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Python检测和防御DOS攻击
利用Python编程实现对wrk的泛洪攻击检测，并让程序触发调用Linux命令实现防御：
1、泛洪攻击的检测，可以考虑使用的命令，这些命令可以通过Pytho调用和分析。
netstat -ant | wc -lnetstat -ant | grep SYN_RECVnetstat -s | grep overflowednetstat -s | grep droppedtop -n获取CPU使用率
以上操作过程的命令，允许使用管道和AWK提取数据，也可以直接使用Python进行数据提取
2、防御措施可以选择一下几种：
- 修改系统配置参数，来增强系统的TCP连接数
- 直接结束某些消耗CPU的进程，或者停止Apache的服务（不得已而为之）
- 开启防火墙，将目标IP地址进行封锁（首选）
- 自行查阅资料，进行其他可以执行的操作
- 上述Python代码实现的狠心就是调用系统指令，再通过Python 进行分析，触发命令的执行等。建议在Linux上安装Pyotn3.x及以上的版本
基本步骤：
1、确保在Linux上可以正常运行Python3.x，而Centos内置的是python2.7版本
2、做基本的调研，明确对于DOS的入侵检测，需要使用那些方法或命令
3、将可以使用的命令通过Python来运行，并进行调试，确保 Python+命令 可以正常运行
4、想办法找到连接数最多的攻击源IP地址，驱动Linux的防火墙进行入侵防御
5、最后进行整合，测试，再模拟攻击，确保脚本可以正常检测
一、在CentOS上安装Python3
下载地址：Python 版本 Python 3.10.14 |Python.org
安装教程：
CentOS 7 安装 Python 3.10_yum python3.10-CSDN博客
服务器Centos7部署安装Python3的完整过程（3.10.1） - 知乎 (zhihu.com)
cd ~
sudo yum -y update
sudo yum -y install openssl-devel libffi-devel bzip2-devel
sudo yum -y groupinstall "Development Tools"
wget https://www.openssl.org/source/openssl-1.1.1q.tar.gz --no-check-certificate
tar zxf openssl-1.1.1q.tar.gz
cd openssl-1.1.1q
./config --prefix=/usr/local/openssl-1.1.1
sudo make && sudo make install
mkdir /usr/local/python3
wget https://www.python.org/ftp/python/3.10.5/Python-3.10.5.tgz
tar zxf Python-3.10.5.tgz
cd Python-3.10.5
./configure --enable-optimizations --with-openssl=/usr/local/openssl-1.1.1 --with-openssl-rpath=auto --prefix=/usr/local/python3
sudo make altinstall
#make
#make install
# 配置环境变量
vi ~/.bash_profile
export PYTHON_HOME=/usr/local/python3
PATH=$PATH:$HOME/bin:$PYTHON_HOME/bin
export PATH
退出编辑
source ~/.bash_profile
二、理解各个命令的含义
1、uptime
uptime 命令用户查看主机的开机时长，用户连接数量，以及在 1、5、15分钟 三个时间段内，CPU的负载情况。
每周一个linux命令之—uptime详解 - vinter_he - 博客园 (cnblogs.com)
2、netstat
netstat 命令用来打印Linux中网络系统的状态信息，可让你得知整个Linux操作系统的网络情况，需要注意的是在windows和Linux上的参数会略有不同。
-a或--all 显示所有连线中的Socket
-n或--numeric 直接使用IP地址，而不通过域名服务器。意思就是以数字的形式代替服务
-l或--listening 显示监控中的服务器的Socket。
-t或--tcp 显示TCP传输协议的连线状况
-u或--udp 显示UDP传输协议的连线状况。
-s或--statistics 显示网络工作信息统计表
-r或--route 显示Routing Table。
-p或--programs 显示正在使用Socket的程序识别码和程序名称。
以数字方式列出所有TCP连接情况: netstat -ant
以数字方式列出所有UDP连接情况: netstat -anu
以数字方式列出所有TCP和UDP处理监听状态的情况: netstat -anult
显示所有端口的统计信息: netstat-s
显示TCP端口的统计信息: netstat-st
显示核心路由信息: netstat -r
显示所有连接的进程信息: netstat -ap
Linux netstat命令 |菜鸟教程 (runoob.com)
3、ss
ss 用来显示处于活动状态的套接字信息。他可以显示和netstat类似的内容，但ss的优势在于它能够显示更多更详细的有关TCP和连接状态的信息，而且比netstat更快速高效。
显示监听状态下的队列情况: ss -lnt
显示非监听状态下的连接详情: ss -nt
显示socket摘要信息: ss -s 注意其结果的IPv6的变化
