một sự kiện bất thường nào cả. Vai trò của hanlder giờ được thực hiện
bởi một kênh đơn lẻ trên IRC server, và thường được bảo vệ bởi password. Thông
thường có một kênh mã hóa cứng vào trong các con bot trong máy nạn nhân, nơi mà
nó kế
t nối vào ban đầu để tìm hiểu xem kênh điều khiển thực sự nằm ở đâu. Và sau đó
nó sẽ kết nối vào trong kênh điều khiển đó. Việc nhảy kênh thậm chí cũng có thể thực
hiện trong mạng IRC thông qua cách này. Từ đó, con bot có thể nhận lệnh của kẻ tấn
công đến qua kênh điều khiển mà nó tìm được và kết nối đến, để thực hiện lệnh, nh
ư
quét tìm máy agent khác, tấn công DDoS, update, …
Việc gửi lệnh gián tiếp có rất nhiều ưu điểm. Server thì vẫn tồn tại mà được duy
trì bởi người khác, còn kẻ tấn công chỉ cần một kênh thông tin của server trong hàng
ngàn kênh chat khác, nên sẽ rất khó để phát hiện, dù cho là nó có thể trở thành một
kênh khác lạ khi có tới hàng ngàn, chục ngàn người đột nhiên tham gia chỉ trong vài
phút. Thậm chí khi bị phát hiện thì cũng cần phải tiếp xúc được với người quản lý
server m
ới có thể dừng kênh truyền, trong khi server IRC rất có thể lại là một server
nước ngoài nào đó. Hơn nữa, theo cơ chế phân tán của IRC, không cần tất cả các client
phải truy cập vào cùng một server IRC mới có thể tham gia vào kênh handler, mà chỉ
cần truy cập vào một server trong cùng mạng. Hầu hết các công cụ xuất hiện sau
Trinity đều lợi dụng cơ chế truyền thông này.
1.2.3 Unwitting Agent
[17] Ngoài ra còn có một lớp của các cuộc tấn công DDoS với lực lượng tham

gia là các máy tính có lỗ hổng bảo mật mà việc khai thác không nhất thiết đòi hỏi phải
7

cài đặt bất kỳ phần mềm độc hại trên máy tính này, nhưng, thay vào đó cho phép kẻ
tấn công kiểm soát các máy chủ để làm cho chúng tạo ra các giao thông tấn công. Kẻ
tấn công tập hợp một danh sách các hệ thống dễ bị tổn thương và, tại thời điểm vụ tấn
công, có các agent thông qua danh sách này gửi các lệnh để bắt đầu khai thác các
luồng giao thông. Các lưu lượng truy cập tạo ra là hợp pháp. Ví dụ, kẻ tấn công có thể

lợi dụng một lỗ hổng hiện nay tại một máy chủ Web để làm nó để chạy chương trình
PING.EXE. Một số nhà nghiên cứu đã gọi là các unwitting agent.
Sử dụng các unwitting agent, thay vì phải cài đặt mã độc trên máy nạn nhân, kẻ
tấn công sử dụng các lỗ hổng bảo mật để thâm nhập vào máy và chạy các phần mềm
hợp pháp sẵn có trên hệ thống, vì vậy việc chống trả lại hành động tấ
n công này trở
nên rất khó và phức tạp. Do trên máy nạn nhân không chứa mã độc hại, nên các
chương trình quét cổng truy cập, quét file hệ thống, hoặc quét virus không thể phát
hiện.Thường chỉ có thể phát hiện thông qua việc giám sát lưu lượng mạng, các chương
trình quét lỗ hổng bảo mật như Nessus. Và chỉ có cách vá các lỗi bảo mật mới giúp
việc bị lạm dụng máy và các phần mềm hợp pháp trong máy được hạn chế, giảm thiểu
nguy c
ơ bị chiếm dụng máy làm agent cho cuộc tấn công.
1.2.4 Thực hiện tấn công
Một số cuộc tấn công được lên lịch trước và mã hóa trong mã độc truyền đến các
agent, và định sẵn một thời điểm thì sẽ hoạt động, đồng loạt tấn công vào một mục tiêu
nào đó. Tuy nhiên, hầu hết các cuộc tấn công xảy ra khi kẻ tấn công phát đi một lệnh
từ các handler đến các agent. Trong vụ tấn công, giao thông điều khiển hầu hết đều
giảm. Tùy thuộc vào loại công cụ tấn công được sử dụng, những kẻ tấn công có thể
hoặc không có khả năng phát lệnh dừng cuộc tấn công. Thời hạn của cuộc tấn công
thường được quy định tại lệnh của kẻ tấn công hay kiểm soát bởi các thiết lập mặc

định biến. Một điểm khá tốt cho việc phòng thủ nếu kẻ tấn công rời kh
ỏi mạng tấn
công vào thời điểm tấn công tràn ngập đã bắt đầu. Tuy nhiên, có khả năng là kẻ tấn
công là quan sát các cuộc tấn công liên tục, tìm kiếm ảnh hưởng của nó vào các mục
tiêu thử nghiệm. Một số công cụ, như Shaft, có khả năng cung cấp phản hồi về thống
kê tấn công tràn ngập. Những kẻ tấn công đang thử nghiệm một số loại tấn công,
chẳng hạn như tấn công tràn gói tin ICMP, TCP SYN, và UDP, trước khi chính thức
tấn công thực sự nhằm vào nhiều mục tiêu .

