Nginx结合Openresty通过Lua+Redis实现动态封禁IP
需求
为了封禁某些爬虫或者恶意用户对服务器的请求,我们需要建立一个动态的 IP 黑名单。对于黑名单中的 IP ,我们将拒绝提供服务。并且可以设置封禁失效时间
环境准备
- linux version: centos7 / ubuntu 等
- redis version: 5.0.5
- nginx version: nginx-openresty
设计方案
实现 IP 黑名单的功能有很多途径:
1、在操作系统层面,配置 iptables,来拦截指定 IP 的网络请求。
- 优点:简单直接,在服务器物理层面上进行拦截
- 缺点:每次需要手动上服务器修改配置文件,操作繁琐且不灵活
2、在 Web 服务器层面,通过 Nginx 自身的 deny 选项或者 lua 插件配置 IP 黑名单。
- 优点:可动态实现封禁 ip,通过设置封禁时间可以做到分布式封禁
- 缺点:需要了解 Lua 脚本和 Nginx 配置,有一定的学习成本
3、在应用层面,在处理请求之前检查客户端的 IP 地址是否在黑名单中。
- 优点:通过编写代码来实现,相对简单且易于维护。
- 缺点:代码可能会变得冗长,而且在高并发情况下可能影响性能。
为了方便管理和共享黑名单,通过 nginx + lua + redis 的架构实现 IP 黑名单的功能
配置 nginx.conf
在需要进行限制的 server 的 location 中添加如下配置:
location / { # 如果该location 下存在静态资源文件可以做一个判断 #if ($request_uri ~ .*\.(html|htm|jpg|js|css)) { # access_by_lua_file /usr/local/lua/access_limit.lua; #} access_by_lua_file /usr/local/lua/access_limit.lua; # 加上了这条配置,则会根据 access_limit.lua 的规则进行限流 alias /usr/local/web/; index index.html index.htm; }
配置 lua 脚本
/usr/local/lua/access_limit.lua
-- 可以实现自动将访问频次过高的IP地址加入黑名单封禁一段时间 --连接池超时回收毫秒 local pool_max_idle_time = 10000 --连接池大小 local pool_size = 100 --redis 连接超时时间 local redis_connection_timeout = 100 --redis host local redis_host = "your redis host ip" --redis port local redis_port = "your redis port" --redis auth local redis_auth = "your redis authpassword"; --封禁IP时间(秒) local ip_block_time= 120 --指定ip访问频率时间段(秒) local ip_time_out = 1 --指定ip访问频率计数最大值(次) local ip_max_count = 3 -- 错误日志记录 local function errlog(msg, ex) ngx.log(ngx.ERR, msg, ex) end -- 释放连接池 local function close_redis(red) if not red then return end local ok, err = red:set_keepalive(pool_max_idle_time, pool_size) if not ok then ngx.say("redis connct err:",err) return red:close() end end --连接redis local redis = require "resty.redis" local client = redis:new() local ok, err = client:connect(redis_host, redis_port) -- 连接失败返回服务器错误 if not ok then close_redis(client) ngx.exit(ngx.HTTP_INTERNAL_SERVER_ERROR) end --设置超时时间 client:set_timeout(redis_connection_timeout) -- 优化验证密码操作 代表连接在连接池使用的次数,如果为0代表未使用,不为0代表复用 在只有为0时才进行密码校验 local connCount, err = client:get_reused_times() -- 新建连接,需要认证密码 if 0 == connCount then local ok, err = client:auth(redis_auth) if not ok then errlog("failed to auth: ", err) return end --从连接池中获取连接,无需再次认证密码 elseif err then errlog("failed to get reused times: ", err) return end -- 获取请求ip local function getIp() local clientIP = ngx.req.get_headers()["X-Real-IP"] if clientIP == nil then clientIP = ngx.req.get_headers()["x_forwarded_for"] end if clientIP == nil then clientIP = ngx.var.remote_addr end return clientIP end local cliendIp = getIp(); local incrKey = "limit:count:"..cliendIp local blockKey = "limit:block:"..cliendIp --查询ip是否被禁止访问,如果存在则返回403错误代码 local is_block,err = client:get(blockKey) if tonumber(is_block) == 1 then ngx.exit(ngx.HTTP_FORBIDDEN) close_redis(client) end local ip_count, err = client:incr(incrKey) if tonumber(ip_count) == 1 then client:expire(incrKey,ip_time_out) end --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 if tonumber(ip_count) > tonumber(ip_max_count) then client:set(blockKey,1) client:expire(blockKey,ip_block_time) end close_redis(client)
总结
以上,便是 Nginx+Lua+Redis 实现的 IP 黑名单功能,具有如下优点:
- 配置简单轻量,对服务器性能影响小。
- 多台服务器可以通过共享 Redis 实例共享黑名单。
- 动态配置,可以手工或者通过某种自动化的方式设置 Redis 中的黑名单
扩展
1、IP 黑名单的应用场景
IP 黑名单在实际应用中具有广泛的应用场景,主要用于保护服务器和应用免受恶意攻击、爬虫或滥用行为的影响。下面列举几个常见的应用场景:
- 防止恶意访问:黑名单可以阻止那些试图通过暴力破解密码、SQL 注入、XSS 攻击等方式进行非法访问的 IP 地址。
- 防止爬虫和数据滥用:黑名单可以限制那些频繁访问网站并抓取大量数据的爬虫,以减轻服务器负载和保护数据安全。
- 防止 DDOS 攻击:黑名单可以封禁那些发起大规模DDoS攻击的IP地址,保护服务器的稳定性和安全性。
- 限制访问频率:黑名单可以限制某个IP在特定时间段内的访问次数,防止恶意用户进行暴力破解、刷票等行为。
2、高级功能和改进
除了基本的 IP 黑名单功能外,还可以进行一些高级功能和改进,以提升安全性和用户体验:
- 异常检测和自动封禁:通过分析访问日志和行为模式,可以实现异常检测功能,并自动将异常行为的 IP 地址封禁,提高安全性。
- 白名单机制:除了黑名单,还可以引入白名单机制,允许某些 IP 地址绕过黑名单限制,确保合法用户的正常访问。
- 验证码验证:对于频繁访问或异常行为的 IP,可以要求其进行验证码验证,以进一步防止恶意行为。
- 数据统计和分析:将黑名单相关的数据进行统计和分析,例如记录封禁 IP 的次数、持续时间等信息,以便后续优化和调整策略。
通过不断改进和优化 IP 黑名单功能,可以更好地保护服务器和应用的安全。
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