LISTEN 状态: Recv-Q 表示的当前等待服务端调用 accept 完成三次握手的 listen backlog 数值，也就是说，当客户端通过 connect() 去连接正在 listen() 的服务端时，这些连接会一直处于这个 queue 里面直到被服务端accept() ; Send-Q 表示的则是最大的 listen backlog 数值，这就就是上面提到的 min(backlog,somaxconn)的值
非 LISTEN 状态: Recv-Q 表示 receive queue 中的 bytes 数量;Send-Q 表示 send queue 中的 bytes 数值该数值意义不大，更多关注连接的数量和状态即可
4、firewall-cmd
关闭防火墙:systemctl stop firewalld
添加允许端口:firewall-cmd --add-port=80/tcp
列出防火墙规则:firewall-cmd --list-all
禁止IP地址访问80端口:firewall-cmd --add-rich-rule='rule family="ipv4" source address="192.168.112.148" port port="80" protocol="tcp" reject'
让配置永久生效:添加允许端口:firewall-cmd --add-port=80/tcp --permanent
允许http服务通过1分钟:firewall-cmd --zone=public --add-service=http --timeout=1m，这个 timeout 选项是一个以秒(s)、分(m)或小时(h)为单位的时间值。
5、sysctl
sysctl命令用于运行时配置内核参数，这些参数位于/proc/sys目录下。sysctl配置与显示在/proc/sys目录中的内核参数，可以用sysctl来设置或重新设置联网功能，如IP转发、IP碎片去除以及源路由检查等。用户只需要编辑/etc/sysctl.con文件，即可手工或自动执行由sysctl控制的功能。
显示所有系统参数:sysctl -a
使用cat查看指定参数:cat /proc/sys/net/ipv4/ip_forward，除/proc/sys外，后面的路径与参数名称一致换成 / 即可
临时改变某个指定参数的值，如:sysctl -w net.ipv4.ip forward=1，也可以:echo 1 > /proc/sys/netipv4/ip forward
如果想永久保留配置，可以修改/etc/sysctl.con文件
快速修改部分参数，优化性能：
net/ipv4/tcp_syn_cookies 是否打开SYN COOKIES的功能，"1”为打开，“2”关闭。
net/ipv4/tcp_max_syn_backlog SYN队列的长度，加大队列长度可以容纳更多等待连接的网络连接数。
net/ipv4/tcp_synack_retries和net/ipv4/tcp_syn_retries 定义SYN重试次数，默认为5，建议为2
net/ipv4/sack=0
其他参数的说明:https://www.cnblogs.com/feiyun126/p/8646989.html
一些优化方案:https://blog.csdn.net/wangshuminjava/article/details/80935792
三、利用python实现DOS入侵检测
采集TCP连接数据
采集跟DOS攻击关联度较高的数据
uptime
-
19:51:11 up 5 days, 8:40, 3 users, load average: 0.00, 0.02, 0.05 -> [’ 19:51:11 up 5 days’, ’ 8:40’, ’ 3 users’, ’ load average: 0.00’, ’ 0.02’, ’ 0.05\n’] -> load average: 0.00 -> [‘’, ‘’, ‘load’, ‘average:’, ‘0.00’] -> 0.00
import os,time
# 可采用 split和awk进行修改得到前1分钟的CPU平均负载
import time,os
def get_cpu_01():
uptime = os.popen('uptime').read()
#print(type(uptime))
#print(uptime)
cpu_load = float(uptime.split(',')[3].split(' ')[4])
#print(cpu_load)
return cpu_load
-
20:07:30 up 5 days, 8:56, 3 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05 –>> 20:07:30 up 5 days, 8:56, 3 users, load average,0.00, 0.01, 0.05 **–>> ** [’ 20:07:48 up 5 days’, ’ 8:56’, ’ 3 users’, ’ load average’, ‘0.00’, ’ 0.01’, ’ 0.05\n’] –>> 0.00
def get_cpu_02():
uptime = os.popen('uptime').read()
#print(type(uptime))
#print(uptime)
cpu_load = float(uptime.replace(': ',',').split(',')[4])
#print(cpu_load)
return cpu_load
-
20:16:56 up 5 days, 9:05, 3 users, load average: 0.00, 0.01, 0.05 –>> 0.00, 0.01, 0.05 –>> 0.00
def get_cpu_03():
