TUCANNON+：開發 DDoS 攻擊測試與監控平台

現今 DDoS 攻擊手法日新月異，仰賴現成工具已不足以應付複雜的網路威脅。為了更精準地模擬攻擊場景並深入研究防禦策略，我開發了 TUCANNON+ 這個整合攻擊與監控的平台。它不僅能產生多種 DDoS 攻擊模式，還能即時監控網路流量，提供寶貴的資料分析。

TUCANNON+ 由攻擊模組和監控模組組成，兩者協同運作，構成完整的測試環境。攻擊模組提供友善的圖形介面，讓使用者能輕鬆設定攻擊引數，例如協定型別、攻擊模式、來源 IP 等。監控模組則能即時顯示網路流量變化，並以圖表呈現關鍵指標，例如封包數量、協定分佈、唯一來源 IP 數量等。

為了驗證 TUCANNON+ 的效能，我在實驗室環境中搭建了一個名為 TUIDS 的測試平台。這個平台模擬真實網路環境，包含多個 VLAN 和不同型別的網路裝置。透過 TUCANNON+，我可以模擬各種攻擊模式，例如 TCP SYN Flood、UDP Flood、ICMP Flood 等，並觀察目標主機的反應。

在實際測試中，TUCANNON+ 展現了高度的靈活性與效率。我可以根據需求調整攻擊引數，例如封包大小、傳送速率、來源 IP 數量等，並即時監控目標主機的 CPU 使用率、記憶體用量、網路流量等指標。這些資料有助於評估目標主機的防禦能力，並找出潛在的弱點。

TUCANNON+ 的監控模組也提供了進階的功能，例如算術運算式輸入。我可以透過輸入算術運算式，例如 SYN 封包佔總 TCP 封包的比例，來監控特定指標的變化趨勢。這對於分析攻擊模式和評估防禦策略非常有幫助。

此外，TUCANNON+ 的模組化設計也方便日後擴充功能。我可以根據需求新增新的攻擊模式或監控指標，讓 TUCANNON+ 持續進化，以應付日新月異的網路威脅。

玄貓解構 DDoS 攻擊：自製 TUCANNON+ 攻擊與監控工具

過去，DDoS 攻擊工具如 Trinoo、TFN 等隨手可得。但身為一個追求極致掌控的工程師，我深知這些現成工具往往缺乏客製化彈性，難以滿足在測試環境中精準模擬攻擊場景的需求。為了更深入理解 DDoS 防禦，我決定開發自己的攻擊產生與監控工具：TUCANNON+。

從零開始：開發 DDoS 攻擊測試床

在網路安全研究中，開發專屬的測試床和 DDoS 攻擊工具至關重要。這不僅能讓我們徹底掌握攻擊細節，更能激發創新防禦方案。TUCANNON+ 的目標不僅是產生各種型別的 DDoS 攻擊，更要提供視覺化介面，方便分析流量模式。

TUCANNON+ 分為兩個核心模組：

• 攻擊者模組： 安裝在攻擊者網路中，負責發動攻擊。
• 防禦者模組： 安裝在受害者網路中，負責監控與分析流量。

為了驗證 TUCANNON+ 的效果，我在實驗室中建構了一個名為 TUIDS 的測試床（如圖 7.3 所示）。這個測試床包含多個網路，主機分散在不同的 VLAN 中，並透過 L3 或 L2 交換器連線。攻擊可以來自有線或無線網路，目標則位於網路內部。透過 TUCANNON+，我可以模擬各種攻擊，包括恆定速率、遞增速率、脈衝式和子群攻擊，並支援 TCP、UDP 和 ICMP 等協定。

TUCANNON+ 攻擊模組：雙劍合璧

TUCANNON+ 的攻擊模組包含兩個子模組：

1. 伺服器子模組： 攻擊者透過此模組建立通訊，並向受感染的機器（bots）傳送指令。
2. 客戶端子模組： 執行在每個 bot 上的程式，負責接收伺服器指令並發動攻擊。

接下來，我將探討這兩個子模組的邏輯結構。

TUCANNON 伺服器子模組：GUI 介面與攻擊引數

伺服器子模組負責與測試床中被設定為 bots 的機器通訊。這個伺服器程式提供一個使用者介面，方便指定和控制攻擊流量的各種屬性，例如：

• 協定型別（TCP、UDP、ICMP）
• 攻擊模式（恆定速率、遞增速率、脈衝式）
• 來源 IP 型別（真實 IP 或隨機產生的偽造 IP）
• 執行緒數量（每個執行緒在單一 bot 機器內執行一個客戶端程式副本）
• 受害者連線埠範圍

