负载均衡防御，如何有效应对网络流量高峰与攻击？

负载均衡防御

背景与目标

在当今的数字化时代，网络攻击的频率和复杂性不断增加，尤其是分布式拒绝服务（DDoS）攻击对在线服务的可用性构成了严重威胁，负载均衡设备作为关键应用的入口，自然成为各种攻击的目标，确保负载均衡设备在自身不会瘫痪的前提下保护后端服务器，是现代网络安全中必须解决的问题，本文将探讨如何通过负载均衡设备实现有效的防御策略。

基础概念

什么是负载均衡？

负载均衡是一种计算机网络技术，旨在将工作任务均匀分配到多个计算资源上，如服务器、网络链接等，以提高系统的整体性能和可靠性，通过这种方式，可以避免单个资源过载，提升系统的响应速度和服务质量。

负载均衡的主要目标

1、提高性能：通过分散请求到多个服务器，减少单个服务器的响应时间，提高整体性能。

2、增强可用性：当某个服务器发生故障时，其他服务器可以接管其任务，保证服务不中断。

3、提升可靠性：通过冗余设计，确保服务在面对服务器故障时仍能继续运行。

4、优化资源利用率：确保所有服务器的负载均匀，避免某些服务器过载而其他服务器空闲。

常见负载均衡算法

1、轮询（Round Robin）：按照服务器列表的顺序，依次将请求分配给每台服务器，这种方法简单，但不考虑服务器的当前负载。

2、最少连接（Least Connections）：将请求分配给当前连接数最少的服务器，这种方法适合于处理时间差异较大的请求。

3、源地址哈希（Source IP Hash）：通过客户端的IP地址进行哈希运算，根据哈希值将请求分配给特定的服务器，这种方法有助于保持来自同一客户端的会话一致性。

4、加权轮询（Weighted Round Robin）：为每台服务器分配一个权重，根据权重比例分配请求，这种方法考虑了服务器的性能差异。

5、加权最少连接（Weighted Least Connections）：结合服务器的权重和当前连接数来分配请求，权重高的服务器可以处理更多的连接。

负载均衡设备的攻击防御方式

负载均衡设备不仅需要高效地分配流量，还需要具备强大的安全防护能力，以下是一些常见的攻击防御方式：

SYN Cookie机制

针对最常见的SYN Flooding攻击，负载均衡设备采用广为使用的SYN Cookie机制进行防御，A10的高端设备采用硬件处理SYN-Cookie，可以防御高达50M SYN/Sec（约3个万兆+3个千兆端口打满攻击流量）的DDoS攻击，而且对CPU影响为0。

ICMP速率限制

针对类似Smurf的基于大量PING的攻击，负载均衡设备可以限制每秒处理的ICMP包数量。

基于源IP的连接速率限制

适用于TCP和UDP，越来越多的分布式DoS攻击为有效TCP连接或者UDP攻击，对于来自单一IP连接速率超过设定值的，负载均衡设备可以对该IP地址采取丢弃、发送日志告警、锁定一定时间等多种操作。

IP异常攻击防御

针对Land-attack，Ping-of-Death等常见攻击类型，A10的负载均衡设备可以检测并丢弃。

访问控制列表（ACL）

基于IP五元组进行过滤，不再赘述。

6. 基于策略的服务器负载均衡（PBSLB）

A10的负载均衡设备可以支持高达800万条主机记录的黑白名单，该名单可以通过TFTP服务器定期自动更新，更新期间无过渡漏洞，较之路由器的ACL或防火墙策略数量高出数十倍，可以针对该名单内地址限制连接数量，可以分为不同组，选择丢弃或转发到不同组服务器，该特性可以与A10其它防攻击特性结合动态生成黑白名单。

虚拟服务器/服务器连接数量限制

根据服务器的能力，限制分配到单台服务器或整个虚拟服务器的连接数量，避免服务器由于连接过多而瘫痪，该限制可应用于服务器或其某个服务端口。

虚拟服务器/服务器连接速率限制

上一项限制的是同时保持的静态连接数量，这一项则是限制新建连接的速率，对于大量短连接攻击或突发流量，并发连接数不大，但大量新建连接同样可以让服务器瘫痪。

HTTP并发请求限制和请求速率限制

针对目前大量的CC攻击，上述基于连接数和连接速率的限制已经无能为力，因为CC攻击往往是在单一TCP连接上发送大量HTTP请求，A10的负载均衡设备将基于7层请求的攻击防御与强大的黑白名单功能结合，可以限制单一IP来源的并发总连接数、新建连接速率、并发请求数、请求速率，不同用户IP可以分为不同组，设置不同参数。

DNS合规性检查

针对应用之首的DNS，攻击防御更是不可忽视，除了上述通用特性外，A10的负载均衡设备可以检查DNS数据包得合规性，对于格式不符合DNS协议标准的数据包进行过滤或转发到专门的安全设备。

动态DNS缓存功能

由于DNS服务器能力有限，如何在有异常流量时保护DNS服务器并让DNS服务正常运行，是用户渴望解决的问题，A10的动态DNS缓存功能可以根据后端DNS服务器能力设置阈值，当针对某个域名的请求达到一定数量时，可以动态启用该域名的缓存功能，有负载均衡设备应答DNS请求，这个功能的前提是负载均衡设备的DNS处理能力足够高，A10的入门级64位产品的DNS处理能力即可达到150万DNS QPS（DNS请求/秒）。

自定义脚本

基于tcl语言的自定义脚本可以让用户根据需求定义更为灵活的安全策略，尤其是A10的自定义脚本可以调用上述高达800万条目的黑白名单。

实施步骤

1、评估现状：了解当前的网络架构和负载均衡设备的使用情况。

2、选择合适的负载均衡器：根据业务需求选择合适的负载均衡设备。

3、配置负载均衡策略：根据业务特点配置合适的负载均衡策略。

4、部署安全防护措施：配置SYN Cookie、ICMP速率限制、源IP连接速率限制等防护措施。

5、定期监控与维护：定期检查负载均衡设备的运行状态和安全日志，及时调整配置以应对新的威胁。

6、应急响应计划：制定详细的应急预案，包括发现攻击、分析攻击、处置攻击和恢复系统等步骤。

7、员工培训：定期对员工进行安全意识和技能培训，提高他们对DDoS攻击的认识和应对能力。

8、合作与协调：与ISP和云服务提供商合作，利用他们的资源和专业知识帮助缓解攻击。

9、使用专业的DDoS防护服务：考虑使用专业的DDoS防护服务，如流量清洗和CDN服务，以提高对DDoS攻击的防御能力。

10、持续优化：持续关注最新的安全技术和方法，不断优化负载均衡设备的安全防护能力。

负载均衡设备不仅是关键应用的入口，也是网络安全的第一道防线，通过合理配置和使用负载均衡设备的各种功能和特性，可以有效地防御各种网络攻击，确保业务的连续性和稳定性，希望本文能够帮助读者更好地理解和应用负载均衡设备的安全防护能力。

小伙伴们，上文介绍了“负载均衡防御”的内容，你了解清楚吗？希望对你有所帮助，任何问题可以给我留言，让我们下期再见吧。