RSAC2023解读第7期 | 企业僵尸网络大机密

 

 本期解读专家  

 

 

   全球IoT（Internet of Things，物联网）设备每年以百万级的速率快速增长，大量不安全的IoT设备成为僵尸网络的主要来源。僵尸网络广泛使用网络层CC攻击，将虚假源泛洪攻击技术与会话层攻击技术相结合，成为互联网中最难防御的攻击之一。

 

在RSA大会互联设备网络物理安全板块中，诺基亚Deepfield创始人Dr. Craig Labovitz博士分享了关于企业僵尸网络大机密的议题。通过研究人员与全球互联网提供商合作过程中的分析结果，向大家展示了来自企业僵尸网络对网络安全的挑战。

 

   DDoS攻击现状：            僵尸网络攻击成为主流攻击

 

Dr. Craig Labovitz博士在报告的开头指出，2022年Q2是DDoS攻击手法变更的分水岭，如图1-1所示。在此之前，DDoS攻击主要采用伪造源发起攻击的方式，攻击者利用网络中NTP/DNS服务器的不安全配置发起反射放大型DDoS攻击。然而，随着2022年Q2地缘政治爆发，DDoS攻击转向以僵尸网络攻击为主的混合攻击。僵尸网络攻击流量占比达到30%~50%，这些攻击可以绕过传统的抗DDoS攻击设备。

 

 

图1-1 僵尸网络攻击成为主流DDoS攻击

 

   僵尸网络现状：            僵尸网络数量激增，攻击成本持续降低

 

报告指出，研究人员通过跟踪50万+的攻击源分析发现，企业中随处可见的IoT设备，如摄像头、NVR（Network Video Recorder，网络视频录像机）、DVR（Digital Video Recorder，数字视频录像机）、空气调节系统、POS机和医学影像系统等，虽然丰富了人们的工作和生活，但不安全的IoT设备却也成为了僵尸网络的主要来源。

 

这些IoT僵尸网络具有如下特征：

 

01攻击源增长迅速    

根据IoT Analytics Research 2022报告中针对全球IoT市场预测，全球IoT设备每年以百万级的速率增长，大量不安全的IoT设备也随之增长，研究人员在分析过程中发现，全球活跃IoT僵尸规模为50万至100万。

 

02攻击源出口带宽受限    

在过去20年的互联网历史中，接入互联网的下行带宽和上行带宽比例限制为90/10，单个僵尸网络发起的DDoS攻击流量也受限于此，70%的僵尸网络的出口带宽小于50Mbps。

 

03攻击成本持续降低    

互联网中存在数以百计的提供DDoS攻击服务的网站，国际执法部门会定期关闭这些非法网站，以减少伪造源攻击和反射放大攻击对网络的影响。但是，100Gbps僵尸网络攻击成本从2018年的$1000降至$10-$20，攻击成本的骤降使得僵尸网络攻击更易获取，僵尸网络攻击对互联网中的威胁也越来越大。

 

   僵尸网络探究：            企业僵尸对网络安全的挑战和威胁

 

报告中指出，研究人员通过分析黑客入侵IoT设备的过程发现，大量IoT设备存在管理员登录密码复杂度不高、安全补丁无更新等问题，使这些不安全IoT设备极易被入侵后成为IoT僵尸。通过对僵尸的攻击规模、地域和构成等分析发现：

 

僵尸网络具备足以扰乱全球互联网的超强容量

研究人员在分析过程中发现，在2022年至2023年的僵尸网络DDoS攻击事件中，僵尸网络攻击源规模小于5000，也出现过攻击源数量大于6万的大型僵尸网络。当前，监测到的活跃僵尸源规模为50万至100万，DDoS攻击峰值为1Tbps至2Tbps。如果这些僵尸网络同时被利用，可能会导致攻击规模高达50Tbps至100Tbps，足以扰乱全球互联网链路。

 

僵尸网络出现地域性变化，主要以CPE和DVR为主

2023年，美国成为最大的僵尸网络发源地，其僵尸网络数量占比达到24%；韩国和中国台湾僵尸网络数量分别占比11%和10%，位列第二和第三。在这些僵尸网络中，CPE（Customer Premises Equipment，客户端设备）和DVR类型的IoT设备占据了半壁江山，分别占比36.2%和33.8%。而云主机僵尸网络占比3.5%，增幅最快。

 

僵尸网络是针对每个人的网络安全挑战

传统ISP（Internet Service Provider，互联网服务提供商）、CSP（Cloud Service Provider，云服务提供商）网络采用地理位置过滤、主动防御（如SYN Cookie、HTTP重定向等）以及DNS/NTP/LDAP流量限制等手段来抵御DDoS攻击。然而，僵尸网络发起的DDoS攻击可以轻易绕过这些防御手段，给ISP/CSP的网络安全带来严重的挑战。此外，来自ISP内部的僵尸网络攻击也是最大的威胁之一。

 

   华为洞察：            抗DDoS技术需要适应新网络环境和业务需求

 