8

1.3 Các cách thức tấn công từ chối dịch vụ
Có một số phương pháp gây ra từ chối dịch vụ. Tạo ra một hiệu ứng DoS là tất cả
các cách có thể để phá hỏng hoặc làm cho hệ thống ngừng hoạt động. Có nhiều cách
để làm một hệ thống ngừng hoạt động, và thường sẽ tồn tại nhiều lỗ hổng trong hệ
thống để những kẻ tấn công sẽ cố gắng khai thác hoặc định vị để tấn công vào trong
chúng cho đến khi hắn nhận được kết quả mong muốn: mục tiêu bị phải chuyển sang
trạng thái offline.
1.3.1 Khai thác các điểm yếu của mục tiêu
Việc tấn công bằng cách khai thác các điểm yếu của mục tiêu bao gồm việc gửi
các gói tin khai thác các lỗ hổng tồn tại trong máy mục tiêu đó. Ví dụ, có một lỗi trong
Windows 95 và NT, và một số hạt nhân Linux, trong việc xử lý không đúng các gói
phân mảnh. Thông thường, khi một gói tin quá lớn cho một mạng nào đó, nó được chia
thành hai (hoặc hơn) các gói nhỏ hơn, và mỗi phần trong số họ được đánh số thứ tự
phân mảnh. Việc đánh dấu chỉ ra thứ tự của byte đầu tiên và byte cuối cùng trong gói
tin, đối với bản gốc. Tại máy nhận các gói tin, chúng được hợp lại thành các gói dữ
liệu gốc thông qua việc nối các gói tin theo số thứ tự đã đánh. Tuy vậy các lỗ hổng
trong hạt nhân trên đã khiến cho máy trở nên không ổn định khi nhận các gói tin
không đúng số thứ tự phân mảnh, khiến nó có thể treo, sụp đổ, hoặc khởi động lại.
Điểm dễ bị tổn thương này có thể được khai thác bằng cách gửi gói tin UDP với số thứ

tự lặp cho nạn nhân. Có một số biến thể của việc khai thác này – gửi các mảnh có số
thứ tự chồng nhau, một gói tin có offset chồng lên gói thứ hai trước khi bắt đầu tiêu đề
trong gói đầu tiên, và như vậy. Chúng được biết đến như là các khai thác bonk, boink,
teardrop, và newtear.
Các cuộc tấn công đặc biệt dễ gây tổn thương xấu bởi vì chúng có thể làm sụp đổ hay
treo máy bằng việc chỉ cần gửi lặp lại một hoặc hai gói tin được chọn lựa cẩn thận.
Tuy nhiên, một khi lỗ hổng được vá, các cuộc tấn công ban đầu trở nên hoàn toàn
không hiệu quả.
1.3.2 Tấn công vào giao thức
[17][18]Một ví dụ lý tưởng của các cuộc tấn công giao thức đó là tấn công tràn
ngập gói TCP SYN. Một phiên kết nối TCP bắt đầu với việc bắt tay ba bước giữa một
máy khách và máy chủ. Khách hàng gửi một gói tin TCP SYN đến máy chủ, yêu cầu
một số dịch vụ. Trong phần đầu gói SYN, khách hàng cung cấp số thứ tự - sequence
9

number của mình, một uniqueper- số kết nối sẽ được sử dụng để đếm dữ liệu được gửi
đến máy chủ (vì vậy các máy chủ có thể nhận ra và xử lý mất tích, thứ tiệu dữ liệu
không đúng, hoặc dữ liệu lặp đi lặp lại). Khi nhận được gói SYN, máy chủ cấp phát
một khối điều khiển truyền dẫn (TCB), lưu trữ thông tin về khách hàng. Sau đó nó trả
lời bằng một SYN-ACK, thông báo cho khách hàng có yêu cầu rằng dịch vụ của nó sẽ
được cấp, ghi nhận số thứ tự của khách hàng và gửi thông tin về số thứ tự ban đầu của
máy chủ. Các khách hàng, khi nhận được gói SYN-ACK, cũng cấp phát một khối điều
khiển truyền dẫn, sau đó trả lời với một gói ACK đến máy chủ, để hoàn thành việc mở
kết nối.
Tiềm năng lạm dụng nằm trong việc cấp phát nguồn tài nguyên của máy chủ
ngay từ khi nhận được gói SYN. Khi máy chủ giao TCB của mình và trả lời bằng một
SYN-ACK, kết nối được cho là nửa mở. Nghĩa là tài nguyên máy chủ cấp phát sẽ được
giữ để dành cho kết nối với khách hàng, cho đến khi khách hàng gửi một gói tin ACK,
đóng kết nối (bằng cách gửi gói tin RST) hoặc cho đến khi hết hạn chờ và server ngắt
kết nối, giải phóng không gian đệm. Và cho dù khách hàng có gửi lại gói tin khác, hay