啟動後，主控端會等待 bots 連線。圖 7.5 顯示了伺服器子模組的 GUI 介面。

多樣化的 DDoS 攻擊型別

根據使用的協定，我將攻擊型別分為以下幾種：

• TCP Flood： 大量帶有不同 flags（SYN、RST、ACK）的封包被傳送到受害者機器。TCP SYN Flood 透過耗盡主機的 TCP 連線佇列，拒絕合法的連線請求。TCP ACK Flood 也可能導致 flood 主機位址對應節點的中斷。
• ICMP Flood（例如 Ping Flood）： 大量 ICMP 封包被傳送到受害者主機。Smurf 攻擊是 ICMP Flood 的一種變體，它將包含 ICMP ECHO REQUEST 的偽造 IP 封包傳送到定向廣播位址。
• UDP Flood： 大量 UDP 封包被傳送到受害者主機。

玄貓經驗談：自製工具的價值

開發 TUCANNON+ 的過程讓我深刻體會到，即使現成工具唾手可得，但為了更深入理解技術本質，開發專屬工具往往是不可或缺的。透過 TUCANNON+，我不僅能精準模擬各種 DDoS 攻擊場景，更能從中學習到網路安全防禦的精髓。

TUCannon：一款靈活且高效的網路攻擊工具

玄貓將帶領大家深入瞭解 TUCannon，一款用於模擬和分析網路攻擊的工具。它具備高度的靈活性和效率，可用於生成各種複雜的攻擊模式，幫助安全研究人員和網路管理員評估網路的防禦能力。

TUCannon 的核心元件：主控端與殭屍端

TUCannon 主要由兩個核心元件構成：主控端（Server Sub-module）和殭屍端（Client Sub-module）。主控端負責接收攻擊者的指令，並將其傳達給所有連線的殭屍端。殭屍端則按照主控端的指令，實際發起攻擊流量。

主控端的功能詳解

主控端提供了一個使用者介面，攻擊者可以透過這個介面設定各種攻擊引數：

1. 殭屍列表：顯示所有已連線到主控端的殭屍端 IP 地址。
2. 協定型別：選擇攻擊所使用的協定，例如 TCP、UDP 或 ICMP。
3. 來源 IP 設定：設定攻擊封包的來源 IP 地址。攻擊者可以選擇使用真實的來源 IP 地址，也可以選擇使用偽造的 IP 地址。如果選擇使用偽造的 IP 地址，還可以指定要使用的不同偽造 IP 地址的數量，以便將攻擊流量分散到多個來源 IP 地址。
4. 執行緒數量：設定每個殭屍端使用的執行緒數量。透過增加執行緒數量，可以提高每個殭屍端產生的流量，進而控制整體攻擊的流量速率。
5. 目標 IP：指定受害者的 IP 地址。
6. 目標埠範圍：指定攻擊流量傳送到的目標埠範圍。
7. 攻擊模式：選擇不同的流量模式，例如恆定速率、脈衝速率、遞增速率和子群組攻擊。
8. 發動：點選此按鈕，將攻擊指令和設定的引數傳送到所有已連線的殭屍端。
9. 停止：點選此按鈕，停止所有正在進行的攻擊。

殭屍端的工作原理

殭屍端負責按照主控端傳送的指令產生攻擊流量。當殭屍端啟動時，它會連線到主控端。一旦與主控端建立連線，它就會等待來自主控端的指令。收到指令後，殭屍端會根據指令採取相應的行動。

TUCannon 的擴充套件性與速度

TUCannon 能夠生成包含各種攻擊模式的大量攻擊流量。由於其高效的邏輯結構，TUCannon 能夠在很短的時間內（例如，一秒內）產生完整的突發攻擊。

反射攻擊：一種間接攻擊方式

TUCannon 還支援發起反射攻擊。在反射攻擊中，攻擊者指示殭屍端將攻擊流量傳送到一組無辜的機器，並將來源 IP 地址偽造成受害者的 IP 地址。當無辜的機器收到這些偽造的請求時，它會將回覆傳送到請求封包中攜帶的來源 IP 地址，也就是受害者的 IP 地址。結果，受害者會收到大量的回覆訊息，這可能會耗盡受害者的資源。TUCannon 的使用者介面允許攻擊者將無辜的 IP 地址列表傳送到殭屍端，殭屍端隨後會使用這些無辜的伺服器作為反射器來執行間接攻擊。

TUCannon 的架構設計

TUCannon 採用模組化結構，分為伺服器端和客戶端。這種設計使得在不大幅修改現有模組的情況下，可以輕鬆地增加新功能。

伺服器端架構

TUCannon 的伺服器端由三個模組組成：使用者介面模組、指令生成模組和傳輸模組。使用者介面模組負責提供使用者介面，使用者可以透過該介面指定攻擊引數，例如協定、執行緒數量、來源 IP 型別、目標埠範圍、受害者地址和攻擊模式。指令生成模組提取使用者指定的輸入，並生成一個可被客戶端（即殭屍端）識別的指令字串。一旦根據使用者規範構建了指令，傳輸模組就會將該指令傳輸到連線到伺服器的殭屍端列表。

