冰河技术

# 《Nginx核心技术》第20章：Nginx+Lua脚本+Redis实现自动封禁访问频率过高IP

作者：冰河
星球：http://m6z.cn/6aeFbs (opens new window)
博客：https://binghe.gitcode.host (opens new window)
文章汇总：https://binghe.gitcode.host/md/all/all.html (opens new window)
星球项目地址：https://binghe.gitcode.host/md/zsxq/introduce.html (opens new window)

沉淀，成长，突破，帮助他人，成就自我。

  • 本章难度：★★★☆☆
  • 本章重点：用最简短的篇幅介绍Nginx最核心的知识，以实际案例的形式讲述Nginx的核心知识，让大家掌握在实际项目场景下，如何使用nginx/OpenResty+Lua抵御攻击流量。

大家好，我是冰河~~

自己搭建的网站刚上线，短信接口就被一直攻击，并且攻击者不停变换IP，导致阿里云短信平台上的短信被恶意刷取了几千条，加上最近工作比较忙，就直接在OpenResty上对短信接口做了一些限制，采用OpenResty+Lua的方案成功动态封禁了频繁刷短信接口的IP。

# 一、临时解决方案

由于事情比较紧急，所以，当发现这个问题时，就先采用快速的临时方案解决。

（1）查看Nginx日志发现被攻击的IP 和接口

[root@binghe ~]# tail -f /var/log/nginx/access.log
1

发现攻击者一直在用POST请求 /fhtowers/user/getVerificationCode这个接口


（2）用awk和grep脚本过滤nginx日志，提取攻击短信接口的ip（一般这个接口是用来发注册验证码的，一分钟如果大于10次请求的话就不是正常的访问请求了，大家根据自己的实际情况更改脚本）并放到一个txt文件中去，然后重启nginx

[root@binghe ~]# cat denyip.sh
#!/bin/bash
nginx_home=/usr/local/openresty/nginx
log_path=/var/log/nginx/access.log
tail -n5000 $log_path | grep  getVerification | awk '{print $1}' |sort | uniq -c | sort -nr -k1 | head -n 100 |awk '{if($1>10)print ""$2""}' >$nginx_home/denyip/blocksip.txt
/usr/bin/nginx -s reload
1
2
3
4
5
6

（3）设置Nginx去读取用脚本过滤出来的blocksip.txt（注意一下，我这里的Nginx是用的openresty，自带识别lua语法的，下面会有讲openresty的用法）

location =  /fhtowers/user/getVerificationCode {  #短信接口
access_by_lua '
   local f = io.open("/usr/local/openresty/nginx/denyip/blocksip.txt")   #黑名单列表
   for line in f:lines() do
		  if ngx.var.http_x_forwarded_for == line then   #如果ip在黑名单列表里直接返回403
				 ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN)
		  end
  end
 ';
 proxy_pass http://appservers;   #不在名单里就转发给后台的tomcat服务器
}
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

（4）把过滤脚本放进crontab任务里，一分钟执行一次

[root@binghe ~]# crontab -e
*/1 * * * * sh /root/denyip.sh
1
2

（5）查看一下效果，发现攻击者的请求都被返回403并拒绝了


# 二、OpenResty+Lua方案

临时方案有效果后，再将其调整成使用OpenResty+Lua脚本的方案，来一张草图。


接下来，就是基于OpenResty和Redis实现自动封禁访问频率过高的IP。

# 2.1 安装OpenResty

安装使用 OpenResty，这是一个集成了各种 Lua 模块的 Nginx 服务器，是一个以Nginx为核心同时包含很多第三方模块的Web应用服务器，使用Nginx的同时又能使用lua等模块实现复杂的控制。

（1）安装编译工具、依赖库

[root@test1 ~]# yum -y install readline-devel pcre-devel openssl-devel gcc
1

（2）下载openresty-1.13.6.1.tar.gz 源码包，并解压；下载ngx_cache_purge模块，该模块用于清理nginx缓存；下载nginx_upstream_check_module模块，该模块用于ustream健康检查。

[root@test1 ~]# cd /usr/local/
[root@test1 local]# wget https://openresty.org/download/openresty-1.13.6.1.tar.gz
[root@test1 local]# tar -zxvf openresty-1.13.6.1.tar.gz
[root@test1 local]# cd openresty-1.13.6.1/bundle
[root@test1 local]# wget http://labs.frickle.com/files/ngx_cache_purge-2.3.tar.gz
[root@test1 local]# tar -zxvf ngx_cache_purge-2.3.tar.gz
[root@test1 local]# wget https://github.com/yaoweibin/nginx_upstream_check_module/archive/v0.3.0.tar.gz
[root@test1 local]# tar -zxvf v0.3.0.tar.gz
1
2
3
4
5
6
7
8