không, thì tài nguyên đó sẽ được cấp phát giữ trong một khoảng thời gian nhất định.
Trong một cuộc tấn công tràn gói tin TCP SYN, kẻ tấn công tạo ra vô số các kết nối
nửa mở bằng cách sử dụng giả mạo IP nguồn. Những yêu cầu nhanh chóng vắt kiệt bộ
nhớ TCB của máy chủ, và khi đó máy chủ sẽ không còn có thể chấp nhận yêu cầu kết
nối đến nữa. Để có thể giữ cho tình trạng này được kéo dài như mong muốn, kẻ tấn
công cần phải tạo ra một dòng đều đặn các gói SYN đối với nạn nhân (để giành lấy
những tài nguyên đã được giải phóng bởi thời gian tạm ngưng hoặc hoàn thành các
phiên TCP).
Đây là một cuộc tấn công đặc biệt nguy hiểm, khi mà máy chủ nhận được một số
lượng lớn các gói SYN hợp pháp và không thể dễ dàng phân biệt các gói từ khách
hàng hợp pháp với các gói từ giao thông tấn công.
Để thực hiện thành công một cuộc tấn công tràn ngập gói SYN, kẻ tấn công cần
xác định vị trí cổng mở trên máy của nạn nhân. Sau đó, chỉ cần gửi một lưu lượng gói
tin nhỏ, tầm 10 gói SYN/ phút là có thể dần dần vắt kiệt tài nguyên của nạn nhân. Một
kiểu tấn công SYN ít phổ biến hơn đó là tấn công tràn gói SYN với cổng ngẫu nhiên.
Trong đó, kẻ tấn công tạo ra một khối lượng lớn các gói tin TCP SYN nhắm mục tiêu
cổng ngẫu nhiên của nạn nhân, với mục tiêu áp đảo tài nguyên mạng của nạn nhân,
hơn là làm đầy bộ nhớ đệm của nạn nhân.
10


Tấn công vào giao thức rất khó để có thể chống lại bằng phương pháp sửa chữa,
tạo bản vá. Bởi tạo bản vá yêu cầu phải thay đổi giao thức, trong khi thực tế cho thấy
việc thay đổi giao thức internet gần như là bất khả thi. Trong một số trường hợp, việc
sử dụng giao thức hiện tại một cách thông mình có thể giải quyết vấn đề. Như việc sử
dụng TCP SYN cookies có thể giải quyết được tấn công tràn gói SYN mà chỉ cần thay
đổi cách server xử lý kết nối đến.
1.3.3 Tấn công vào Middleware
Các cuộc tấn công có thể được thực hiện trên các thuật toán, chẳng hạn như hàm
băm mà thông thường sẽ thực hiện các hoạt động của mình trong thời gian tuyến tính

cho mỗi mục tiếp theo. Bằng cách chèn các giá trị mà tạo ra các trường hợp xấu nhất,
kẻ tấn công có thể khiến các ứng dụng thực hiện chức năng của mình trong thời gian
tiếp theo hàm mũ đối với mỗi tham số nhập vào.
Khi kẻ tấn công có thể tự do gửi dữ liệu được xử lý bằng cách sử dụng hàm băm dễ bị
tổn thương, hắn có thể gây ra vi
ệc CPU của máy chủ bị sử dụng quá năng lực khiến
cho những hoạt động bình thường chỉ tốn vài phần của giây để xử lý, giờ phải mất vài
phút để hoàn thành. Và nó cũng không cần đến một số lượng lớn request để thực hiện
cũng có thể làm quá tải các ứng dụng, khiến nó không còn năng lực để phục vụ được
người dùng hợp pháp.
1.3.4 Tấn công vào ứng dụng
Những kẻ tấn công có thể nhắm mục tiêu một ứng dụng cụ thể và gửi gói tin để
đạt tới giới hạn của yêu cầu dịch vụ ứng dụng này có thể xử lý. Ví dụ, các máy chủ
web phải mất một thời gian nhất định để phục vụ yêu cầu trang Web bình thường, và
do đó sẽ tồn tại một số hữu hạn các yêu cầu tối đa cho m
ỗi giây mà họ có thể duy trì.
Nếu chúng ta giả định rằng các máy chủ Web có thể xử lý 1.000 yêu cầu mỗi giây để
tải các file tạo nên trang chủ của một công ty, do đó nhiều nhất là 1.000 yêu cầu của
khách hàng có thể được xử lý đồng thời. Chúng ta giả định là máy chủ Web này bình
thường xử lý hàng ngày là 100 yêu cầu / giây (một phần mười công suất).
Nhưng nếu kẻ tấn công điều khiển 10.000 máy agent, và có khả năng mỗi m
ột
máy trong số đó có thực hiện một yêu cầu mỗi 10 giây đến máy chủ Web? Đó là tần
suất 1.000 yêu cầu / giây, cộng thêm vào giả định giao thông bình thường nữa trở
11

