路由器CAR限速策略 防范DoS攻击(一)

概要：对于网站来说，最怕的就是DoS拒绝服务攻击。拒绝服务（DoS）攻击是目前黑客广泛使用的一种攻击手段，它通过独占网络资源、使其他主机不能进行正常访问，从而导致网络瘫痪，我们可以通过在接入路由器上采用CAR限速策略来达到抵御攻击的目的。 DoS是Denial of Service的简称，即拒绝服务，造成DoS的攻击行为被称为DoS攻击，其目的是使计算机或网络无法提供正常的服务。DoS网络攻击的一个重要特征是网络中会充斥着大量带有非法源地址的ICMP包，我们可以通过在路由器上对ICMP包配置CAR来设置速率上限的方法来保护网络。 工作机制 CAR是Committed Access Rate的简写，意思是：承诺访问速率，CAR主要有两个作用：对一个端口或子端口(Subinterface)的进出流量速率按某个标准上限进行限制；对流量进行分类，划分出不同的QoS优先级。CAR只能对IP包起作用，对非IP流量不能进行限制，另外CAR只能在支持CEF交换（Cisco Express Forward）的路由器或交换机上使用。

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对于网站来说，最怕的就是DoS拒绝服务攻击。拒绝服务（DoS）攻击是目前黑客广泛使用的一种攻击手段，它通过独占网络资源、使其他主机不能进行正常访问，从而导致网络瘫痪，我们可以通过在接入路由器上采用CAR限速策略来达到抵御攻击的目的。

　　DoS是Denial of Service的简称，即拒绝服务，造成DoS的攻击行为被称为DoS攻击，其目的是使计算机或网络无法提供正常的服务。DoS网络攻击的一个重要特征是网络中会充斥着大量带有非法源地址的ICMP包，我们可以通过在路由器上对ICMP包配置CAR来设置速率上限的方法来保护网络。

　　工作机制

　　CAR是Committed Access Rate的简写，意思是：承诺访问速率，CAR主要有两个作用：对一个端口或子端口(Subinterface)的进出流量速率按某个标准上限进行限制；对流量进行分类，划分出不同的QoS优先级。CAR只能对IP包起作用，对非IP流量不能进行限制，另外CAR只能在支持CEF交换（Cisco Express Forward）的路由器或交换机上使用。

　　要对流量进行控制我们首先要做的是对数据包分类识别(Packet Classification)，然后再对其进行流量控制(Access Rate Limiting)，CAR 就是两者的结合。其工作流程如图1所示。

　　

　　图1

　　首先我们要定义感兴趣的流量，所谓感兴趣的流量就是对其进行流量控制的数据包类型。可以选择以下几种不同的方式来进行流量识别：

　　（1）基于IP前缀，此种方式是通过rate-limit　access list来定义的。

　　（2）QoS 分组。

　　（3）IP access list，可通过standard或extended　access list来定义。

　　采用上述方法定义了感兴趣的流量后，进行第二步的流量限制（Traffic Limitation）。CAR采用一种名为token bucket的机制来进行流量限制（如图2所示）。

　　

　　图2

　　限流器使用token bucket的算法监视流量flow的带宽利用率。在每个流入的帧到达的时候，就把它们的长度加到token bucket (记号桶)上。每隔0.25毫秒（四千分之一秒），就从token bucket减去CIR（Committed Information Rate,承诺信息速率）或者说是平均限流速率的值。这样做的思路是，保持token bucket等于0，从而稳定数据速率。

　　限流器允许流量速率突发超出平均速率一定的量。token bucket增长到突发值（以字节为单位）水平之间的质量是允许的有效突发量，这也叫做in-profile traffic(限内流量)。当token bucket 的大小超过了突发值，限流器就认为流量“过大”了。这时我们可以定义一个PIR（Peak Information Rate,峰值信息速率）。当流量超出最大突发值达到PIR的时候，限流器就认为流量违规，这类流量也叫做out-of-profile traffic(限外流量)。所以当实际的流量通过限流器（token bucket）后, 可以看到会有两种情况发生：

　　（1）实际流量小于或等于用户希望速率，帧离开bucket的实际速率将和其来到的速率一样，bucket内可以看作是空的。流量不会超过用户的希望值。

　　（2）实际流量大于用户希望速率。帧进入bucket的速率比其离开bucket的速率快，这样在一段时间内，帧将填满该bucket，继续到来的帧将溢出(excess)bucket，则CAR采取相应的动作（一般是丢弃或将其IP前缀改变以改变该token的优先级）。这样就保证了数据流量速率保证在用户定义的希望值内。