HTTP/2 快速重置（HTTP/2 Rapid Reset）漏洞与防护（CVE-2023-44487）实战进阶篇

1. 漏洞背景与核心问题

HTTP/2 协议通过多路复用（Multiplexing）特性允许客户端在单个TCP连接上并行发送多个请求，提升性能。然而，攻击者利用HTTP/2的流（Stream）管理机制，通过快速创建并立即重置（RST_STREAM）大量请求，导致服务端消耗大量资源处理无效请求，从而引发拒绝服务（DDoS）。

核心问题：

• 服务端在处理RST_STREAM帧时，仍需为每个流分配临时资源（如内存、CPU），而重置操作无法完全避免资源开销。
• 攻击者可在极短时间内发起数百万请求并重置，使服务端资源被快速耗尽。

2. 攻击原理详解

步骤1：建立持久连接

攻击者与目标服务器建立HTTP/2连接（利用TCP握手和TLS协商），此连接可长时间保持活跃以支持多路复用。

步骤2：快速生成请求流

• 每个HTTP/2请求被分配一个唯一的流ID（Stream ID），客户端通过发送HEADERS帧发起请求。
• 攻击者利用自动化工具（如自定义脚本）在单连接上批量生成流ID，例如每秒创建数万流。

步骤3：立即重置流

• 在服务端尚未完成请求处理前，攻击者立即发送RST_STREAM帧取消请求。
• 由于HTTP/2要求流ID按顺序分配，服务端必须为每个流ID分配临时状态机（如维护优先级树、头部压缩表等），即使流被重置，部分资源仍无法立即回收。

步骤4：资源耗尽

• 服务端因频繁分配/释放资源导致CPU过载，内存可能被未完全清理的流状态占满。
• 叠加多个连接的攻击，可轻松瘫痪服务器。

示例攻击流量：

[攻击者] 发送 HEADERS帧 (流ID=1)  
[攻击者] 立即发送 RST_STREAM帧 (流ID=1)  
[攻击者] 发送 HEADERS帧 (流ID=3)  // 注意：流ID跳过2，合规但加剧混乱  
[攻击者] 立即发送 RST_STREAM帧 (流ID=3)  
...（重复数万次/秒）

3. 与传统DDoS的区别

4. 防护方案（进阶实践）

4.1 服务端配置优化

1. 限制单连接流速率：

   • 在NGINX中设置 http2_max_requests 和 http2_max_concurrent_streams：

     http {
         http2_max_requests 1000;        # 单连接最大请求数  
         http2_max_concurrent_streams 100; # 最大并发流数  
         limit_req_zone $server_name zone=per_server:10m rate=100r/s;  
     }
     

   • 在Apache的mod_http2中调整 H2MaxStreamsPerChild 和 H2MaxWorkerIdleSeconds。

2. 缩短流状态保留时间：

   • 服务端应在收到RST_STREAM后立即释放资源，而非等待超时。
   • 例如，通过调整HTTP/2实现中的流状态机超时参数（如Go的http2.Stream的idleTimeout）。

4.2 边缘防护与流量清洗

1. 云服务商防护（AWS/Azure/Cloudflare）：

   • 启用Cloudflare的"HTTP/2 Rapid Reset Protection"功能，自动识别异常RST_STREAM密度。
   • 使用AWS Shield Advanced的自适应速率限制，基于流ID生成频率动态拦截。

2. 自定义规则检测：

   • 在WAF中监控RST_STREAM/HEADERS比例，例如同一连接内若超过阈值（如50%请求被重置）则触发拦截。
   • 示例Snort规则：

     alert tcp any any -> $WEB_SERVERS 443 (msg:"HTTP/2 Rapid Reset Attack"; flow:established; http2.header; http2.type:headers; http2.stream_id; threshold:type threshold, track by_src, count 100, seconds 1; http2.type:rst_stream; same_src; sid:1000001;)
     

4.3 架构级缓解

1. 连接级别限速：

   • 使用负载均衡器（如HAProxy）为每个IP分配最大HTTP/2流配额。
   • 示例HAProxy配置：

     frontend http2_front  
         bind *:443 alpn h2  
         stick-table type ip size 1m expire 10s store http_req_rate(10s)  
         tcp-request connection track-sc0 src  
         tcp-request connection reject if { sc0_http_req_rate gt 1000 }  
     

2. 资源隔离与弹性扩展：

   • 通过微服务架构将HTTP/2网关与业务逻辑分离，避免资源竞争。
   • 使用容器化部署（如Kubernetes）并配置HPA（Horizontal Pod Autoscaler），在CPU使用率飙升时自动扩容。

5. 测试与验证

1. 模拟攻击检测：

   • 使用h2load（NGHTTP2工具集）模拟快速重置：

     h2load -n 100000 -m 100 --rts=50 https://target.com  
     # --rts=50 表示50%请求发送RST_STREAM  
     

   • 监控服务器指标：CPU使用率、内存分配速率、HTTP/2流队列长度。

2. 防护效果验证：

   • 在实施限速后，重复攻击应观察到：
     • WAF日志中出现拦截记录；
     • 服务器资源使用率稳定（如CPU波动<10%）。

6. 总结

HTTP/2快速重置漏洞利用协议特性绕过传统防护，需结合协议层限制、边缘检测及架构设计综合防御。关键点在于：

• 早期间控：在负载均衡层识别异常流密度；
• 资源管控：严格限制单连接资源分配；
• 弹性设计：通过云服务或自动扩缩容抵御峰值流量。