Denial of Service

Schema eines mittels des DDoS-Clients Stacheldraht ausgeführten DDoS-Angriffs

Denial of Service (DoS; englisch für „Verweigerung des Dienstes“) bezeichnet in der Informationstechnik die Nichtverfügbarkeit eines Internetdienstes, der eigentlich verfügbar sein sollte. Häufigster Grund ist die Überlastung des Datennetzes. Das kann unbeabsichtigt verursacht werden oder durch einen konzertierten Angriff auf die Server oder sonstige Komponenten des Datennetzes erfolgen.

Im Fall einer durch eine Vielzahl von gezielten Anfragen verursachten, mutwilligen Dienstblockade spricht man von einer Denial-of-Service-Attacke und, wenn die Anfragen von einer großen Zahl an Rechnern aus durchgeführt werden, von einer Distributed-Denial-of-Service attack (DDoS-Angriff, deutsch wörtlich verteilter Dienstverweigerungsangriff). Da beim DDoS-Angriff die Anfragen von einer Vielzahl von Quellen ausgehen, ist es nicht möglich, den Angreifer zu blockieren, ohne die Kommunikation mit dem Netzwerk komplett einzustellen.

Absichtlich herbeigeführte Serverüberlastungen

Wenn eine Überlastung mutwillig herbeigeführt wird, dann geschieht dies in der Regel mit der Absicht, einen oder mehrere bereitgestellte Dienste funktionsunfähig zu machen. War dies ursprünglich vor allem eine Form von Protest oder Vandalismus, werden Denial-of-Service-Attacken mittlerweile von Cyber-Kriminellen zum Kauf angeboten, um Konkurrenten zu schädigen. Ebenso werden Serverbetreiber zu einer Geldzahlung erpresst, damit ihr Internetangebot wieder erreichbar wird.

Funktionsweise

DoS-Angriffe wie SYN-Flooding oder der Smurf-Angriff belasten den Internetzugang, das Betriebssystem oder die Dienste eines Hosts, beispielsweise HTTP, mit einer größeren Anzahl Anfragen als diese verarbeiten können, woraufhin reguläre Anfragen nicht oder nur sehr langsam beantwortet werden. Wenn möglich, ist es effizienter, Programmfehler auszunutzen, um eine Fehlerfunktion (wie einen Absturz) der Serversoftware auszulösen, worauf diese auf Anfragen nicht mehr reagiert. Beispiele sind WinNuke, die Land-Attacke, die Teardrop-Attacke oder der Ping of Death.

Im Unterschied zu anderen Angriffen will der Angreifer beim DoS-Angriff normalerweise nicht in den Computer eindringen und benötigt deshalb keine Passwörter oder Ähnliches vom Zielrechner. Jedoch kann der Angriff Bestandteil eines anderen Angriffs auf ein System sein, zum Beispiel bei folgenden Szenarien:

• Um vom eigentlichen Angriff auf ein System abzulenken, wird ein anderes System durch einen DoS lahmgelegt. Dies soll dafür sorgen, dass das mit der Administration betraute Personal vom eigentlichen Ort des Geschehens abgelenkt ist oder die Angriffsversuche im durch den DoS erhöhten Datenaufkommen untergehen.
• Werden Antworten eines regulären Systems verzögert, können Anfragen an dieses durch eigene, gefälschte Antworten kompromittiert werden. Beispiel hierfür ist das Hijacking fremder Domains durch Liefern gefälschter DNS-Antworten.

Distributed-Reflected-Denial-of-Service-Angriff

Eine besondere Form stellt der Distributed-Reflected-Denial-of-Service-Angriff (DRDoS-Angriff) dar. Hierbei adressiert der Angreifer seine Datenpakete nicht direkt an das Opfer, sondern an regulär arbeitende Internetdienste, trägt jedoch als Absenderadresse die des Opfers ein (IP-Spoofing). Die Antworten auf diese Anfragen stellen dann für das Opfer den eigentlichen DoS-Angriff dar. Durch diese Vorgehensweise ist der Ursprung des Angriffs für den Angegriffenen nicht mehr direkt ermittelbar. Ein Beispiel für einen solchen Angriff ist die DNS Amplification Attack, bei der das Domain Name System als Reflektor missbraucht wird.

Weitere bekannte Methoden sind der Smurf- und der Fraggle-Angriff, bei denen ein Paket mit der IP-Adresse des Opfers als Absender an die Broadcast-Adresse eines Netzwerks gesendet wird. Das bewirkt, dass das Paket um die Anzahl der Geräte im Netzwerk vervielfacht und an das Opfer zurückgeschickt wird.

Email-Backscatter wird eingesetzt, um nach einem ähnlichen Verfahren das E-Mail-Postfach eines Opfers zu füllen.

