• tcpkill工作原理分析


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    日常工作生活中大家在维护自己的服务器、VPS有时会碰到这样的情况:服务器上突然出现了许多来自未知ip的网络连接与流量,我们需要第一时间切断这些可能有害的网络连接。除了iptables/ipset, blackhole routing这些常规手段,我们还可以借助一些更轻量级的小工具来临时处理这些情况,如tcpkill。

    tcpkill使用简介

    tcpkill是一个网络分析工具集dsniff中的一个小工具。在Debian/Ubuntu上可以直接通过dsniff包安装:

    # aptitude install dsniff

    tcpkill使用的语法和tcpdump几乎一致:

    tcpkill [-i interface] [-1...9] expression

    其中第一个参数 -i 指定网卡设备。

    第二个参数指定“kill”的强制等级,越高越强,默认为3,我们在后面了解tcpkill的工作原理后会知道这个参数的具体作用。

    第三个参数则是匹配需要kill的tcp连接通配表达式,语法与tcpdump使用的pcap-filter完全一样。

    如果我们需要使用tcpkill临时禁止服务器与主机10.0.0.1的tcp连接,可以在服务器上输入命令:

    # tcpkill host 10.0.0.1

    tcpkill会一直阻止主机10.0.0.1与服务器的网络连接,直到你结束这个tcpkill进程为止。

    tcpkill原理分析

    在使用tcpkill时,会发现一件奇怪的事情,运行tcpkill命令后并不会马上中断匹配的tcp连接,只有当该连接有新的tcp包发送接收时,tcpkill才会“kill”这个tcp连接。这个奇怪的现象燃起了我们的好奇心,于是探索一下tcpkill到底是如何工作的。

    下面以Linux下的nc命令为例。

    我们在两个主机hostA与hostB间通过nc命令建立一个tcp连接:

    hostA在本地tcp 5555端口监听

    hostA$ nc -l -p 5555

    hostB通过本地6666端口连接hostA的5555端口

    hostB$ nc hostA 5555 -p 6666

    此时在hostA上已经可以观察到一条与hostB的ESTABLISHED连接

    hostA$ netstat -anp|grep 5555tcp        0      0 hostA:5555    hostB:6666     ESTABLISHED 19638/nc

    在hostA上通过tcpdump也可以观察到3次握手已经完成

    hostA# tcpdump -i eth1 port 5555IP hostB.6666 > hostA.5555: Flags [S], seq 750827752, ...IP hostA.5555 > hostB.6666: Flags [S.], seq 1191909671, ack 750827753, ...IP hostB.6666 > hostA.5555: Flags [.], ack 1, win 115, ...

    如果此时运行tcpkill命令尝试“kill”这个tcp连接

    hostA# tcpkill -1 -i eth1 port 5555tcpkill: listening on eth1 [port 5555]

    会发现hostA与hostB上的nc命令并没有受到任何影响而退出,hostA上观察到该tcp连接还是ESTABLISHED状态,tcpdump与tcpkill也没有任何新的输出。

    hostA$ netstat -anp|grep 5555tcp        0      0 hostA:5555    hostB:6666     ESTABLISHED 19638/nc

    运行tcpkill命令后,建立好的tcp连接并没有受到任何影响。

    如果我们此时在hostB的nc上输入任意字符发送,则会发现这时tcp连接中断,nc发送失败退出。

    hostB$ nc hostA 5555 -p 6666a<CR>(exit)
    hostB$

    hostA上的nc监听进程也因为连接中断而退出

    hostA$ nc -l -p 5555(exit)
    hostA$

    netstat已经观察不到这个tcp连接,而tcpdump此时则捕获了一个新tcp rst包:

    hostA# tcpdump -i eth1 port 5555IP hostB.6666 > hostA.5555: Flags [S], seq 750827752, ...IP hostA.5555 > hostB.6666: Flags [S.], seq 1191909671, ack 750827753, ...IP hostB.6666 > hostA.5555: Flags [.], ack 1, win 115, ...IP hostA.5555 > hostB.6666: Flags [R], seq 1191909672, ...

    此时tcpkill的输出

    hostA# tcpkill -1 -i eth1 port 5555tcpkill: listening on eth1 [port 5555]hostB:6666 > hostA:5555: R 1191909672:1191909672(0) win 0hostA:5555 > hostB:6666: R 750827755:750827755(0) win 0

    相信看到这里,已经可以明白tcpkill的工作原理,实际上就是通过双向fake tcp rst包重置目标连接双方的网络连接,和某墙的原理一样。

    而之所以tcpkill不会马上中断目标tcp连接,是因为伪造tcp rst包时,需要填入正确的sequence number,这需要通过拦截双方的tcp通信才能实时得到。所以运行tcpkill后,只有目标连接有新tcp包发送/接受才会导致tcp连接中断。

    最后分析一下tcpkill第二个参数的具体作用。manpage里的说明比较模糊,只能看出和receive window有关:

    -1...9 Specify the degree of brute force to use in killing a connection. Fast connections may require a higher number in order to land a RST in the moving receive window. Default is 3.

    直接看源代码(只有100多行)

    ...intmain(int argc, char *argv[]){
        ...    /* 通过libpcap抓取所有符合条件的包,回调函数为tcp_kill_cb */
        pcap_loop(pd, -1, tcp_kill_cb, (u_char *)&sock);
    
        ...
    }static voidtcp_kill_cb(u_char *user, const struct pcap_pkthdr *pcap, const u_char *pkt){
        ...    /* 只处理tcp包 */
        ip = (struct libnet_ip_hdr *)pkt;    if (ip->ip_p != IPPROTO_TCP)        return;    /* 不处理tcp syn/fin/rst包 */
        tcp = (struct libnet_tcp_hdr *)(pkt + (ip->ip_hl << 2));    if (tcp->th_flags & (TH_SYN|TH_FIN|TH_RST))        return;            /* 伪造ip包 */
        libnet_build_ip(TCP_H, 0, 0, 0, 64, IPPROTO_TCP,
                ip->ip_dst.s_addr, ip->ip_src.s_addr,
                NULL, 0, buf);    /* 伪造tcp rst包 */
        libnet_build_tcp(ntohs(tcp->th_dport), ntohs(tcp->th_sport),            0, 0, TH_RST, 0, 0, NULL, 0, buf + IP_H);    /* fake tcp rst包的sequence number即为抓到的包的ack number */
        seq = ntohl(tcp->th_ack);
    
        ...    /* 这里Opt_severity即为tcpkill的第二个参数 */
        win = ntohs(tcp->th_win);    for (i = 0; i < Opt_severity; i++) {
            ip->ip_id = libnet_get_prand(PRu16);
            seq += (i * win);
            tcp->th_seq = htonl(seq);
    
            libnet_do_checksum(buf, IPPROTO_TCP, TCP_H);                    /* 发送伪造的tcp rst包 */
            if (libnet_write_ip(*sock, buf, sizeof(buf)) < 0)
                warn("write_ip");
    
            fprintf(stderr, "%s R %lu:%lu(0) win 0
    ", ctext, seq, seq);
        }
    }

    从上面可以看出,tcpkill的第二个参数,实际上就是沿tcp连接窗口滑动而发送的tcp rst包个数。将这个参数设置较大主要是为了应对高速tcp连接的情况。

    参数的大小从中断tcp连接的原理上没有区别,只是发送rst包数量的差异,通常情况下使用默认值3已经完全没有问题了。所以使用tcpkill时请不要像网络上某些中文教程中一样不适当的使用参数 -9 。



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