uptime = os.popen('uptime').read()
#print(type(uptime))
#print(uptime)
cpu_load = float(os.popen("uptime | awk -F ': ' '{print$2}' | awk -F ',' '{print$1}'").read())
#print(cpu_load)
return cpu_load
netstat -ant 连接数量
正常 netstat -ant 展示情况，一般是不会迅猛增加
def get_TCP_conn():
netstat = int(os.popen('netstat -ant | wc -l').read())
return netstat
ss -lnt 读取队列情况
def get_queue_size():
queue = os.popen('ss -lnt | grep :80').read()
recv_q = int(queue.split()[1])
send_q = int(queue.split()[2])
return recv_q,send_q
主调函数
if __name__ == '__main__':
while True:
#cpu_load = get_cpu_load_01()
#cpu_load = get_cpu_load_02()
cpu_load = get_cpu_load_03()
TCP_conn = get_TCP_conn()
recv_q,send_q = get_queue_size()
print(f"cpu_load:{cpu_load} TCP_conn:{TCP_conn} TCP_Queue:{recv_q,send_q}")
time.sleep(2)
#print(type())
if cpu_load > 33.3 or TCP_conn > 2000 or recv_q > send_q -10:
print("CPU 负载过高或TCP连接数太多，可能遭遇DOS攻击，请注意！！！")
四、利用IP查询实现DOS防御
要实现DOS防御，除了能够检测到DOS攻击，必须还要对检测到的情况进行防御
对连接数量超标的ip地址进行封禁
- 找到连接数量超标的IP地址
- 通过执行
netstat -ant我们可以查看tcp连接情况，然后再通过grep和其他处理方式找到所有连接我们的IP地址 - 对所有连接本地服务器的IP地址进行处理，利用字典的特性可以统计每一个IP地址连接本地服务器的数量，找到超标的IP地址，执行防火墙将其封禁
- 通过执行
def get_most_ip_basic():
netstat = os.popen('netstat -ant | findstr :80').read()
netstat_list = netstat.split('\n')
ip_list=[]
for line in netstat_list:
try:
ip = line.split()[2].split(':')[0]
ip_list.append(ip)
#print(ip)
except:
pass
ip_dict = {}
for ip in ip_list:
if ip in ip_dict.keys():
ip_dict[ip] += 1
else:
ip_dict[ip] = 1
# print(ip_dict)
# 默认对可迭代变量进行升序排序，所以改为降序排列
sort = sorted(ip_dict.values(),reverse=True)
# print(sort)
for key,value in ip_dict.items():
if value == sort[0]:
return key,value
上面代码适合windows运行，下面适合linux运行
def get_most_ip():
netstat = os.popen('netstat -ant | grep :80').read()
netstat_list = netstat.split('\n')
ip_list=[]
for line in netstat_list:
try:
ip = line.split()[4].split(':')[0]
ip_list.append(ip)
#print(ip)
except:
pass
# 直接使用Python内置的计数器来实现排序
ip_dict = Counter(ip_list)
most_ip = ip_dict.most_common(1)
# print(most_ip)
# print(type(most_ip)) # <class 'list'>
return most_ip
主调函数
if __name__ == '__main__':
while True:
#cpu_load = get_cpu_load_01()
#cpu_load = get_cpu_load_02()
cpu_load = get_cpu_load_03()
TCP_conn = get_TCP_conn()
recv_q,send_q = get_queue_size()
print(f"cpu_load:{cpu_load} TCP_conn:{TCP_conn} TCP_Queue:{recv_q,send_q}")
time.sleep(2)
#print(type())
if cpu_load > 33.3 or TCP_conn > 2000 or recv_q > send_q -10:
print("CPU 负载过高或TCP连接数太多，可能遭遇DOS攻击，请注意！！！")
most_ip = get_most_ip()
print(f"出现可疑IP:{most_ip[0][0]} 具有连接数:{most_ip[0][1]} ")
firewall_mostip(most_ip[0][0])