DDoS und Botnetze

Mutwillige DDoS-Angriffe werden oft (aber nicht ausschließlich, siehe DDoS als Protestaktion) mit Hilfe von Backdoor-Programmen oder Ähnlichem durchgeführt. Diese Backdoor-Programme werden in der Regel von Trojanern auf nicht ausreichend geschützten Rechnern installiert und versuchen selbstständig, weitere Rechner im Netzwerk zu infizieren, um so ein Botnetz aufzubauen. Je größer das Botnetz, desto wahrscheinlicher ist, dass der Angriff selbst gegen gut geschützte Systeme durchdringt. Die Steuerung des Angriffs erfolgt über IRC, HTTP oder mittels eines Peer-to-Peer-Netzes.

DDoS und Internet der Dinge

Mit zunehmender Bedeutung des Internets der Dinge werden für DDoS-Angriffe auch Geräte missbraucht, die auf den ersten Blick harmlos wirken: Internet-fähige Fernsehrekorder, Set-Top-Boxen, Fernseher, Überwachungskameras oder Uhren. Die Geräte werden oft mit Standard-Passwörtern ausgeliefert und ihre Firmware selten aktualisiert, was sie zu attraktiven Zielen für automatisierte Angriffe aus dem Internet macht. Einmal infiziert, können sie ähnlich wie Rechner eines Botnetzes orchestriert werden.

DDoS als Protestaktion

Als Form des Protestes sind DDoS-Attacken immer populärer geworden. Einfach zu bedienende Werkzeuge wie zum Beispiel die populäre Low Orbit Ion Cannon ermöglichen es nun auch nicht computerversierten Personen, den Betrieb fremder Computer, Websites und Dienste mit Denial-of-Service-Angriffen zu stören.

Befürworter dieser Form des Protestes argumentieren, dass bei Online-Demonstrationen die Protestierenden nur ihre eigenen Ressourcen verwenden und deren Aktionen somit weder das Tatbestandsmerkmal der Gewalt noch eine Drohung mit einem empfindlichen Übel aufweisen. Daher sei diese politische von der wirtschaftlich motivierten Form des DDoS zu unterscheiden.

In Deutschland ist bereits der Versuch der Störung als Computersabotage strafbar, siehe dazu Abschnitt Rechtliche Situation.

DDoS von Staaten

Auch Staaten nutzten DDoS-Attacken, um unliebsame Websites, zumindest vorübergehend, lahmzulegen. Die Volksrepublik China hat dazu die sogenannte Great Cannon of China erstellt und greift Websites an, die Tools anbieten, um die Great Firewall zu umgehen.

Beispiele

Im Folgenden werden acht bekannte Beispiele zu absichtlich herbeigeführten Serverüberlastungen aufgeführt.

• August 2008: Die Webseite des georgischen Präsidenten Micheil Saakaschwili ist nicht mehr erreichbar.
• Anfang Juli 2009: Südkoreanische und US-amerikanische Regierungsseiten, Shoppingportale und Nachrichtendienste sind nach Angriffen vorübergehend nicht mehr erreichbar. Die ferngesteuerten Zugriffe von bis zu 30.000 mit schädlicher Software infizierten PCs sollen an dem Angriff beteiligt gewesen sein.
• 6. bis 8. Dezember 2010: Als Reaktion auf Sperrungen von WikiLeaks-Konten bei der Postfinance wie auch bei den Zahlungsdiensten MasterCard, Visa, PayPal und Amazon wurden deren Websites angegriffen und – bis auf die Amazon-Site – zeitweise in die Knie gezwungen.
• 18. Mai 2012: Die Website der Stadt Frankfurt am Main wurde im Rahmen der Blockupy-Proteste durch Anonymous attackiert und war zeitweise nicht mehr erreichbar.
• ab September 2012: Angriffe auf amerikanische Banken
• 19. März 2013: Ein Streit zwischen der Plattform Spamhaus und vermutlich dem anonymen Hoster Cyberbunker führte zum derzeit größten bekannten DDoS-Angriff via DNS-Amplification/-Reflection, dem auf Grund geschickter PR durch Cloudflare, dem Website-Proxy von Spamhaus, kurzfristig nachgesagt wurde, er hätte „das Internet spürbar verlangsamt“. Bei etwa 300 Gigabit pro Sekunde anfragenden DNS-Server ist dies, im Vergleich zu Spitzen von 2,5 Terabit/s alleine im DE-CIX, unwahrscheinlich und wird vom Fachdienst Renesys lediglich als „lokaler Angriff“ eingeordnet.
• 21. Oktober 2016: Der Internetdienstleister Dyn wurde ab 7 Uhr, beginnend an der Ostküste der USA, Ziel einer DDoS-Attacke, die die Angebote namhafter Dyn-Kunden wie Twitter, Netflix, Spotify, Airbnb, Reddit und anderer teilweise außer Funktion setzte. Neu an dem Angriff, der in mehreren Wellen über den Tag erfolgte, war, dass er sich offenbar auf eine Infrastruktur aus ferngesteuerten Geräten stützte, die zum Internet der Dinge gehören.
• 28. Februar 2018: Der Online-Dienst GitHub wird gegen Mittag von einer neuen Form einer DDoS-Attacke, der Memcached Amplification Attack, getroffen. Dabei wurden pro Sekunde 1,35 Terabit an Daten an den Server geschickt. Nach 8 Minuten konnte der Angriff durch Eingreifen des Dienstleisters Akamai beendet werden.
• Im Rahmen des Russischen Überfalls auf die Ukraine 2022 kam es zunächst zu DDoS-Attacken auf die Ukraine, denen dann umgekehrt Angriffe auf russische Regierungseinrichtungen und Medien folgten, wobei private Hackergruppen aus aller Welt beteiligt sind.