客戶端架構

客戶端程式由伺服器通訊單元、攻擊組態單元和封包生成單元組成。伺服器通訊單元包含兩個模組：連線模組和監聽模組。連線模組負責在客戶端程式啟動後立即連線到伺服器。建立連線後，監聽模組接管控制權並等待來自伺服器的指令。當監聽模組收到來自伺服器的指令時，它會將其傳遞到攻擊組態單元。攻擊組態單元包含一個解析器和一個組態模組。解析器模組解析接收到的指令，以提取使用者指定的引數。然後，組態模組組態殭屍端的引數，例如協定、執行緒數量、攻擊封包的來源和目標 IP 地址，以及生成封包的執行緒數量。組態完引數後，封包將被生成。

TUCannon 是一個功能強大且靈活的網路攻擊工具，可用於模擬各種攻擊場景，幫助網路管理員和安全研究人員評估和改進其網路的安全防禦能力。透過瞭解 TUCannon 的工作原理和架構設計，我們可以更好地理解網路攻擊的本質，並採取有效的措施來保護我們的網路。

TUMonitor：圖形化網路流量監控工具的深度解析

TUMonitor 是一款根據圖形使用者介面（GUI）的網路流量監控工具，它讓使用者能夠觀察一系列選定的特徵，例如：特定時間間隔內的封包計數、特定協定的封包計數、特定 TCP 旗標的封包計數，以及特定時間間隔內唯一來源 IP 位址的數量。TUMonitor 也能夠接受包含部分特徵的算術運算式作為輸入，以監控特定的網路流量模式。

舉例來說，使用者可能會對所有 TCP 封包中 SYN 封包的百分比感興趣；這個百分比在 TCP SYN 洪水攻擊下可能會出現非常大的變化。這個工具對於學生或研究人員來說，也能夠幫助他們理解不同條件下的網路流量。

當然，TUMonitor 並不是一個入侵偵測系統（IDS）；然而，網路管理員可以使用這個工具來監控透過監控點的流量。例如，網路管理員可以監控 SYN 封包和（FIN+RST）封包之間的差異。正如 [257] 所建議的那樣，上述觀察到的流量屬性的值突然飆升，可能就是 TCP SYN 洪水 DDoS 攻擊的強烈徵兆。類別似地，ICMP 或 UDP 流量比例的急劇增加也可能引起懷疑，或者唯一來源 IP 位址數量的突然增加，也可能是網路管理員需要關注的點。

TUMonitor 的核心功能與優勢

TUMonitor 不僅能協助網路管理員或網路安全研究人員觀察網路流量模式，還能協助建立網路防禦。它允許使用者捕捉和讀取封包和流量。它還能夠使用使用者指定的流量特徵來組織、收集和視覺化網路流量統計資訊。

以下是 TUMonitor 提供的主要支援：

(a) 捕捉型別選擇：TUMonitor 提供了監聽即時網路流量，或開啟儲存在特定目錄中的現有捕捉流量追蹤檔的選項。它允許捕捉封包，以及使用選定的特徵子集來提取流量資訊。在起始畫面中，它允許使用者選擇任何這些選項。對於流量資訊，可以從路由器或儲存的封包資訊中提取。

(b) 流量來源選擇：在選擇捕捉型別後，系統會要求使用者指定可用的網路介面，或從中讀取捕捉的流量追蹤檔的目錄路徑，具體取決於使用者的選擇。在這兩種情況下，TUMonitor 都將支援將給定時間間隔內的輸入封包視覺化為圖表。

(c) 指定和視覺化流量特徵：TUMonitor 提供了一個名為 IOGraph 的選項，供使用者 (i) 指定一組特徵，以及 (ii) 在多個視窗中視覺化它們在給定時間間隔內的圖形形式。

TUMonitor 提供的另一個功能是同時視覺化多個圖表。透過使用這個功能，可以指定多種型別的特徵，並在多個視窗中監控給定時間間隔內的攻擊和正常流量模式。

(d) 算術運算式作為輸入：TUMonitor 還支援一種特殊的功能，透過在給定的時間間隔內，於運算式文字方塊中編寫算術運算式來監控封包和 Netflow 流量模式。例如，它可以顯示所有 TCP 封包中 SYN 封包的百分比。在這裡，每個特徵都用一個字母表示。例如，封包計數用字母 A 表示，TCP 封包的數量用 B 表示，依此類別推。使用者可以使用這些字母作為佔位符，在給定的文字方塊中編寫任何有效的 infix 算術運算式，以獲得相應的圖表。