thành 110% công suất của máy chủ. Bây giờ một phần lớn các yêu cầu hợp pháp sẽ
không thể thông qua bởi vì máy chủ bị bão hòa.
Cũng như các cuộc tấn công vào middle ware, một cuộc tấn công ứng dụng có
thể không làm tê liệt toàn bộ máy chủ lưu trữ hoặc xuất hiện như một số lượng lớn các

gói tin gửi tới server. Vì vậy, một lần nữa, nhiều cách phòng thủ không thể giúp bảo vệ
chống lại loại hình tấn công này.
1.3.5 Tấn công vào tài nguyên
Những kẻ tấn công có thể nhắm mục tiêu một tài nguyên cụ thể như chu kỳ CPU
hoặc khả năng chuyển đổi router. Trong tháng 1 năm 2001, Microsoft phải chịu một
lỗi mất điện được báo cáo gây ra bởi một lỗi cấu hình mạng. Điều này đã phá vỡ một
số lượng lớn tài sản của Microsoft. Khi tin tức về cuộc tấn công được công bố, người
ta đã phát hiện ra rằng tất cả các máy chủ DNS của Microsoft ở trên cùng một network
segment, phục vụ bởi cùng một router. Sau đó kẻ tấn công nhắm vào cơ sở hạ tầng
định tuyến ở phía trước của các máy chủ và đánh sập tất cả các dịch vụ trực tuyến của
Microsoft.
Microsoft nhanh chóng di chuyển để giải tán các máy chủ tên miền của họ đi nơi
khác và cung cấp định tuyến đường dẫn dự phòng đến các máy chủ để gây khó khăn
cho kẻ tấn công trong việc phá hoại hoạt động dịch vụ của họ. Loại bỏ tắc nghẽn và
nâng cao năng lực có thể giải quyết các cuộc tấn công tài nguyên, tuy nhiên kẻ tấn
công có thể đáp lại bằng các cuộc tấn công mạnh mẽ hơn nữa. Và đối với các công ty
có nguồn tài nguyên ít hơn so với Microsoft, vượt quá khả năng cung cấp và dịch vụ
phân tán về mặt địa lý có thể không phải là một lựa chọn khả thi về tài chính.
1.3.6 Pure Flooding
Với một số lượng đủ lớn các agent, kẻ tấn công chỉ cần gửi bất kì loại gói tin nào
đến mục tiêu, càng nhanh càng tốt từ mỗi máy là đủ tiêu thụ hết băng thông mạng của
mục tiêu. Đây được gọi là cuộc tấn công tiêu thụ băng thông. Nạn nhân không thể một
mình chống đỡ lại được cuộc tấn công này, vì các gói tin hợp pháp được gửi vào liên
kết giữa nhà cung cấp dịch vụ
và mạng của nạn nhân. Vì vậy, nạn nhân thường phải
yêu cầu sự giúp đỡ của các ISP để lọc ra các gói tin tấn công gửi tới.
Trong các trường hợp đó, thường các ISP cũng bị ảnh hưởng bởi cuộc tấn công,
ít nhất là trên router kết nối giữa mạng của ISP và của nạn nhân. Thường chính họ
cũng cần phải lọc lại trên router và thậm chí còn phải yêu cầu nhà cung cấp đường
12


truyền upstream lọc các giao thông đến mạng của họ. Trong vài trường hợp, các gói tin
tấn công là đơn giản để lọc như các gói tin UDP đến các cổng không được sử dụng,
các gói tin với giá trị IP 255. Ở trường hợp khác, các gói tin rất khó để lọc, như gói
DNS query, http request… thì việc lọc sẽ loại cả các gói tin hợp lệ, do đó sau khi lọc
thì giao thông gửi tới khách hàng của nạn nhân sẽ trở về không, kẻ tấn công đạt được
kết quả của tấn công DoS.
1.4 IP Spoofing
Một chiến thuật được sử dụng trong các cuộc tấn công nguy hiểm, đặc biệt ở
DDoS đó là IP Spoofing, hay IP giả mạo. Trong các gói tin mạng bình thường, trường
tiêu đề sẽ là nơi chứa địa chỉ IP của máy nguồn, địa chỉ máy đích. Giả mạo IP diễn ra
khi một phần mềm độc hại tạo ra các gói tin riêng và thay thế địa chỉ IP nguồn bằng
một địa chỉ IP nào khác, thông qua việc tạo và thi
ết lập các raw socket, socket do
người dùng định nghĩa.
Có một vài mức giả mạo ip khác nhau:
- Giả mạo IP một cách ngẫu nhiên: phần mềm sẽ tạo ra một địa chỉ IPv4
ngẫu nhiên trong khoảng từ 0.0.0.0 đến 255.255.255.255. Trong một số trường
hợp, nó sẽ tạo ra các địa chỉ IPv4 sai, như địa chỉ thuộc miền 192.168.0.0 là
miền dùng cho mạng cá nhân, hoặc địa chỉ multicast, broastcast, địa chỉ không
tồn tại (nh
ư 0.1.2.3). Tuy vậy trong hầu hết trường hợp thì nó đều tạo được địa
chỉ IP hợp lệ và có thể định tuyến được.
- Giả mạo mặt nạ mạng: Nếu một máy thuộc mạng 192.168.1.0/24 thì nó
dễ dàng giả mạo một máy nào khác ở trong cùng một mạng, ví dụ như máy
192.168.1.34 có thể giả mạo dễ dàng máy 192.168.1.35 hoặc 192.168.1.99.
- Giả mạo chính địa chỉ của nạn nhân:
Đây là một kiểu giả mạo rất nguy
hiểm nếu như máy chủ nạn nhân không có được những thiết lập phòng chống.
Kẻ tấn công chỉ cần đơn giản giả mạo địa chỉ của máy nạn nhân, gửi một gói tin