DDoS攻击依然是当前互联网最主要的攻击形式之一，攻击频次持续增长。在2018年之前，中国境内的DDoS攻击主要是由行业内恶意竞争引发的，但之后地缘政治因素导致的攻击更加普遍，针对关基企业尤其是金融企业的攻击频次逐年倍增。为了达到攻击效果，攻击技术持续演进，传统防御算法失效，因此抗DDoS技术不得不持续革新；同时，优秀的抗DDoS产品和方案必须不影响业务。互联网网络本身及互联网业务也在持续演进，这促使抗DDoS技术不断演进以适应新的网络环境和业务需求。总的来说，随着攻击趋势的变化，抗DDoS技术的趋势也随之发生了以下几点变化：

 

趋势1：攻击成本持续降低，促使超大规模攻击异常活跃，挑战防御成本；降成本成为抗DDoS技术第一要务，动态BGP Flowspec及硬件防御加速成为抗DDoS产品和方案降成本主要方向。

 

2022年，华为监测到超100Gbps攻击共发生104,922次，平均每天发生287次；T级攻击共计232次。仅中国境内攻击资源被利用，即可轻松发出超50Tbps攻击。

 

面对异常活跃的规模化DDoS攻击，运营商和ISP不得不寻求更低成本的防御方案。尤其是攻击流量大且对防御成本敏感的运营商市场，防御容量大、低成本的硬件抗DDoS产品已经成为集采入围的必要条件。一方面，运营商和ISP期望最大限度利用网络过滤能力，比如借助黑洞路由、静态甚至动态BGP Flowspec源头过滤大流量攻击；另一方面，业界领先的安全厂商通过硬件实现网络层攻击防御加速，有效降低防御成本。硬件+CPU的分层防御架构还可以最大限度节省CPU算力，过滤更加复杂的会话层和应用层攻击。

 

趋势2：大流量攻击采用“短平快”战术，挑战防御系统响应速度；为应对“短平快”攻击，防御系统需具备“零延迟”攻击响应能力和自动化能力。

 

大流量攻击可以在10秒内攻击流量峰值爬升至T级，挑战防御系统响应速度。其中，57.40%的攻击发生在网络层，40.49%的攻击发生在应用层，攻击持续时间不超过5分钟，挑战防御系统的自动化程度和安全运维团队的响应速度。

 

然而，由于企业普遍缺乏专业安全人员和策略调优能力，持续5分钟的攻击一旦形成攻击效果，业务恢复至少需要30分钟。日益加强的防御痛点促使企业更需要抗DDoS产品具备防御全流程自动化的能力。

 

为实现攻击“零延迟”响应，企业On-premise抗DDoS需要采用秒级甚至毫秒级响应的逐包检测来替代Flow检测，以便在检测到危及企业链路带宽的大流量攻击时，能够通过开放API和运营商云清洗秒级联动的能力来支持。同时，运营商也在探索新的检测技术，比如路由器的逐包检测，以加快攻击流量识别，规避Flow检测分钟级检测的弊端。

 

面对企业普遍缺乏专业安全技能的现状，抗DDoS产品需具备全流程自动化的防御能力。首先，产品应支持开盒即用，简化运维。抗DDoS产品应内置专家策略模板，通过默认策略模板和逐包检测实现毫秒级启动防御，自动过滤99%攻击。其次，针对复杂攻击，抗DDoS产品应提供自动评估防御效果的功能。当检测到漏防或者误防时，抗DDoS产品应具备自动调优防御策略的能力，将攻防对抗时长由人工响应的10分钟以上缩短至30秒内。

 

趋势3：CC攻击的频次和复杂度不断攀升，挑战传统防御算法有效性；为应对日益复杂的CC攻击和互联网业务多样化的趋势，CC防御尤其是加密CC防御成为抗DDoS产品刚需，多维度行为分析和AI技术成为CC防御技术发展的新趋势。

 

随着运营商提供的清洗服务不断完善，能够过滤大流量网络层攻击，加上企业安全意识的提高，企业购买运营商的云清洗服务已成为共识，大大降低了大流量网络层攻击的威胁。

 

然而，随着IoT网络的快速发展，僵尸网络规模迅猛增长，攻击者为了提升攻击成功率，常常采用CC攻击手段，门户网站、APP和API成为CC攻击的主要目标。为了保障业务安全，许多企业采取了TLS加密，但这也导致加密CC攻击成为常态。为了有效躲避防御，CC攻击呈现出海量僵尸单源低速化的趋势，特别是针对金融行业的低速加密CC攻击频繁发生。随着百万级甚至千万级请求速率的CC攻击频发，负载均衡和WAF（Web Application Firewall，Web应用程序防火墙）性能瓶颈凸显，甚至危及企业网络链路带宽。这促使企业的CC防御需求发生变化，一方面，要求运营商的云清洗需具备阻拦大规模高速CC攻击的能力；另一方面，企业网络边界的抗DDoS产品需具备阻断低速CC攻击的能力，以保护负载均衡和WAF的可用性。

 

