DDoS攻击--Udp/Dns_query Flood攻击防护详解(UDP)

UDP报文结构


UDP_Flood攻击原理

UDP Flood是日渐猖厥的流量型DoS攻击,原理也很简单。常见的情况是利用大量UDP小包冲击DNS服务器或Radius认证服务器、流媒体视频服务器。

100k pps的UDP Flood经常将线路上的骨干设备例如防火墙打瘫,造成整个网段的瘫痪。由于UDP协议是一种无连接的服务,在UDP FLOOD攻击中,攻击者可发送大量伪造源IP地址的小UDP包。但是,由于UDP协议是无连接性的,所以只要开了一个UDP的端口提供相关服务的话,那么就可针对相关的服务进行攻击。

正常应用情况下,UDP包双向流量会基本相等,而且大小和内容都是随机的,变化很大。出现UDP Flood的情况下,针对同一目标IP的UDP包在一侧大量出现,并且内容和大小都比较固定。


UDP_Flood攻击防御

UDP协议与TCP 协议不同,是无连接状态的协议,并且UDP应用协议五花八门,差异极大,因此针对UDP Flood的防护非常困难。其防护要根据具体情况对待:

  1. 判断包大小,如果是大包攻击则使用防止UDP碎片方法:根据攻击包大小设定包碎片重组大小,通常不小于1500。在极端情况下,可以考虑丢弃所有UDP碎片。
  2. 攻击端口为业务端口:根据该业务UDP最大包长设置UDP最大包大小以过滤异常流量。
  3. 攻击端口为非业务端口:一个是丢弃所有UDP包,可能会误伤正常业务;一个是建立UDP连接规则,要求所有去往该端口的UDP包,必须首先与TCP端口建立TCP连接。不过这种方法需要很专业的防火墙或其他防护设备支持。

   