request, ví dụ như gói tin TCP SYN, và nếu máy nạn nhân không có một cơ chế
lọc tốt, nó sẽ nhận gói tin, cấp phát tài nguyên cho request và gửi trả lời lại cho
chính nó. Điề
u này dẫn tới một vòng lặp vô tận trong chính máy nạn nhân, giữa
một bên cần nhận thông tin phản hồi còn một bên thì không bao giờ gửi thông
tin phản hồi đó cả.
13

Trong thực tế, giả mạo địa chỉ IP không phải là cần thiết cho một cuộc tấn công
DDoS thành công, bởi vì kẻ tấn công có thể vắt kiệt tài nguyên và khả năng xử lý của
nạn nhân với một lượng lớn các gói tin mà không cần liên quan gì đến địa chỉ nguồn
cả. Tuy vậy một số kẻ tấn công sử dụng IP Spoofing cho một vài lý do, như để che
giấu địa chỉ của các agent, từ
đó che giấu được địa chỉ của handler và của kẻ tấn công
tốt hơn, hoặc sử dụng cho tấn công phản xạ nhiều vùng DRDoS là hình thức tấn công
mạnh nhất hiện nay giả mạo địa chỉ IP của nạn nhân để yêu cầu một số server lớn gửi
các truy vấn hợp pháp đến server nạn nhân, kết quả là nạn nhân bị tấn công các server
lớn trên thế giới, và không thể nào chố
ng đỡ nổi. IP Spoofing cũng giúp kẻ tấn công
vượt qua cơ chế bảo vệ của một số máy chủ khi họ lưu địa chỉ các khách hàng thường
xuyên và dùng nó làm danh sách địa chỉ tin cậy ưu tiên truy cập trong trường hợp bị
tấn công.
1.5 Xu hướng của DoS
Có một cuộc chạy đua liên tục giữa những kẻ tấn công và người phòng thủ. Ngay
sau khi có một phương thức hiệu quả bảo vệ chống lại một loại tấn công, những kẻ tấn
công thay đổi chiến thuật, tìm kiếm một cách để vượt qua những biện pháp bảo vệ này.
An ninh mạng được nâng cao, kẻ tấn công càng cải thiện công cụ của họ, thêm các tùy
chọn chỉ định cấp giả mạo hoặc mặt nạ mạng giả mạo. Một số lượng lớn các cuộc tấn
công giả mạo ngày nay sử dụng subnet, vượt qua được hầu hết các bộ lọc giả mạo ip.
Các kỹ thuật mới trong chống phân tích khiến việc phát hiện ra nhiệm vụ của công cụ

tấn công khó khăn hơn. Việc che giấu mã thực thi bằng mã hóa thực hiện trong cả hệ
điều hành Windows và Unix. Các mã che giấu như burneye, Shiva, và burneye2 đang
được giám sát bởi các nhà phân tích an ninh để giải mã được chúng.
Xu hướng phát triển các công cụ tấn công DDoS theo các chiến lược nâng cao
phản ứng phòng thủ sẽ vẫn tiếp tục. Điều này được dự báo trong phân tích trinoo gốc,
và xu hướng sẽ tiếp tục không suy giảm. Có rất nhiều kịch bản tiềm năng của DDoS
rất khó khăn cho cơ chế bảo vệ để xử lý.




14

Chương 2: CÁC BIỆN PHÁP PHÒNG CHỐNG
TRUYỀN THỐNG
Ngay sau khi các cuộc tấn công quy mô lớn đầu tiên, nhiều nghiên cứu đã được
dành riêng cho các vấn đề mới về ngăn chặn, loại bỏ, và bằng cách nào đó lọc ra các
cuộc tấn công DoS nhằm vào các hệ thống đầu cuối host. Trong khi DDoS là một vấn
đề tương đối mới, các nghiên cứu liên quan đã tồn tại trong lĩnh vực kiểm soát tắc
nghẽn, giảm nhẹ các cuộc tấn công DoS đơn giản, dung thứ lỗi, và duy trì hoạt động
của node trong mạng.
Nhiều nghiên cứu đã cố gắng tiếp cận để giải quyết bài toán con nhỏ hơn của vấn
đề phức tạp này. Do tính chất nhạy cảm của dữ liệu trong mạng và sự phức tạp của
hiện tượng này, thật khó để hiểu một cách đầy đủ ảnh hưởng của DDoS. Nhiều nguyên
mẫu được kiểm tra trong các môi trường phòng thí nghiệm mà không có nền hay giao
thông ho
ạt động. Một số ý tưởng cho rằng giao thông tấn công chủ yếu là giả mạo, và
điều này rõ ràng là sai lầm, và những người khác cho rằng kiến thức nhất định về
topology của mạng, hoặc truy cập vào cơ sở dữ liệu có thể nhận biết được lưu lượng
truy cập là DDoS hay không. Những người khác yêu cầu sửa đổi đáng kể về cơ sở hạ

