一、Sự tiến hóa của tấn công DDoS: Từ "lũ lụt lưu lượng" đến "đòn đánh chuẩn xác"
Nội dung: 63% cuộc tấn công quy mô lớn hiện nay sử dụng kết hợp đa vectơ (SYN Flood + DNS khuếch đại + HTTP POST Flood) theo báo cáo Cisco ASA, số vụ vượt ngưỡng 5Tbps tăng 47% so với cùng kỳ.

Các cuộc tấn công thế hệ mới sử dụng kỹ thuật ngụy trang lưu lượng (mô phỏng hành vi người dùng thực) và điều phối node phân tán để vượt mặt hệ thống phòng thủ truyền thống.

Thách thức cốt lõi:

• Làm thế nào nhận diện chính xác & lọc lưu lượng độc hại mà không ảnh hưởng trải nghiệm người dùng?
• Giải pháp điều phối lưu lượng thông minh và mở rộng đàn hồi khi công suất tấn công vượt ngưỡng xử lý?

2. Kiến trúc phòng thủ cơ bản của CDN phòng thủ cao: bảo vệ ba chiều từ biên đến lõi

Khác với cơ chế phòng thủ đơn điểm của IDC truyền thống, CDN có khả năng phòng thủ cao dựa vào kiến ​​trúc phân tán để xây dựng hàng rào bảo vệ. Các mô-đun công nghệ cốt lõi của nó bao gồm:

1. Các nút cạnh: tuyến phòng thủ đầu tiên để làm sạch giao thông

• Cụm tăng tốc phần cứng:
  Các nút biên được triển khai với chip NPU (bộ xử lý mạng) chuyên dụng có thể xử lý hơn 100Gbps lưu lượng ở tốc độ đường truyền, có công cụ quy tắc ACL cấp phần cứng tích hợp và chặn các IP độc hại đã biết trong vài mili giây (chẳng hạn như tự động cấm các IP có điểm >90 trong AbuseIPDB).
• Lọc lưu lượng bốn lớp:
  Đối với các cuộc tấn công Lớp 4 như phản xạ UDP và SYN Flood, số lượng kết nối đồng thời trên mỗi địa chỉ IP bị giới hạn ở mức 1,5 lần giá trị đỉnh của dịch vụ thông qua việc ngẫu nhiên hóa cổng nguồn và giới hạn tốc độ phiên (ví dụ: giới hạn mặc định cho dịch vụ Web là 2.000 lần mỗi giây).

2. Hệ thống điều độ thông minh: “Đập phân luồng” cho giao thông

• Công nghệ Anycast:
  Ánh xạ IP của trạm nguồn tới hơn 200 nút có khả năng phòng thủ cao trên toàn thế giới. Kẻ tấn công chỉ có thể phát hiện IP của nút gần nhất và không thể xác định được trạm nguồn thực sự (các phép đo thực tế cho thấy khả năng phát hiện trạm nguồn có thể giảm tới 99,2%). Khi lưu lượng của một nút vượt quá ngưỡng (chẳng hạn như 1,2Tbps), hệ thống sẽ tự động phân phối lưu lượng đến các nút lân cận để cân bằng tải và phân tán tấn công.
• Định tuyến động BGP:
  Kết hợp với dữ liệu chất lượng liên kết theo thời gian thực (như độ trễ và tỷ lệ mất gói tin), đường dẫn lưu lượng được điều chỉnh động thông qua giao thức BGP để đảm bảo lưu lượng đã được làm sạch sẽ trở về nguồn thông qua đường dẫn tối ưu (ví dụ: lưu lượng từ Hoa Kỳ đến Trung Quốc sẽ đi theo tuyến đường CN2 GIA trước, giúp giảm độ trễ tới 40%).

