使用 Service Worker 缓解网站 DDOS 攻击 - EtherDream

前言

传统的 DDOS 防御开销很大，而且有时效果并不好。

例如使用 DNS 切换故障 IP 的方案，由于域名会受到缓存等因素的影响通常有分钟级延时，前端难以快速生效。例如使用 CDN 服务，虽可抵挡大多网络层攻击，但对应用层攻击却常有疏漏，攻击者可通过恶意请求消耗流量、日志存储等费用，导致欠费停止服务。例如购买流量清洗等服务，虽然效果不错但费用十分昂贵。

今天分享一种超低成本的网站 DDOS 防御方案 —— 不使用任何后端防御服务，纯前端实现！当然效果也非常极端：如果用户之前未访问过该网站，这种防御不会生效，网站被打垮仍无法访问；但如果用户之前访问过该网站，之后即可无视攻击，甚至服务器关机网站也能访问，并且还能保持更新！

前端代理

说到低成本、防攻击、离线访问等特性，大家可能会想到 Cloudflare 服务。不过前面提到，我们不使用后端防御，而是纯前端实现。

事实上，我们可以把 Cloudflare 搬到浏览器前端！这里不得不提 HTML5 中的一个 API —— Service Worker
，它能拦截当前站点产生的所有请求，并能控制返回结果，相当于一个反向代理服务。有了这个黑科技，即可在前端实现 CDN 功能。

我们为静态资源准备多个站点做冗余备份，当 Service Worker 加载资源出错时，可不返回错误给上层页面，而是继续从备用站点加载，直到获得正确结果才返回。这样，只要有一个备用站点可用，资源就不会加载失败。

相比传统使用 DNS 切换故障 IP 的方案通常有分钟级的延迟，这种 JS 控制的方案可精确到毫秒级，并且还能有多次试错的机会，从而大幅增加稳定性。

离线访问

Service Worker 的设计初衷就是为了增强网页的离线化体验，因此一旦安装即可在后台长期运行，即使服务器关机、浏览器重启，它也不会失效。

事实上，除了网页中的资源可被 Service Worker 拦截，网页本身也可以。Service Worker 安装后，用户在地址栏输入网址发起的那个请求其实也会被拦截，从而可从备用站点加载网页文件。

注意，这不是重定向，地址栏不会有变化。

因此即使网站被打垮，之前访问过的用户仍可通过 Service Worker 从备用站点加载页面，从而正常访问。

免费节点

使用冗余站点虽能提升稳定性，但攻击者仍可对备用站点发起攻击，尤其是恶意消耗流量费用的攻击，导致成本大幅上升。

为此，我们还可使用一种更极端的方案 —— 使用免费 CDN 作为备用站点，例如 jsdelivr.net、unpkg.com、IPFS Gateway 等等，图片则可上传到各大网站的相册。

对于非图片类型的文件，甚至还可以封装成图片上传，使用时再从中提取！例如 此文件 正是从 该图片 中提取。

虽然单个免费 CDN 的稳定性可能不高，但多准备几个，稳定性就呈指数级上升了。

至于恶意攻击，几乎不可能打垮。DDOS（Distributed DOS）的精髓在于分布式，将分布在各地的流量汇聚到一起，从而增加伤害；而我们正好相反，将集中的流量分摊到各地，变成一个去中心化的分布式站点，从而化解攻击。

演示

这个方案原理虽不复杂，但实现起来还是有很多细节。为方便开发者使用，这里提供一个工具 https://github.com/EtherDream/freecdn，可实现上述提到的所有功能。

演示案例：https://freecdn.etherdream.com/time.html

该页面通过 HTML 静态输出当前时间，刷新可变化。

关闭页面，退出浏览器。现在模拟该网站被打垮，例如通过 hosts 屏蔽站点域名：

0.0.0.0 freecdn.etherdream.com

清理系统 DNS 缓存（当然 Chrome 等浏览器自己维护 DNS 缓存，退出浏览器即可清理）。

打开浏览器，再次访问该页面。页面不仅能正常访问，甚至还能更新！

通过控制台可见，虽然当前站点已无法连接，但后台 Service Worker 将页面代理到 https://freecdn1.etherdream.com:30000/time.html 这个备用地址，因此页面仍能显示，并且地址栏毫无变化 —— 尽管该页面的内容来自第三方站点。

接口防御

对于纯静态资源的站点，我们可将所有资源甚至包含 HTML 文件都通过免费 CDN 加速，从而大幅降低成本、增加稳定性。

但对于动态接口，又该如何实现防御？事实上，接口数据也可以分发到多个备用节点上，细节可参考 POST 请求代理 的案例。

当然，动态接口不同于静态资源那样可使用大量免费 CDN 分摊攻击流量，因此即使有背后多个备用节点，攻击者仍可找出来然后进行攻击。对此，我们需要更多的巧妙的防御思路，例如通过云防火墙和 Service Worker 使用约定的算法生成端口号，从而可不断更换端口，识别出固定不变的攻击流量；例如通过最便宜的抢占式主机（几分钱一小时）购买大量公网 IP 作为转发节点。。。细节下回讲解。

当然即使不考虑动态接口，网站被打垮后仍能访问静态内容，相比完全打不开要好得多。