tầng Internet,
điều có thể làm cho nó trở thành không tương thích với các giao thức
hiện tại và các ứng dụng của khách hàng, hoặc là không thực tế về kỹ thuật, chính
sách, hoặc lý do chính trị.
Chương 2 này sẽ thảo luận về một số phương pháp tiếp cận nghiên nghiên cứu đã
được thực hiện và triển khai.
2.1 Biện pháp pushback
Pushback, đề xuất của Mahajan [19] vào tháng 7 năm 2002 , nổi lên từ các cuộc
thảo luận trong nhóm nghiên cứu DDoS tại hội thảo DSIT, Trung tâm Điều phối
CERT. Ý tưởng, lấy từ thực tế, là nhà quản trị mạng cố gắng để đẩy lùi các giao thông
tấn công trở lại nguồn của nó, hoặc bằng cách rút một cáp mạng trong các bộ định
tuyến và xem liệu lưu lượng truy cập có dừng lại không, hay bằng cách quan sát lưu
lượng mạng trên các thiết bị giám sát. Giới hạn tỷ lệ gửi gói tin ra ngoài từ nạn nhân
(pushback), sau đó giảm bớt áp lực vào nạn nhân, cho phép nó trao đổi lưu lượng truy
cập và tồn tại hiệu quả trong một thời điểm khi các nguồn tấn công ngừng hoặc gỡ bỏ.
Trường hợp này với giả định rằng các vi phạm giao thông phân bố không đều trên tất
15

cả các điểm có thể thâm nhập.
Có hai kỹ thuật sử dụng ở đây: Điều khiển tắc nghẽn tổng hợp (ACC) cấp địa phương
và pushback. Điều khiển tắc nghẽn tổng hợp cấp đại phương phát hiện ra tắc nghẽn ở
cấp router và đặt một tín hiệu tấn công (hoặc nhiều hơn trong từng bối cảnh thích hợp),
một tín hiệu tắc nghẽn, mà có thể được dịch ra trong một bộ lọc router. Các tín hiệu
định nghĩa ra một tập hợp băng thông cao, một tập hợp con của lưu lượng mạng, và
điều khiển tắc nghẽn tổng hợp địa phương xác định tỷ lệ giới hạn thích hợp cho tập
hợp này. Pushback sau đó gửi tỉ lệ giới hạn này ngay lập tức đến những giao thông
upstream lân cận, nơi đóng góp số lượng lớn của giao thông tổng hợp. Cơ chế này hoạt
động tốt nhất chống lại kiểu tấn công gửi tràn DDoS và flash, vì chúng chia sẻ những
đặc điểm chung, và cố gắng để xử lý những hiện tượng từ góc độ của công việc kiểm
soát tắc nghẽn. Việc đặt ra giới hạn tỷ lệ quá cao có thể khiến các giao thông hợp lệ

cũng bị giới hạn, mất mát, còn việc đặt ra giới hạn quá thấp có thể khiến kẻ tấn công
vượt qua được sự bảo vệ.Nói chung, pushback dường như đòi hỏi các mô hình triển
khai tiếp cận tới router. Phương pháp tiếp cận hiện tại không thể đẩy tỷ lệ giới hạn qua
một router mà không hiểu phương pháp pushback. Pushback cũng yêu cầu các router
duy trì các trạng thái về luồng giao thông, đó là một gánh nặng thêm về cơ sở hạ tầng
mạng của phương pháp.
2.2 Biện pháp Traceback
Các đề xuất đầu tiên cho việc bảo vệ chống lại DDoS bao gồm phương pháp
traceback, thực hiện lần dấu ngược lại đến địa chỉ các agent trong mạng lưới DDoS để
tìm ra vị trí của kẻ tấn công. Giả định này dựa trên một số công cụ DDoS giả mạo các
nguồn tương đối ít về số lượng các agent (100-2,500). Đến nay, khi số lượng các agent
tham gia tấn công có thể thường xuyên lên tới con số hàng vạn, thì phương pháp
traceback vẫn có thể giúp chúng ta có thể truy ngược lại subnet của kẻ tấn công, từ đó
nhờ vào việc block traceback từ kẻ tấn công, tác hại của cuộc tấn công sẽ bị hạn chế
đáng kể.
Một đề xuất sớm đó là Traceback qua gói ICMP bởi S.Bellovin [20] vào tháng
11-2001, thông qua việc gửi gói tin ICMP, xác suất mỗi n gói (trong đề xuất ban đầu
n=20.000), chứa một phần của gói tin bị bắt, từ các router quan sát đến đích. Điểm bất
lợi là khi bị tấn công nặng nề với số lượng gói tin gửi đến quá lớn, một mục tiêu có thể
bị mất những gói do tắc nghẽn của các thiết bị mạng, và một số mạng không cho phép
16