3. Cụm vệ sinh trung tâm: “màn hình chính xác” cho các cuộc tấn công ở lớp ứng dụng

• Bảy lớp phát hiện sâu:
  Dựa trên việc so khớp biểu thức chính quy (Regex Matching) và phân tích ngữ nghĩa, nó có thể xác định các mối đe dọa ở tầng ứng dụng như HTTP Flood và các cuộc tấn công CC. Ví dụ:
  • Kích hoạt thử thách mã xác minh cho các IP có tần suất truy cập URI > 500 lần/phút;
  • Bằng cách kiểm tra tiêu đề Referer, các yêu cầu có Referer không hợp lệ (như localhost) có thể bị chặn.
• Mô hình hóa hành vi AI:
  Thu thập dữ liệu lưu lượng truy cập kinh doanh thông thường trong hơn 7 ngày, đào tạo và tạo mô hình cơ sở động (bao gồm 18 chiều như phân bổ địa lý, khoảng thời gian yêu cầu, thiết bị của người dùng, v.v.) và kích hoạt phát hiện thứ cấp cho lưu lượng truy cập lệch khỏi cơ sở hơn 30% (tỷ lệ báo động giả có thể được kiểm soát dưới 0,05%).

III. Các bước thực tế để phòng thủ chống lại các cuộc tấn công DDoS quy mô lớn (lấy cuộc tấn công 2,5Tbps làm ví dụ)

Bước 1: Phát hiện tấn công và phân tích tính năng (0-3 phút)

• Cảnh báo giao thông bất thường:
  Các chỉ số sau đây được theo dõi theo thời gian thực thông qua hệ thống giám sát tự phát triển (như mẫu tùy chỉnh Zabbix):
  • Lưu lượng truy cập đến vượt quá 200% băng thông đỉnh (ví dụ: lưu lượng đỉnh hàng ngày là 500G, kích hoạt ngưỡng cảnh báo là 1T);
  • Số lượng kết nối trong trạng thái SYN_RECV vượt quá 80% dung lượng ngăn xếp TCP (net.ipv4.tcp_max_syn_backlog mặc định trong Linux là 4096 và báo động sẽ được kích hoạt khi vượt quá 3276).
• Vị trí phân tích giao thức:
  Sử dụng Wireshark để bắt các gói tin và phân tích chúng. Nếu tỷ lệ các gói tin UDP lớn hơn 60% và các cổng đích tập trung ở 53 (DNS) và 123 (NTP), thì ban đầu nó được xác định là một cuộc tấn công DDoS phản xạ. Nếu tỷ lệ yêu cầu HTTP POST tăng đột ngột và mang theo lượng lớn dữ liệu biểu mẫu không hợp lệ thì đó là cuộc tấn công vào lớp ứng dụng lai.

Bước 2: Chặn khẩn cấp bởi các nút biên (3-8 phút)

• Cấm nhanh cấp độ IP:
  Thông qua ACL phần cứng của nút biên, thư viện IP độc hại của nền tảng tình báo mối đe dọa (như FireEye) được đồng bộ hóa theo thời gian thực và phân đoạn IP nguồn tấn công (như mạng con /24) bị chặn, với thời gian phản hồi dưới 100ms.
• Điều chỉnh chiến lược làm sạch giao thông:
  Đối với các cuộc tấn công phản chiếu, hãy bật Xác thực IP nguồn để loại bỏ mọi lưu lượng có IP nguồn không nhất quán với địa chỉ gói tin trả về; đối với HTTP Flood, hãy rút ngắn thời gian chờ duy trì kết nối từ 15 giây mặc định xuống còn 5 giây để buộc giải phóng tài nguyên kết nối máy chủ.

Bước 3: Lên lịch lưu lượng toàn cầu và mở rộng năng lực (8-15 phút)

• Cân bằng tải nút:
  Thông qua hệ thống định tuyến Anycast, lưu lượng vượt quá khả năng xử lý của một nút duy nhất (chẳng hạn như 1,5T) sẽ tự động được chuyển hướng đến các nút ở các vùng lân cận (ví dụ: khi lưu lượng tràn ở Đông Á, lưu lượng này sẽ được chuyển đến các nút Sydney và Tokyo để làm sạch), đảm bảo rằng tải của một nút duy nhất không vượt quá 70% giá trị đỉnh.
• Mở rộng băng thông đàn hồi:
  Kích hoạt cụm dọn dẹp dự phòng (phân bổ trước băng thông dự phòng 3T), thông báo động IP của nút dọn dẹp mới thông qua giao thức BGP và đạt được khả năng mở rộng năng lực phòng thủ ở cấp độ phút (trong chiến đấu thực tế với một khách hàng tài chính, đỉnh phòng thủ đã tăng từ 5T lên 8T trong vòng 12 phút).

