使用 .NET Core 的 DDoS 攻击和防护

一、引言

当大量的请求（数百万甚至更多）涌入单个服务器或一组服务器时，服务器可能会变得过于繁忙以至于无法处理这些请求，这就是所谓的服务器过载。恶意攻击者利用虚假或恶意请求发起的这种攻击通常被称为分布式拒绝服务（DDoS）攻击。其目的是使服务器无法正常工作，导致网站、应用或其他在线资源不可用。

二、识别DDoS攻击的迹象

当遇到DDoS攻击时，常见的症状是网站或服务突然变慢或完全不可用。此时需要进一步调查是否有异常流量或仅仅是正常的流量高峰。

• 检查日志和流量分析工具：可以用来查看源IP地址。
• 如果流量来源于单一IP地址或IP范围：则可能是DDoS攻击。
• 异常的流量模式：例如，在非高峰时段出现流量激增，或者每隔一段时间出现规律性的激增。

三、解决DDoS攻击的方法

（一）预防技术：速率限制（Rate Limiting）

在应用层面限制流量的一种方法是使用速率限制器（Rate Limiter）。下面是一个使用.NET Core配置速率限制器的例子，限制每分钟最多接收20个请求。

// 添加速率限制器服务
builder.Services.AddRateLimiter(options =>
{
    // 创建分区速率限制器
    options.GlobalLimiter = PartitionedRateLimiter.Createstring>(
        httpContext => RateLimitPartition.GetFixedWindowLimiter(
            partitionKey: httpContext.User.Identity?.Name ?? httpContext.Request.Headers.Host.ToString(),
            // 配置固定窗口限制器
            factory: partition => new FixedWindowRateLimiterOptions
            {
                // 自动补充许可
                AutoReplenishment = true,
                // 许可限制
                PermitLimit = 20,
                // 排队限制
                QueueLimit = 0,
                // 窗口时间
                Window = TimeSpan.FromMinutes(1)
            }
        )
    );
});

// 构建应用
var app = builder.Build();

// 配置HTTP请求管道
if (app.Environment.IsDevelopment())
{
    // 开发环境启用Swagger
    app.UseSwagger();
    app.UseSwaggerUI();
}

// 使用HTTPS重定向
app.UseHttpsRedirection();

// 使用授权
app.UseAuthorization();

// 使用速率限制器
app.UseRateLimiter();

// 映射控制器
app.MapControllers();

// 启动应用
app.Run();

（二）预防技术：IP封锁与地理封锁（IP Blocking and Geo-Blocking）

如果已知攻击来源的IP范围，可以封锁特定的IP地址。

public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 自定义中间件来检查IP地址
    app.Use(async (context, next) =>
    {
        // 获取客户端IP地址
        var ipAddress = context.Connection.RemoteIpAddress.ToString();
        
        // 如果IP地址被封禁
        if (ipAddress == "blocked_ip")
        {
            // 设置状态码为403
            context.Response.StatusCode = 403;
            
            // 返回禁止访问的信息
            await context.Response.WriteAsync("Forbidden");
        }
        else
        {
            // 继续执行后续中间件
            await next.Invoke();
        }
    });

    // 使用MVC
    app.UseMvc();
}

（三）预防技术：监控与警报（Monitoring and Alerting）

持续跟踪日志，使用Application Insights来检测可疑IP的大量请求。 设置警报以检测异常流量模式。

（四）预防技术：限流与断路器模式（Throttling and Circuit Breaker Patterns）

实现限流机制来控制资源使用。 使用Polly库来增强应用程序的韧性处理瞬态故障。

// 使用Polly配置断路器策略
var circuitBreaker = Policy
    .Handle()
    .CircuitBreakerAsync(2, TimeSpan.FromMinutes(1));

（五）预防技术：缓存（Caching）

对于真实的高流量情况，如电子商务网站在促销期间的流量激增，可以使用缓存减少服务器负担。

// 在Startup类中配置服务
public void ConfigureServices(IServiceCollection services)
{
    // 添加响应缓存服务
    services.AddResponseCaching();
    
    // 添加MVC服务
    services.AddMvc();
}

// 在Configure方法中使用中间件
public void Configure(IApplicationBuilder app, IHostingEnvironment env)
{
    // 使用响应缓存中间件
    app.UseResponseCaching();
    
    // 使用MVC中间件
    app.UseMvc();
}

// 在控制器方法上应用缓存特性
[HttpGet]
[ResponseCache(Duration = 60)]
public IActionResult Get()
{
    return Ok("This response is cached for 60 seconds.");
}

（六）预防技术：网络级别、负载均衡器与防火墙（Network Level, Load Balancers, and Firewalls）

对于真实流量情况，可以使用Azure Load Balancer或AWS Elastic Load Balancing (ELB)来分配负载给多台服务器。 在面对虚假或恶意流量时，可以在网络级别实施规则，过滤IP范围并将流量分散到多个服务器。

四、结论

1. 通过实施速率限制、IP封锁、监控与警报系统、限流与断路器模式、缓存机制以及负载均衡和防火墙规则，可以有效地减轻DDoS攻击的影响。
2. 上述方法可以单独使用或组合使用，以适应不同规模和类型的DDoS攻击。
3. 重要的是持续监测和调整防御措施以应对不断变化的威胁。