token_bucket令牌桶算法原理

讲在原理之前

我们今天主要是分析令牌桶算法，分析之前我们先介绍一下使用该算法的背景。

限流

每个API接口都是有访问上限的,当访问频率或者并发量超过其承受范围时候,我们就必须考虑限流来保证接口的可用性或者降级可用性.即接口也需要安装上保险丝,以防止非预期的请求对系统压力过大而引起的系统瘫痪.

通常的策略就是拒绝多余的访问,或者让多余的访问排队等待服务,或者引流.

如果要准确的控制QPS,简单的做法是维护一个单位时间内的Counter,如判断单位时间已经过去,则将Counter重置零.此做法被认为没有很好的处理单位时间的边界,比如在前一秒的最后一毫秒里和下一秒的第一毫秒都触发了最大的请求数,将目光移动一下,就看到在两毫秒内发生了两倍的QPS.

总的来说，限流就是可以认为服务降级的一种，限流就是限制系统的输入和输出流量已达到保护系统的目的。一般来说系统的吞吐量是可以被测算的，为了保证系统的稳定运行，一旦达到的需要限制的阈值，就需要限制流量并采取一些措施以完成限制流量的目的。比如：延迟处理，拒绝处理，或者部分拒绝处理等等。
常见的限流算法有漏桶算法和令牌桶算法，今天我们主要来看令牌桶算法。

令牌桶算法

算法简介

令牌桶算法是网络流量整形（Traffic Shaping）和速率限制（Rate Limiting）中最常使用的一种算法。典型情况下，令牌桶算法用来控制发送到网络上的数据的数目，并允许突发数据的发送。

算法原理

令牌桶算法的原理是系统会以一个恒定的速度往桶里放入令牌，而如果请求需要被处理，则需要先从桶里获取一个令牌，当桶里没有令牌可取时，则拒绝服务。 当桶满时，新添加的令牌被丢弃或拒绝。
　令牌桶算法是一个存放固定容量令牌（token）的桶，按照固定速率往桶里添加令牌。令牌桶算法基本可以用下面的几个概念来描述：

• 令牌将按照固定的速率被放入令牌桶中。比如每秒放10个。
• 桶中最多存放b个令牌，当桶满时，新添加的令牌被丢弃或拒绝。
• 当一个n个字节大小的数据包到达，将从桶中删除n个令牌，接着数据包被发送到网络上。
• 如果桶中的令牌不足n个，则不会删除令牌，且该数据包将被限流（要么丢弃，要么缓冲区等待）。

如下示意图：

通俗的理解，令牌桶是一个水桶，而令牌是通过一根水管流到水桶中的水。
令牌桶的填满时间，是由桶的自身容量、令牌漏出速率（桶下面的水管）、超过平均速率的突发流量持续的时间三个方面共同决定的。如果突发流量的时间比较短，令牌桶不会溢出，在通信流上不会受到影响，如果突发流量比较大，时间比较长，那令牌桶就会溢出，多余的通信流就会被限制。
令牌桶的另外一个好处是可以方便的改变速度. 一旦需要提高速率,则按需提高放入桶中的令牌的速率. 一般会定时(比如100毫秒)往桶中增加一定数量的令牌, 有些变种算法则实时的计算应该增加的令牌的数量.

原理

令牌是系统的临时密钥，相当于账户名和密码，用来决定是否允许这次请求和判断这次请求是属于哪一个用户的，它允许你在不提供密码或其他凭证的前提下，访问网络和系统资源，这些令牌持续存在系统中，除非系统重新启动。
令牌最大的特点就是随机性，不可预测，一般黑客或软件无法猜测出来，令牌有很多种，比如访问令牌表示访问控制操作主题的系统对象；密保令牌，有叫作认证令牌或者硬件令牌，是一种计算机身份效验的物理设备，会话令牌是交互会话中唯一的身份标识符。

Kerberos协议

在假冒令牌攻击中需要使用kerberos协议，所以在使用假冒令牌前，先来介绍kerberos协议。
kerberos是一种网络认证协议，其设计目标是通过密钥系统为客户机/服务器应用程序提供强大的认证服务。

客户端请求证书的过程如下：

 - 客户端向认证服务器AS发送请求，要求得到服务器的证书
 - AS收到请求后，将包含客户端密钥的加密证书响应发送给客户端，该证书包括服务器ticket（包括服务器密钥加密的客户机身份和一份会话密钥）和一个临时加密密钥（又称会话密钥，session key）当然，认证服务器也会给服务器发送一份该证书，用来使服务器认证登陆客户端的身份
 - 客户端将ticket传送到服务器上，服务器确认该客户端的话，便允许它登陆服务器
 - 客户端登陆成功后，攻击者就可以通过入侵服务器获取客户端的令牌

攻击利用

此时假设我们通过一系列的前期渗透，已经成功获得了目标机的shell，首先输入getuid命令查看已经获得的权限，然后输入getsystem，发现失败

getuid

输入use incognito命令，然后输入list_tokens-u列出可用的token

use incognito

找到高权限的授权令牌然后假冒，成功即可获取权限，接下来在incognito_token命令进行攻击

incognito_token 目标主机名和登陆用户名

攻击成功就可以看到权限换了