为精准识别机器人攻击，专业抗DDoS产品需具备多维度源访问行为分析的能力，以快速识别并阻断高速CC攻击；同时，还需具备AI能力，包括嵌入式AI及超大存储容量的离线AI。借助机器学习聚类分析算法，精细化识别低频CC攻击。

 

趋势4：针对网络基础设施的扫段攻击常态化，挑战传统防御架构有效性，抗DDoS产品和方案需新增网段防御层，用三层防御架构替代单一的主机防御架构。

 

扫段攻击是一种威胁网络基础设备的攻击，难以防御，被称为无法解决的网络故障。公有云、企业私有云、政务云均成为扫段攻击目标。目前，大多数抗DDoS产品仍采用单一的主机防御架构，低速扫段单IP流量低，无法触发阈值，漏检率高。此外，扫段攻击常与脉冲攻击相结合，32位主机引流速度慢，导致防御成功率不足30%。当扫段攻击危及企业网络带宽时，黑洞路由也会失效。

 

为解决日益频发的扫段攻击威胁，亟需On-premise抗DDoS产品具备扫段攻击检测和过滤的能力，同时具备联动运营商上游过滤大流量扫段攻击的能力。为了实现这一点，抗DDoS产品需要支持基于网段的流量统计、攻击检测、告警和引流，并支持基于网段的清洗。当检测到攻击流量危及网络链路带宽时，与运营商进行秒级联动，上游网络进行过滤。过滤方式包括通过动态BGP Flowspec在上游路由器过滤反射类扫段攻击和通过开放API联动运营商云清洗，以保护企业网络链路带宽。

 

   华为抗DDoS解决方案：            有效应对复杂的僵尸网络攻击

 

如上节所提到的，华为在持续跟踪DDoS攻击现状与趋势分析中发现，近两年来IoT网络的快速发展促使僵尸网络规模迅猛增长，攻击者为了提升攻击成功率，主要采用CC攻击手段，针对门户网站、APP和API目标服务发起攻击。

 

在网络层CC攻击中，僵尸网络主要存在三种攻击模式：

 

01模拟上传，拥塞网络  

攻击源发送报文Payload超1000字节的大报文ACK，模拟上传。攻击流量秒级加速，20秒内即可将攻击流量峰值拉升至T级，利用超大带宽流量快速拥塞网络，华为监测到的网络层CC攻击最大峰值带宽为912Gbps，而对应的攻击峰值包速率仅79Mpps。

 

02模拟下载，躲避攻击检测  

攻击源发送无Payload的ACK报文，模拟下载，华为监测到的网络层CC攻击最大峰值包速率为139Mpps，对应的攻击峰值带宽仅89Gbps。

 

03模拟交互，躲避攻击检测  

攻击源发送Payload内容和长度变化的ACK报文，模拟客户端和服务器交互。

 

华为观察发现，在2021年至2022年期间，僵尸网络发起的网络层CC攻击为提升攻击躲避能力，演进出两种攻击变种：

 

• 变种1：裹挟完整HTTPS交互的网络层CC攻击，通过诱发服务器快速重传，挤占Outbound带宽

 

• 变种2：伪造TCP Keep-Alive长时间保持TCP会话资源，以耗尽服务器会话资源。

 

CC攻击的不断演进对防御技术的有效性提出新的挑战，促使企业的CC防御需求发生变化。针对当前僵尸网络攻击对互联网络带来安全威胁，华为推出新一代抗DDoS解决方案，如图1-2所示。

 

图1-2 华为抗DDoS解决方案

 

华为抗DDoS解决方案主要具备如下的防御优势：

 

01

卓越性能：为应对常态化大流量攻击对防御成本的挑战，华为抗DDoS产品通过网络层攻击防御硬件加速和业务转发加速（NP加速，Network Processor），降低防御成本，单台设备防御性能最高2.4Tbps/1800Mpps，一台顶六台。

02

毫秒响应：为应对大流量攻击呈现秒级加速及“短平快”趋势，华为抗DDoS产品实现防御零延迟，瞬间阻断脉冲攻击、大流量攻击，业务零影响。

03

精准防御：华为抗DDoS产品采用智能7层“滤板”+多维度机器防御手段，快速阻断网络层、应用层100+攻击，支持传统的百万级规模的僵尸网络IP信誉、攻击特征库、策略模板在线升级，支持防御引擎敏捷发布，快速应对0-Day DDoS攻击。

04

智能驾驶：为解决客户缺乏专业安全技能的现状，华为抗DDoS产品实现防御自动驾驶，系统默认专家策略模板可毫秒级启动防御，自动过滤99%攻击，基于多维度的流量快照和业务流量基线比对实现防御效果自动评估，对复杂攻击场景下漏防和误防自动进行防御策略自动调优，将攻防对抗时长缩短至30秒内。

 

结束语      

DDoS攻击因其简单、低成本、难以防御的特点，已成为网络安全领域不可忽视的挑战之一。近两年，僵尸网络攻击异军突起，直接挑战传统防御技术的有效性。华为抗DDoS解决方案可帮助企业构建坚不可摧的安全防线，助力企业打好DDoS反击战。