（3）配置需安装的模块

# ./configure --help可查询需要安装的模块并编译安装
[root@test1 openresty-1.13.6.1]# ./configure --prefix=/usr/local/openresty --with-luajit --with-http_ssl_module --user=root --group=root --with-http_realip_module --add-module=./bundle/ngx_cache_purge-2.3/ --add-module=./bundle/nginx_upstream_check_module-0.3.0/ --with-http_stub_status_module 
[root@test1 openresty-1.13.6.1]# make && make install
1
2
3

（4）创建一个软链接方便启动停止

[root@test1 ~]# ln -s /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx   /bin/nginx
1

（5）启动nginx

[root@test1 ~]# nginx  #启动
[root@test1 ~]# nginx  -s reload   #reload配置
1
2

如果启动时候报错找不到PID的话就用以下命令解决（如果没有更改过目录的话，让它去读nginx的配置文件就好了）

[root@test1 ~]# /usr/local/openresty/nginx/sbin/nginx  -c /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
1

随后，打开浏览器访问页面。


（6）在Nginx上测试一下能否使用Lua脚本

[root@test1 ~]# vim /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
1

在server里面加一个

location /lua {
	default_type text/plain;
	content_by_lua ‘ngx.say(“hello,lua!”)’;
}
1
2
3
4

加完后重新reload配置。

[root@test1 ~]# nginx  -s reload
1

在浏览器里输入 ip地址/lua，出现下面的字就表示Nginx能够成功使用lua了


# 2.2 安装Redis

（1）下载、解压、编译安装

[root@test1 ~]# cd /usr/local/
[root@test1 local]# wget http://download.redis.io/releases/redis-6.0.1.tar.gz
[root@test1 local]# tar -zxvf redis-6.0.1.tar.gz
[root@test1 local]# cd redis-6.0.1
[root@test1 redis-6.0.1]# make
[root@test1 redis-6.0.1]# make install
1
2
3
4
5
6

（2）查看是否安装成功

[root@test1 redis-6.0.1]# ls -lh /usr/local/bin/
[root@test1 redis-6.0.1]# redis-server -v
Redis server v=3.2.5 sha=00000000:0 malloc=jemalloc-4.0.3 bits=64 build=dae2abf3793b309d
1
2
3

（3）配置redis 创建dump file、进程pid、log目录

[root@test1 redis-6.0.1]# cd /etc/
[root@test1 etc]# mkdir redis
[root@test1 etc]# cd /var/
[root@test1 var]# mkdir redis
[root@test1 var]# cd redis/
[root@test1 redis]# mkdir  data log  run
1
2
3
4
5
6

（4）修改配置文件

[root@test1 redis]# cd /usr/local/redis-6.0.1/
[root@test1 redis-6.0.1]# cp redis.conf /etc/redis/6379.conf
[root@test1 redis-6.0.1]# vim /etc/redis/6379.conf
#绑定的主机地址
bind 192.168.1.222
#端口
port 6379
#认证密码（方便测试不设密码，注释掉）
#requirepass 
#pid目录
pidfile /var/redis/run/redis_6379.pid
#log存储目录
logfile /var/redis/log/redis.log
#dump目录
dir /var/redis/data
#Redis默认不是以守护进程的方式运行，可以通过该配置项修改，使用yes启用守护进程
daemonize yes
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

（5）设置启动方式

[root@test1 redis-6.0.1]# cd /usr/local/redis-6.0.1/utils/
[root@test1 utils]# cp redis_init_script /etc/init.d/redis
[root@test1 utils]# vim /etc/init.d/redis   #根据自己实际情况修改
1
2
3

/etc/init.d/redis文件的内容如下。

#!/bin/sh
#
# Simple Redis init.d script conceived to work on Linux systems
# as it does use of the /proc filesystem.