gói ICMP được đi qua biên giới router của họ. Thậm chí các gói ICMP cũng sẽ tạo ra
lưu lượng truy cập bổ sung hướng đến nạn nhân, góp phần thêm vào tắc nghẽn này.
Đề nghị sau đó được sử dụng một kỹ thuật được gọi là đánh dấu gói dựa theo xác
suất (PPM, Probabilistic Packet Marking). Một lần nữa, mỗi 20.000 gói gửi đến đích,
một router sẽ đánh dấu một gói tin với một tham chiếu đến chính nó.Một tần số lấy
mẫu thấp đã được lựa chọn để tránh một gánh nặng về cơ sở hạ tầng định tuyến do
đánh dấu một khối lượng lớn truy cập trong một cuộc tấn công gửi tràn gói tin. Bằng
cách phân tích một số gói dữ liệu được đánh dấu từ một nguồn nhất định, các nạn nhân

của cuộc tấn công sẽ cố gắng xây dựng một con đường quay trở lại kẻ tấn công, hoặc ít
nhất là tới mép gần nhất với người tấn công vào cơ sở hạ tầng đánh dấu. Đề nghị ban
đầu của Savage, 8-2000, đã không có bất kỳ quy định để xác thực đối với những dấu
hiệu, nhưng sau đó đã có thêm kĩ thuật sử dụng một đề nghị xác thực và toàn vẹn kiểm
tra do D.X.Song nêu lên vào tháng 3-2001 tại IEEE INFOCOM 2001.
Traceback dựa trên kĩ thuật băm, đề xuất bởi A.C.Snoeren vào tháng 8-2001 yêu
cầu router tham gia để ghi nhớ mỗi gói đi qua nó, nhưng trong một thời gian hạn chế.
Điều này cho phép truy tìm các cuộc tấn công một gói như "Ping of Death", nhưng chỉ
khi truy vấn nhanh. Các bộ máy cô lập nguồn (SPIE, Source Path Isolation Engine)
nhớ các gói thông qua việc tính toán hàm băm với các phần bất biến của một tiêu đề IP
(ví dụ, TTL và checksum). Để tăng thêm không gian bổ sung, hàm băm yếu, thay vì
băm mã hóa mạnh, được triển khai dưới hình thức các bộ lọc Bloom Filter. Những bản
ghi thụ động không cần phải tồn tại bên trong các router ngay cả khi các thiết kế phần
cứng để đưa chúng vào các router đã được thảo luận. Các nhà thiết kế SPIE nghĩ ra
một cách để đặt một bản ghi bị động trên mỗi giao diện của router. Một số người khi
đó đã chỉ trích và cho rằng nó sẽ là quá đắt để thêm một thiết bị cho mỗi giao diện, do
đó, thiết bị SPIE đã được mở rộng để có một SPIEDER với nhiều kết nối cho mỗi giao
diện trên router. Mặc dù hàm băm yếu cho phép có lỗi, chúng sẽ nhanh chóng được
định hướng qua nhiều hàm băm được áp dụng tại các bộ định tuyến khác nhau khi
khoảng cách tăng dần từ nạn nhân. Nạn nhân khởi tạo một yêu cầu traceback thông
qua một mạng lưới thay thế (thật hay ảo) kết nối các nhà quản lý traceback, các agent
sinh dữ liệu, và các bộ định tuyến. Do khối lượng giao thông lớn trên các mạng xương
sống, thời gian giữa việc nhận một gói tin vi phạm và yêu cầu cho traceback sẽ mất
khoảng một vài phút, tùy thuộc vào năng lực và mạng lưới giao thông.
17

Một kĩ thuật thứ tư sử dụng traceback, do D.Dean và các đồng nghiệp của ông
đề xuất vào tháng 2 năm 2001, là một cách tiếp cận đại số đối với vấn đề traceback.
Tương tự một phương pháp của Savage và đồng nhiệp tại ACM SIGCOMM tháng 8-
2000, kỹ thuật này một nhúng phần thông tin lần vết vào các gói tin IP ở cấp bộ định