<think>我们正在处理一个编译错误,错误信息指出在`rcu_assign_pointer`宏展开时出现了“lvalue required as unary ‘&’ operand”错误。这个错误通常发生在宏展开后,取地址运算符`&`的操作数不是一个左值(lvalue)。让我们逐步分析问题。 ### 错误分析 从错误信息中,我们可以看到错误发生在`flood_main.c`的第614行: ```c rcu_assign_pointer(info->master, NULL); ``` `rcu_assign_pointer`宏在`include/linux/rcupdate.h`中定义。根据错误信息,我们展开的宏链是: 1. `rcu_assign_pointer` 调用 `smp_store_release` 2. `smp_store_release` 调用 `__smp_store_release` 3. `__smp_store_release` 在ARM64架构下由`./arch/arm64/include/asm/barrier.h`中的内联汇编实现 ### 宏定义跟踪 我们来看一下相关宏的定义: 1. **`rcu_assign_pointer`** (在`rcupdate.h`中): ```c #define rcu_assign_pointer(p, v) \ do { \ uintptr_t _r_a_p__v = (uintptr_t)(v); \ smp_store_release(&(p), RCU_INITIALIZER((typeof(p))_r_a_p__v)); \ } while (0) ``` 2. **`smp_store_release`** (在`asm-generic/barrier.h`中): ```c #define smp_store_release(p, v) __smp_store_release(p, v) ``` 3. **`__smp_store_release`** (在`arch/arm64/include/asm/barrier.h`中): ```c #define __smp_store_release(p, v) \ do { \ union { typeof(*p) __val; char __c[1]; } __u = \ { .__val = (__force typeof(*p)) (v) }; \ asm volatile ("stlr %1, %0" \ : "=Q" (*p) \ : "r" (*(__u64 *)__u.__c) \ : "memory"); \ } while (0) ``` ### 错误原因 在`rcu_assign_pointer`的展开中,我们注意到: ```c smp_store_release(&(p), ...) ``` 这里`p`是`info->master`,它是一个指针。所以`&(p)`就是取这个指针变量的地址,即`&(info->master)`。 但是,在`__smp_store_release`宏中,我们使用: ```c asm volatile ("stlr %1, %0" : "=Q" (*p) : ... ); ``` 这里`p`是`smp_store_release`的第一个参数,即`&(info->master)`。所以`*p`就是`info->master`(指针变量本身)。因此,`"=Q" (*p)`表示将`*p`(即`info->master`)作为输出操作数。 然而,在ARM64的约束中,`"Q"`表示一个内存操作数,其地址可以通过基址寄存器加一个小的偏移来表示。但是,这里的关键问题是:`info->master`可能不是一个有效的可写内存位置?或者,在上下文中,`info`可能是一个只读指针? ### 具体问题 在`flood_main.c`中,我们使用: ```c rcu_assign_pointer(info->master, NULL); ``` 如果`info`是一个指向只读结构的指针(例如,被标记为`const`),那么`info->master`就是只读的,因此不能作为输出操作数(即不能写入)。 ### 解决方案 我们需要检查`info`的类型。如果`info`是指向只读结构的指针,那么我们不能直接修改其成员。在这种情况下,我们需要重新设计代码,避免修改只读结构。 如果`info`不是只读的,那么可能是宏展开中的其他问题。但是,错误信息提示“read-only location”,所以很可能是我们试图写入一个只读的位置。 ### 如何修复 1. **检查`info`的类型**:在`flood_main.c`中,查看`info`是如何定义的。如果它是从RCU保护的数据结构中获取的,并且我们使用了`rcu_dereference`来读取它,那么当我们想要更新时,应该使用`rcu_assign_pointer`来更新整个结构,而不是只更新成员。 2. **修改数据结构设计**:如果`info`指向的结构是只读的,那么我们不能直接修改它的成员。我们需要重新设计,将`master`指针放在可写的结构中。 3. **使用RCU更新整个结构**:通常,RCU更新是通过创建一个新的结构副本,更新副本,然后用新副本替换旧副本来实现的。例如: ```c struct flood_info *new_info = kmalloc(sizeof(*new_info), GFP_KERNEL); *new_info = *old_info; // 复制旧内容 new_info->master = NULL; // 更新需要修改的字段 rcu_assign_pointer(global_info, new_info); // 替换全局指针 synchronize_rcu(); // 等待宽限期 kfree(old_info); // 释放旧数据 ``` ### 针对当前代码的调整 在`flood_main.c`中,我们可能不能直接修改`info->master`,因为`info`可能是受RCU保护的指针。因此,我们应该将`info`设计为可替换的(即通过一个全局指针来访问),然后更新整个指针。 ### 修改示例 假设原来的代码是: ```c struct flood_info *info; // 全局或受RCU保护的指针 // 在某个函数中 rcu_assign_pointer(info->master, NULL); // 错误 ``` 修改为: ```c struct flood_info *old_info, *new_info; old_info = rcu_dereference(global_info); // 获取当前受保护的指针 new_info = kmemdup(old_info, sizeof(*new_info), GFP_KERNEL); if (!new_info) return -ENOMEM; new_info->master = NULL; rcu_assign_pointer(global_info, new_info); synchronize_rcu(); kfree(old_info); ``` ### 结论 错误的核心是试图修改一个只读位置。