REDISPORT=6379
EXEC=/usr/local/bin/redis-server
CLIEXEC=/usr/local/bin/redis-cli

PIDFILE=/var/run/redis_${REDISPORT}.pid
CONF="/etc/redis/${REDISPORT}.conf"

case "$1" in
    start)
        if [ -f $PIDFILE ]
        then
                echo "$PIDFILE exists, process is already running or crashed"
        else
                echo "Starting Redis server..."
                $EXEC $CONF
        fi
        ;;
    stop)
        if [ ! -f $PIDFILE ]
        then
                echo "$PIDFILE does not exist, process is not running"
        else
                PID=$(cat $PIDFILE)
                echo "Stopping ..."
                $CLIEXEC -p $REDISPORT shutdown
                while [ -x /proc/${PID} ]
                do
                    echo "Waiting for Redis to shutdown ..."
                    sleep 1
                done
                echo "Redis stopped"
        fi
        ;;
    *)
        echo "Please use start or stop as first argument"
        ;;
esac
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42

增加执行权限，并启动Redis。

[root@test1 utils]# chmod a+x /etc/init.d/redis   #增加执行权限
[root@test1 utils]# service redis start     #启动redis
1
2

（6）查看redis是否启动


# 2.3 Lua访问Redis

（1）连接redis，然后添加一些测试参数

[root@test1 utils]# redis-cli -h 192.168.1.222 -p 6379
192.168.1.222:6379> set "123" "456"
OK
1
2
3

（2）编写连接Redis的Lua脚本

[root@test1 utils]# vim /usr/local/openresty/nginx/conf/lua/redis.lua
local redis = require "resty.redis"
local conn = redis.new()
conn.connect(conn, '192.168.1.222', '6379')     #根据自己情况写ip和端口号 
local res = conn:get("123")
if res==ngx.null then
    ngx.say("redis集群中不存在KEY——'123'")
    return
end
ngx.say(res)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

（3）在nginx.conf配置文件中的server下添加以下location

[root@test1 utils]# vim /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
location /lua_redis {
	default_type text/plain;
	content_by_lua_file /usr/local/openresty/nginx/conf/lua/redis.lua;
}
1
2
3
4
5

随后重新reload配置。

[root@test1 utils]# nginx  -s reload   #重启一下Nginx
1

（4）验证Lua访问Redis的正确性

在浏览器输入ip/lua_redis， 如果能看到下图的内容表示Lua可以访问Redis。


准备工作已经完成，现在要实现OpenResty+Lua+Redis自动封禁并解封IP了。

# 2.4 OpenResty+Lua实现

（1）添加访问控制的Lua脚本（只需要修改Lua脚本中连接Redis的IP和端口即可）

ok, err = conn:connect(“192.168.1.222”, 6379)
1

注意：如果在Nginx或者OpenResty的上层有用到阿里云的SLB负载均衡的话，需要修改一下脚本里的所有…ngx.var.remote_addr，把remote_addr替换成从SLB获取真实IP的字段即可，不然获取到的IP全都是阿里云SLB发过来的并且是处理过的IP，同时，这些IP全都是一个网段的，根本没有办法起到封禁的效果）。

完整的Lua脚本如下所示。

[root@test1 lua]# vim /usr/local/openresty/nginx/conf/lua/access.lua
local ip_block_time=300 --封禁IP时间（秒）
local ip_time_out=30    --指定ip访问频率时间段（秒）
local ip_max_count=20 --指定ip访问频率计数最大值（秒）
local BUSINESS = ngx.var.business --nginx的location中定义的业务标识符，也可以不加，不过加了后方便区分

--连接redis
local redis = require "resty.redis"  
local conn = redis:new()  
ok, err = conn:connect("192.168.1.222", 6379)  
conn:set_timeout(2000) --超时时间2秒

--如果连接失败，跳转到脚本结尾
if not ok then
    goto FLAG
end

--查询ip是否被禁止访问，如果存在则返回403错误代码
is_block, err = conn:get(BUSINESS.."-BLOCK-"..ngx.var.remote_addr)  
if is_block == '1' then
    ngx.exit(403)
    goto FLAG
end

--查询redis中保存的ip的计数器
ip_count, err = conn:get(BUSINESS.."-COUNT-"..ngx.var.remote_addr)

if ip_count == ngx.null then --如果不存在，则将该IP存入redis，并将计数器设置为1、该KEY的超时时间为ip_time_out
    res, err = conn:set(BUSINESS.."-COUNT-"..ngx.var.remote_addr, 1)
	res, err = conn:expire(BUSINESS.."-COUNT-"..ngx.var.remote_addr, ip_time_out)
else
    ip_count = ip_count + 1 --存在则将单位时间内的访问次数加1
  
    if ip_count >= ip_max_count then --如果超过单位时间限制的访问次数，则添加限制访问标识，限制时间为ip_block_time
        res, err = conn:set(BUSINESS.."-BLOCK-"..ngx.var.remote_addr, 1)
        res, err = conn:expire(BUSINESS.."-BLOCK-"..ngx.var.remote_addr, ip_block_time)
	else
        res, err = conn:set(BUSINESS.."-COUNT-"..ngx.var.remote_addr,ip_count)
		res, err = conn:expire(BUSINESS.."-COUNT-"..ngx.var.remote_addr, ip_time_out)
    end
end

