浅谈僵尸网络利器：Fast-flux技术
一、背景
在早期的僵尸网络中，控制者通常会把C&C服务器的域名或者IP地址硬编码到恶意程序中，僵尸主机通过这些信息定时访问C&C主机获取命令。但同时安全人员也能够通过逆向恶意程序，得到C&C服务器的域名或者IP，利用这些信息定位C&C主机，安全人员就可以隔断C&C主机从而破坏僵尸网络。不少控制者为了保护C&C主机，使用Fast-flux技术来提高C&C服务器的健壮性。
二、基本概念
在正常的DNS服务器中，用户对同一个域名做DNS查询，在较长的一段时间内，无论查询多少次返回的结果基本上是不会改变的。Fast-flux技术是指不断改变域名和IP地址映射关系的一种技术，也就是说在短时间内查询使用Fast-flux技术部署的域名，会得到不同的结果。图2-1为Fast-flux技术工作方式。
图2-1 客户端访问Fast-flux网络流程
客户端两次访问www.example.com的过程如下：
1) 为了得到网站www.example.com的IP地址，客户端发起DNS查询。
2) 随后DNS服务器返回了一个IP地址1.2.3.4，同时TTL为一个很小的数值。
3) 客户端访问IP为1.2.3.4的服务器获取内容。
4) IP为1.2.3.4的服务器响应请求，返回相应内容。
5) 客户端再次访问www.example.com，由于TTL过小，本地缓存的DNS记录失效，客户端需要再次向DNS服务器获取新的IP地址。
6) 此次DNS服务器返回了IP 4.3.2.1，这次的TTL仍然很小。
7) 客户端访问IP为4.3.2.1的服务器获取内容。
8) IP为4.3.2.1的服务器响应请求，返回相应内容。
客户端在短时间内多次访问www.example.com网站时，虽然域名相同，但是实际访问的服务器主机是不同的，这就是Fast-flux网络的工作过程。
三、Fast-flux技术在僵尸网络中的具体使用方式
在僵尸网络中，Fast-flux从技术上可分为两类：Single-Flux 和Double-Flux
Single-Flux：
Single-Flux模式是指只有一层的变化的Fast-flux。在Single-Flux中，一个域名拥有一个不断变化的IP地址列表，这个列表可能会有几百到上千条。为了实现频繁的变化IP地址，控制者提供最底层域名服务器，这个服务器会返回频繁变化的C&C服务器IP地址。如果在别人提供的域名服务器中频繁更改域名的IP地址列表，容易被管理者检测出来，导致僵尸网络暴露。Single-Flux的工作步骤流程如图3-1所示：
图 3-1 Single-Flux流程图
Double-Flux：
Double-Flux网络跟名字中的意思一样，比Single-Flux多一层变化。在Double-Flux中，控制者会部署多个解析C&C服务器域名的底层域名服务器，并不断修改顶级域名服务器中，对应的底层域名服务器的IP地址，这样每次解析C&C服务器域名的底层域名服务器也会变化。由于顶级域名服务器不是控制者所有，为了避免僵尸网络暴露，域名服务器IP地址修改的频率比C&C服务器IP的修改频率低很多。图3-2为Double-Flux流程
图 3-2 Double-Flux流程图
Fast-flux僵尸网络有着大量的C&C主机，且大部分C&C主机不是控制者所有的，而是控制者控制的僵尸主机，控制者如果想要发布命令给所有C&C主机会非常困难。所以在真正的Fast-flux僵尸网络中，真正保存有控制命令的C&C主机很少（通常称为Mothership），其他的C&C主机都是假的C&C主机，只提供命令转发和跳板的功能。一个完整的Fast-flux网络如图3-3所示。
图 3-3 Fast-flux僵尸网络
1-2）被控主机向顶级DNS服务器发送请求，询问僵尸网络的DNS服务器地址。
3-4）被控主机向僵尸网络的DNS服务器发送请求，询问C&C跳板域名的当前IP地址。
5-6）被控主机访问IP为1.2.3.4的主机获取控制命令，但这个主机不会提供任何实质性的控制命令，它是充当一个代理或者跳板的角色。它将被控主机的请求转交给母体（Mothership）（真正的C&C主机）去处理。
7-8）母体取出控制者最新发布的命令，返回给1.2.3.4主机，1.2.3.4主机再将结果返回转交给被控主机。
四、Fast-flux僵尸网络的优点
Fast-flux技术在僵尸网络中存在三个明显的优势：
第一，Fast-flux技术在合法的和非法的犯罪运营中都存在，检测困难。Fast-flux技术在合法的运营中扮演调节服务器压力的角色，是每个网站都必备的功能。
第二，对于犯罪运营中，仅仅需要少量的高性能母体（mothership）主机，用于提供C&C服务。而僵尸主机的数据请求连接的是Fast-flux网络，隐藏了实际的犯罪证据。在安全人员追踪僵尸网络时，通常只能最终到Fast-flux中的部分节点，在这些节点中没有真正的控制命令，这使得对网络犯罪的调查变得更加困难。
第三，Fast-flux延长了母体C&C服务器的生命期，由于多层的跳板，使得安全人员需要更长的时间用于识别和关闭C&C服务器。
五、Fast-flux僵尸网络的检测
安全人员对Fast-flux僵尸网络检测取决于对DNS查询结果的多次分析，需要通过算法评分机制来评估DNS记录，分析每个DNS查询返回的IP情况，A地址，NS资源数等相关信息来检测，这些分析方法工作量巨大，且准确率不高。
六、总结
Fast-flux已经成为一种隐藏C&C服务器以及延长僵尸网络生命周期的必备技术，借助该技术，僵尸网络的控制者们向互联网安全发起了新一轮的挑战。
七、参考文献
[1] https://en.wikipedia.org/wiki/Fast_flux
[2] http://www.honeynet.org/node/144
[3] http://safe.zol.com.cn/411/4112749_all.html
[4] 靳冲. Fast-Flux网络检测与分析技术研究[D]. 中国科学院研究生院 中国科学院大学, 2011.
[5] 李晓茹.速变网络的自动化智能检测方法[J].内江师范学院学报,2013,(12):12-14.
[6] 汪洋.Fast-flux服务网络检测方法研究[D].导师：李芝棠.华中科技大学,2009.