在RCU编程中,我们通常不直接更新受保护结构的成员,而是复制整个结构,更新副本,然后替换指针。这样既符合RCU的更新模式,也避免了写入只读内存的问题。 ### 相关问题 1. 在Linux内核中,RCU机制是如何保证数据读取的一致性的? 2. 如何正确使用`rcu_assign_pointer`和`rcu_dereference`? 3. 除了RCU,Linux内核还有哪些同步机制? 4. 在ARM64架构下,内存屏障指令的作用是什么? [^1]: Linux内核文档:RCU概念 [^2]: ARM64内存屏障指令说明</think>### 解决Linux内核编译错误:`rcu_assign_pointer`宏展开导致的"lvalue required as unary ‘&’ operand"错误 #### 错误原因分析 该错误发生在`flood_hash.c`文件中使用`rcu_assign_pointer`宏时,根本原因是**宏展开后取地址运算符`&`的操作数不是有效的左值(lvalue)**。具体来说: 1. **宏展开链条**: ```c rcu_assign_pointer() → smp_store_release() → __smp_store_release() ``` 最终在`__smp_store_release`宏中会展开为: ```c asm volatile("stlr %1, %0" : "=Q" (*p) ...); // ARM64架构 ``` 这里的`*p`需要是**可修改的内存位置**(左值)[^1] 2. **问题代码**: ```c rcu_assign_pointer(info->master, NULL); // flood_hash.c第614行 ``` 如果`info`是指向只读结构的指针(如`const struct`),或`master`成员本身有只读属性,`&(info->master)`将无法作为有效的内存操作数[^2] #### 解决方案(分步骤) ##### 步骤1:验证指针的可写性 检查`info`指针的类型定义: ```c // 在结构体定义文件中查找 struct flood_info { struct rcu_head rcu; struct master_node *master; // 确保此处无const修饰 }; ``` ##### 步骤2:修改宏使用方式(首选方案) 使用**中间变量**避免直接操作结构体成员: ```c struct master_node **master_ptr = &info->master; rcu_assign_pointer(*master_ptr, NULL); ``` ##### 步骤3:调整数据结构(长期方案) 如果`info`本身是只读指针: ```c // 修改前(只读访问) const struct flood_info *info = rcu_dereference(protected_info); // 修改后(完整RCU更新) struct flood_info *new_info = kmalloc(sizeof(*new_info), GFP_KERNEL); memcpy(new_info, old_info, sizeof(*new_info)); new_info->master = NULL; // 在新副本中修改 rcu_assign_pointer(protected_info, new_info); // 替换整个结构体 synchronize_rcu(); kfree(old_info); ``` ##### 步骤4:调试宏展开 使用GCC预处理查看展开结果: ```bash gcc -E flood_hash.c -I/path/to/kernel/headers | grep -A 20 'rcu_assign_pointer' ``` 检查输出中是否出现类似: ```c asm volatile ("stlr %1, %0" : "=Q" (*(&info->master)) ... // 非左值错误位置 ``` #### 技术原理 1. **RCU更新机制**: $$ \text{RCU更新} = \text{发布新指针} + \text{内存屏障} + \text{宽限期等待}$$ `rcu_assign_pointer`包含`smp_store_release`内存屏障,确保更新对其他CPU可见[^3] 2. **ARM64内存约束**: - `"=Q"`约束要求操作数是**可写的内存地址** - 只读位置违反ARMv8存储指令(`stlr`)的基本要求[^4] #### 验证方法 ```bash # 重新编译模块 make -C /lib/modules/$(uname -r)/build M=$(pwd) modules # 检查目标代码 objdump -d flood_hash.o | grep stlr ``` 应看到正确的存储指令: ```asm d5033bbf stlr w0, [x1] ; 正确的可写内存访问 ``` #### 典型应用场景对比 | **场景** | **错误用法** | **正确用法** | |----------|--------------|--------------| | 直接修改成员 | `rcu_assign_pointer(info->field, val)` | 使用中间变量 | | 只读结构体 | 直接修改`const`成员 | 替换整个结构体 | | 数组元素 | `rcu_assign_pointer(arr[i], val)` | `rcu_assign_pointer(*(arr+i), val)` | #### 相关问题 1. RCU机制中`rcu_dereference`和`rcu_assign_pointer`有何区别? 2. ARM64架构下内存屏障指令(dmb/dsb/isb)如何选择? 3. Linux内核中哪些场景必须使用RCU替代读写锁? 4. 如何调试内核模块中的内存序问题? [^1]: Linux内核文档:RCU使用规范 [^2]: GCC手册:内联汇编约束条件 [^3]: ARMv8架构参考手册:内存屏障指令 [^4]: Linux内核源码:`arch/arm64/include/asm/barrier.h`
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