-- 结束标记
::FLAG::
local ok, err = conn:close()
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
35
36
37
38
39
40
41
42
43
44
45

（2）在需要做访问限制的location里加两段代码即可，这里用刚才的/lua做演示

[root@test1 lua]# vim /usr/local/openresty/nginx/conf/nginx.conf
1

主要是添加如下配置。

access_by_lua_file /usr/local/openresty/nginx/conf/lua/access.lua;
1

其中，set $business “lua” 是为了把IP放进Redis的时候标明是哪个location的，可以不加这个配置。

随后，重新reload配置。

[root@test1 lua]# nginx -s reload #修改完后重启nginx
1

（3）打开浏览器访问192.168.1.222/lua 并一直按F5刷新。


随后，连接Redis，查看IP的访问计数。

[root@test1 ~]# redis-cli -h 192.168.1.222 -p 6379
1

发现redis已经在统计访问lua这个网页ip的访问次数了


这个key的过期时间是30秒，如果30秒没有重复访问20次这个key就会消失，所以说正常用户一般不会触发这个封禁的脚本。


当30秒内访问超过了20次，发现触发脚本了，变成了403


再次查看Redis的key，发现多了一个lua-block-192.168.1.158，过期时间是300秒,就是说在300秒内这个ip无法继续访问192.168.1.222/lua这个页面了。


过五分钟后再去访问这个页面，又可以访问了。


这个脚本的目的很简单：一个IP如果在30秒内其访问次数达到20次则表明该IP访问频率太快了，因此将该IP封禁5分钟。同时由于计数的KEY在Redis中的超时时间设置成了30秒，所以如果两次访问间隔时间大于30秒将会重新开始计数。

大家也可以将这个脚本优化成，第一次封禁5分钟，第二次封禁半小时，第三次封禁半天，第四次封禁三天，第五次永久封禁等等。

# 三、写在最后

在冰河的知识星球除了目前正在热更的高性能网关外，还有其他6个项目，像分布式IM即时通讯系统、Sekill分布式秒杀系统、手写RPC、简易商城系统等等。这些项目的需求、方案、架构、落地等均来自互联网真实业务场景，让你真正学到互联网大厂的业务与技术落地方案，并将其有效转化为自己的知识储备。

值得一提的是：冰河自研的Polaris高性能网关比某些开源网关项目性能更高，你还在等啥？不少小伙伴经过星球硬核技术和项目的历练，早已成功跳槽加薪，实现薪资翻倍，而你，还在原地踏步，抱怨大环境不好。2024年抛弃焦虑和抱怨，我们一起塌下心来沉淀硬核技术和项目，让自己的薪资更上一层楼。


领券加入星球，就可以跟冰河一起学习《简易商城脚手架项目》、《手撸RPC专栏》和《Spring6核心技术与源码解析》、《实战高并发设计模式》、《分布式Seckill秒杀系统》、《分布式IM即时通讯系统》和《高性能Polaris网关》，从零开始介绍原理、设计架构、手撸代码。

花很少的钱就能学这么多硬核技术、中间件项目和大厂秒杀系统与分布式IM即时通讯系统，比其他培训机构不知便宜多少倍，硬核多少倍，如果是我，我会买他个十年！

加入要趁早，后续还会随着项目和加入的人数涨价，而且只会涨，不会降，先加入的小伙伴就是赚到。

另外，还有一个限时福利，邀请一个小伙伴加入，冰河就会给一笔 分享有奖 ，有些小伙伴都邀请了50+人，早就回本了！

其他方式加入星球：

  • 链接 ：打开链接 http://m6z.cn/6aeFbs 加入星球。
  • 回复 ：在公众号 冰河技术 回复 星球 领取优惠券加入星球。

特别提醒： 苹果用户进圈或续费，请加微信 hacker_binghe 扫二维码，或者去公众号 冰河技术 回复 星球 扫二维码加入星球。

好了，今天就到这儿吧，我是冰河，我们下期见~~

←