Bước 4: Bảo vệ sâu vùng gốc (15-30 phút)

• Mã hóa đường dẫn ngược về nguồn:
  Bật TLS 1.3 để mã hóa lưu lượng truy cập ngược về nguồn và sử dụng công nghệ phân phối khóa lượng tử (QKD) để đảm bảo lưu lượng truy cập đã được làm sạch không bị can thiệp hoặc nghe lén trong quá trình ngược về nguồn (áp dụng cho các doanh nghiệp có tính nhạy cảm cao như tài chính và chăm sóc sức khỏe).
• Tối ưu hóa nhóm kết nối:
  Cấu hình nhóm kết nối Nginx trên máy chủ gốc, đặt proxy_max_temp_file_size 0 để vô hiệu hóa bộ nhớ đệm đĩa và giới hạn số lượng kết nối đồng thời cho một IP duy nhất (chẳng hạn như limit_conn_zone $binary_remote_addr zone=perip:10m; limit_conn perip 100) để ngăn chặn tình trạng tài nguyên bị cạn kiệt một cách độc hại.

Bước 5: Theo dõi tấn công và lặp lại chính sách (24 giờ sau cuộc tấn công)

• Phân tích chuyên sâu về nhật ký:
  Xuất nhật ký tấn công của nút CDN (bao gồm quyền sở hữu IP, số ASN và đặc điểm của công cụ tấn công), trực quan hóa chuỗi tấn công thông qua Maltego và xác định cơ sở hạ tầng tấn công (chẳng hạn như IP của nút điều khiển botnet: 185.153.224.12).
• Nâng cấp chiến lược phòng thủ:
  Để ứng phó với các đặc điểm của cuộc tấn công này, các quy tắc nhận dạng mới (như trường tiêu đề HTTP cụ thể và tham số URL bất thường) đã được thêm vào mô hình AI và các cuộc tấn công tương tự đã được mô phỏng thông qua các bài tập Chaos Engineering để xác minh hiệu quả của chiến lược phòng thủ.

IV. Năm chỉ số cốt lõi để lựa chọn CDN có khả năng phòng thủ cao (hướng dẫn của kỹ sư để tránh cạm bẫy)

1. Mật độ nút làm sạch:
   Số lượng nút trong khu vực mục tiêu phải lớn hơn 10 trên mỗi châu lục (ví dụ: khu vực Châu Á - Thái Bình Dương phải bao gồm ít nhất Hồng Kông, Singapore, Tokyo và Sydney) để đảm bảo làm sạch cục bộ lưu lượng tấn công và tránh độ trễ tăng lên do truyền xuyên lục địa.
2. Khả năng phục hồi phòng thủ:
   Các nhà cung cấp dịch vụ phải cung cấp khả năng mở rộng đàn hồi ở cấp độ phút và mức phòng thủ cao nhất sau khi mở rộng phải không nhỏ hơn 3 lần mức cao nhất hàng ngày (ví dụ: 5T hàng ngày, có thể mở rộng lên 15T theo từng đợt).
3. Hỗ trợ giao thức:
   Nó phải hỗ trợ phát hiện tấn công cho các giao thức mới như HTTP/3 và QUIC, đồng thời phải tương thích với các thuật toán mã hóa quốc gia (SM2/SM3/SM4) để đáp ứng các yêu cầu tuân thủ trong nước.
4. Kiểm soát tỷ lệ chặn sai:
   Tỷ lệ chặn sai của các nhà cung cấp dịch vụ chất lượng cao phải nhỏ hơn 0,01%, có thể xác minh thông qua phép đo thực tế: đưa 5% lưu lượng tấn công mô phỏng vào lưu lượng kinh doanh thông thường và quan sát tỷ lệ chặn truy cập của người dùng hợp pháp.
5. Tốc độ phản ứng khẩn cấp:
   Khi xảy ra tấn công, nhóm kỹ thuật phải cung cấp các chiến lược phòng thủ tùy chỉnh (như quy tắc bảo vệ cho các API cụ thể) trong vòng 15 phút và hỗ trợ phản hồi qua điện thoại + kênh đôi theo lệnh làm việc 24/7.