tuyến. Đề án này mới sử dụng các kỹ thuật đại số để mã hóa thông tin đường dẫn
thành các gói và để tái tạo lại chúng vào trang web của nạn nhân. Các tác giả hy vọng
sẽ đạt được sự linh hoạt hơn trong việc thiết kế và cải tiến trong loại bỏ thông tin thừa
kẻ tấn công tạo ra và cung cấp khả năng traceback đa tuyến.
PPM và đề xuất traceback với cách tiếp cận đại số cùng theo một số giả định như
sau:
- Kẻ tấn công có thể gửi bất kỳ gói tin.
- Nhi
ều kẻ tấn công có thể hành động với nhau.
- Kẻ tấn công nhận thức được sự hoạt động của các chương trình traceback.
- Kẻ tấn công phải gửi ít nhất là hàng ngàn gói.
- Tuyến đường giữa các máy nói chung là ổn định, nhưng các gói tin có thể bị
sắp xếp lại hoặc bị mất.
- Router không thể thực hiện nhiều tính toán cho mỗi gói tin.
- Router giả định là không thể bị chiếm dụng, nhưng không phả
i tất cả router đều
phải tham gia traceback.
Những giả định phân biệt rõ ràng những kỹ thuật này với một kỹ thuật đơn gói
như traceback dựa trên kĩ thuật băm. D.Dean và đồng nghiệp thảo luận về hiệu quả so
với Savage, khi những yêu cầu không gian khác nhau giữa 18 và 21 bit. Trong một số
trường hợp, họ đạt được kết quả tốt hơn một chút cho việc tái tạo lại đường đi, nhưng
số trường hợp tính toán sai vẫn còn cao. Ngoài việc đánh dấu gói tin, một đề án out-of-
packet đã được đề xuất, tương tự như Bellovin vào tháng 8-2001. Các tác giả nhận ra
rằng việc cải tiến thuật toán là cần thiết, và việc tìm ra các tối ưu khác cần được khám
phá. Khái niệm này cần cải tiến hơn nữa, nhưng có thể phát triển thành một khái niệm
đầy hứa hẹn trong thời gian dài.


18


2.3 Biện pháp D-WARD
D -WARD, đề xuất của Mirkovic và các đồng nghiệp [15] vào tháng 8-2003,
được phát triển tại UCLA dưới tài trợ của chương trình DARPA Fault Tolerant
Network (FTN). Hệ thống này dựa trên mạng nguồn nhằm mục đích phát hiện các
cuộc tấn công trước hoặc khi chúng rời khỏi mạng lưới DDoS của các agent. Nó là
một hệ thống nội tuyến, trong suốt với người sử dụng trên mạng, thông qua việc tập
hợp số liệu thống kê giao thông hai chiều từ các router biên tại các mạng nguồn và so
sánh chúng với các mô hình giao thông mạng xây dựng dựa trên giao thức ứng dụng
và giao vận, phản ánh sự bình thường (hợp pháp), nghi ngờ, hoặc hành vi tấn công
Dựa trên mô hình ba tầng này (tấn công, nghi ngờ, bình thường), D-WARD áp dụng tỷ
lệ giới hạn tại router ở tất cả các giao thông đi ra của một đích cho trước, ưu tiên giao
thông kết nối hợp pháp, hơi làm chậm lại lưu lượng truy cập đáng ngờ, và làm chậm
lại các kết nối tấn công mà nó cảm nhận. Tỷ lệ giới hạn năng động và thay đổi theo
thời gian, dựa trên quan sát của tín hiệu tấn công và các chính sách hạn chế về giao
thông tiêu cực. Ít giao thông tiêu cực sẽ làm giảm nhẹ các chính sách hạn chế.

Giống như hầu hết các hệ thống nghiên cứu, D-WARD đã được thử nghiệm với một
homegrown thiết lập các tiêu chí chuẩn DDoS, và giống như hầu hết các h
ệ thống
nghiên cứu, nó hoạt động tốt theo các tiêu chí chuẩn. Tuy nhiên, hệ thống D-WARD
cũng trải qua nhiều thử nghiệm độc lập vào cuối chu kỳ chương trình DARPA FTN.
Những thí nghiệm chỉ ra rằng D-WARD có khả năng để nhanh chóng phát hiện những
vụ tấn công tạo ra dị thường ở giao thông hai chiều, chẳng hạn như tấn công gửi tràn
nặng nề. D-WARD kiểm soát hiệu quả tất cả các giao thông, trong đó có giao thông
tấn công, và có thiệt hại và một mức độ sai lầm chủ động thấp. Nó kịp thời khôi phục
hoạt động bình thường khi kết thúc cuộc tấn công. Bằng cách giới hạn tỷ lệ lưu lượng
tấn công hơn là ngăn chặn nó, hệ thống này một cách nhanh chóng phục hồi từ các sai
lầm chủ động . Theo thiết kế, nó ngừng các cuộc tấn công tại nguồn mạng, do đó, nó
yêu cầu việc triển khai trên rộng (bao gồm một phần lớn các nguồn thực tế) để đạt
được hiệu quả mong muốn. Trừ khi có một hình phạt cho các các hosting của DDoS

agent đặt ra đối với các mạng nguồn, đây không phải là một hệ thống mà nhà khai thác
mạng sẽ hăm hở triển khai, bởi D-WARD không cung cấp một lợi ích đáng kể cho các
nhà triển khai này. Tuy nhiên, nó có thể được thể tích hợp nó với cơ chế bảo vệ khác