TUMonitor 的模組化架構

TUMonitor 的架構採用模組化設計，主要由四個子模組組成：

(a) 捕捉/讀取子模組：這個子模組負責從網路介面（NI）或儲存的追蹤檔（NT）中嗅探即時流量。它使用使用者指定的檔案來儲存捕捉的資料。它依賴於兩個專用元件，稱為 PCM 和 FCM。PCM 用於從即時流量中收集封包，或從指定的檔案中讀取。它將封包資訊轉發到封包流量組織器（PTO）。為了捕捉封包，它使用 pcap.net 函式庫 [1]。類別似地，為了提取流量資訊，FCM 提供了兩個選項，即直接從路由器收集，或從已捕捉的封包中提取。一旦成功提取流量資訊，FCM 會將其轉發到流量組織器，稱為流量流量組織器（FTO）。

(b) 流量組織器子模組：正如前面提到的，TUMonitor 會追蹤特定協定的封包計數、特定 TCP 旗標的封包計數，以及給定時間間隔內唯一來源 IP 的數量。為了方便起見，它包含了兩個元件，稱為 PTO 和 FTO。PTO，也就是封包組織器，主要負責組織封包流量，並將其轉發到不同的模組進行進一步處理。

玄貓認為 TUMonitor 是一款功能強大的網路監控工具，透過圖形化介面和靈活的特徵選擇，能幫助網路管理員和安全研究人員更有效地分析和理解網路流量，從而提升網路安全防禦能力。

TUMonitor：流量監控與DDoS攻擊視覺化

在網路安全領域，即時監控和視覺化網路流量對於檢測和防禦DDoS攻擊至關重要。TUMonitor 是一個專為此目的設計的工具，它提供了一系列功能，從流量統計生成到特徵顯示組織，幫助網路管理員快速瞭解網路狀況。

TUMonitor 的核心模組

TUMonitor 的架構設計模組化，每個模組負責不同的功能，協同工作以提供全面的流量監控和分析能力。

(a) 資料擷取模組：此模組負責從網路介面擷取原始封包資料，並將其轉換為可分析的格式。封包擷取器（Packet Sniffer, PS）使用 libpcap 函式庫來捕捉流經網路介面的封包。流量特徵提取器（Traffic Feature Extractor, TFE）則從這些封包中提取有用的特徵，例如封包大小、協定型別和 IP 位址。

(b) 資料組織模組：此模組負責組織從不同來源提取的資料，並維護這些資料的一致性。封包特徵組織器（Packet Feature Organizer, PFO）維護不同特徵的計數器，並在收到新的封包資訊時更新它們。流量組織器（Flow Traffic Organizer, FTO）則組織從兩個不同來源提取的流量資訊，並維護這些資訊。

(c) 流量統計產生模組：此模組專門用於從封包流量和流量資訊中產生統計資訊。它由封包統計產生器（Packet Statistics Generator, PSG）和流量統計產生器（Flow Statistics Generator, FSG）組成。PSG 維護一個計時器，該計時器在每個指定的時間間隔後觸發。在每次觸發時，它會提取每個計數器的值，並將其插入到記憶體中的表格中，其中每行對應於特定間隔的統計資訊，每列表示不同間隔中相應特徵的值。FSG 遵循類別似的邏輯，從提取的流量資訊中產生流量統計資訊。

(d) 特徵顯示組織模組：這個視覺化支援模組提供了選擇特徵或輸入算術表示式的選項，用於視覺化封包流量（使用 PFS）或流量資訊（使用 FFS）。一旦根據指定的特徵提交請求或提交表示式，顯示單元就會建立一個新執行緒。然後，該執行緒從記憶體中的統計資訊表格中讀取（並在表示式的情況下評估）每個間隔的指定特徵，並在單獨的視窗中繪製圖形。

DDoS 防禦系統

DDoS 攻擊對網路服務的可用性構成了嚴重威脅。為了應對這些威脅，學術界和商業領域都開發了許多防禦系統，用於 DDoS 檢測、預防、容忍和反應。

玄貓觀點：DDoS防禦的未來趨勢

從玄貓的角度來看，未來的DDoS防禦系統將更加依賴於機器學習和人工智慧技術。這些技術可以幫助系統更準確地檢測異常流量模式，並自動調整防禦策略，以應對不斷變化的攻擊。此外，雲端安全服務將在DDoS防禦中扮演更重要的角色，提供可擴充套件的防禦能力，以應對大規模的攻擊。

總體而言，TUMonitor 作為一個流量監控和視覺化工具，為網路管理員提供了寶貴的資訊，幫助他們瞭解網路狀況並及時應對潛在的DDoS攻擊。結合其他防禦系統，可以更有效地保護網路服務的可用性和穩定性。