5. Trường hợp thực tế: Một công ty thương mại điện tử xuyên biên giới đã phòng thủ chống lại cuộc tấn công phản xạ UDP 5,2Tbps

Vào tháng 3 năm 2024, một công ty thương mại điện tử xuyên biên giới đã phải hứng chịu cuộc tấn công phản xạ UDP lớn nhất trong lịch sử, với mức cao nhất là 5,2Tbps. Lượng truy cập tấn công chủ yếu đến từ các máy chủ NTP ở Bắc Mỹ. Quá trình bảo vệ như sau:

1. Chặn nút biên: Chặn 1.000 địa chỉ IP nguồn tấn công hàng đầu thông qua ACL phần cứng và làm sạch 3,8 Tbps lưu lượng truy cập;
2. Lập lịch thông minh: Lưu lượng 1,4T còn lại được chuyển hướng đến các nút châu Âu và châu Á để tránh quá tải cho một nút duy nhất;
3. Bảo vệ trang gốc: Bật giới hạn tốc độ cổng UDP (chỉ cho phép các cổng cần thiết như 53 và 67 đi qua) và phối hợp với xác minh tổng kiểm tra UDP của CDN để đảm bảo các dịch vụ thông thường (như phân giải DNS) không bị ảnh hưởng;
4. Theo dõi tấn công: Thông qua phân tích nhật ký, chúng tôi phát hiện ra rằng cuộc tấn công đã khai thác lỗ hổng monlist của phiên bản cũ của máy chủ NTP. Chúng tôi đã hỗ trợ khách hàng gửi cảnh báo về lỗ hổng tới CERT và cuối cùng đã tìm ra nguồn gốc của ba trung tâm kiểm soát botnet.
   Hiệu ứng phòng thủ: Trong suốt cuộc tấn công, tính khả dụng của trang web vẫn ở mức 99,99% và tỷ lệ chuyển đổi đơn hàng chỉ giảm 1,2%, thấp hơn nhiều so với mức trung bình của ngành (20%-30%).

6. Danh sách kiểm tra bảo vệ hàng ngày cho kỹ sư vận hành và bảo trì

VII. Bản tóm tắt:

Việc phòng thủ chống lại các cuộc tấn công DDoS quy mô lớn chưa bao giờ là chiến thắng của một công nghệ đơn lẻ, mà là một dự án có hệ thống về thiết kế kiến ​​trúc, tối ưu hóa chiến lược và ứng phó khẩn cấp. Thông qua sự tích hợp sâu sắc của việc dọn dẹp phân tán, lập lịch thông minh và phát hiện AI, High-Defense CDN đã xây dựng một tuyến phòng thủ ba chiều "chặn biên - dọn dẹp trung tâm - tăng cường trạm nguồn" cho các doanh nghiệp.

Là một kỹ sư an ninh mạng, bạn phải luôn nhớ rằng cách phòng thủ tốt nhất không chỉ là chặn các cuộc tấn công mà còn phải khiến chúng "không thể theo dõi, không thể ngăn chặn và không thể chịu đựng được".

Đề xuất hành động: Khi chọn CDN có khả năng phòng thủ cao, hãy yêu cầu nhà cung cấp dịch vụ cung cấp nhật ký chặn tấn công thực tế và dữ liệu đo hiệu suất nút để tránh rơi vào bẫy tuyên truyền của "phòng thủ lý thuyết". Đối với các doanh nghiệp có quy mô kinh doanh lớn hơn, nên triển khai giải pháp dự phòng đa CDN (nhà cung cấp dịch vụ chính + nhà cung cấp dịch vụ dự phòng) để đảm bảo tính liên tục của dịch vụ trong trường hợp bị tấn công nghiêm trọng.