Das Content Delivery Network Akamai stellte eine Steigerung der Angriffe vom vierten Quartal 2013 zum ersten Quartal 2014 um 39 % fest, zum Vorjahresquartal sind es 47 %. Der Sicherheitsspezialist Imperva berichtet, dass ein Drittel aller Netzwerk-DDoS-Ereignisse ein Volumen von mehr als 10 Gbit/s haben. „Diese Angriffe werden von Jahr zu Jahr aggressiver und umgehen DDoS-Schutzmaßnahmen.“ Zweck solcher Angriffe sind meist Erpressung, Schädigung eines Konkurrenten oder Infiltration des Zielsystems. Es gibt über Stunden gehende Angriffe mit 180 Gbit/s, die selbst Providernetze überfordern. Manche Angreifer geben sich als Suchmaschinen-Bots aus. Mehr als ein Viertel der angreifenden Bot-Netze befinden sich in China, Indien und dem Irak.

Herkömmliche Überlastungen

Führt der sprunghafte Anstieg von Anfragen an eine bisher nur gering frequentierte Webseite aufgrund der Berichterstattung in einem publikumswirksamen Medium zu deren Überlastung und damit zur Dienstverweigerung, wird das bei dortigen Lesern im Netzjargon auch „Slashdot-Effekt“ genannt und gelegentlich scherzhaft mit einem DDoS-Angriff verglichen. Ein weiteres bekanntes Beispiel dafür im deutschsprachigen Raum ist die IT-Nachrichtenseite heise online und der dort gelegentlich auftretende „Heise-Effekt“. Außerdem kann es bei Tweets populärer Nutzer des Netzwerks Twitter und Retweets ihrer Follower zu serverseitigen Ausfällen kommen.

Gegenmaßnahmen

Um Überlastungen von kritischer IT-Infrastruktur zu verhindern oder solche zu begrenzen, wurden mit der Zeit einige Gegenmaßnahmen entwickelt:

• Eine generelle Schutzmaßnahme ist die Wahl von sicheren Kennwörtern für Router, Netzwerke und vernetzte Geräte im Internet der Dinge.
• Es wird empfohlen, die UPnP-Funktion bei Routern zu deaktivieren und unbenutzte Dienste zu sperren, um zu verhindern, dass die Geräte in einem lokalen Netzwerk missbraucht werden können.
• Bei kleineren Überlastungen, die nur von einem oder wenigen Rechnern/Absendern verursacht werden, kann eine Dienstverweigerung mit Hilfe von einfachen Sperrlisten (i. d. R. eine Liste von Absenderadressen) vollzogen werden. Diese Sperrlisten werden von einer Firewall ausgeführt: Sie verwirft dabei Datenpakete von IP-Adressen aus dieser Sperrliste (oder leitet sie um). Oft kann eine Firewall auch simple Angriffe automatisch erkennen und diese Sperrlisten dynamisch erzeugen, zum Beispiel durch Rate Limiting von TCP-SYN- und ICMP-Paketen. Bei Rate Limiting wird jedoch nicht zwischen erwünschten und schädlichen Anfragen unterschieden.
• Der Einsatz von SYN-Cookies mindert die Auswirkungen eines SYN-Flooding-Angriffs.
• Analyse- und Filtermaßnahmen können sowohl auf dem betroffenen Rechner als auch auf dem Grenzrouter des Providers eingerichtet werden. Letzteres ist insbesondere die effektivere Variante bei Überlastungen des Internetzugangs.
• Außerdem sollten Grenzrouter ungültige Absenderadressen nach RFC 2267 filtern um DoS-Angriffe zu verhindern, die versuchen, via IP-Spoofing die Sperrlisten zu umgehen.
• Falls dem Angreifer nur die IP-Adresse des betroffenen Rechners bekannt ist, besteht zudem die Möglichkeit, diese zu ändern (beim PC zu Hause würde in der Regel der Neustart des Routers reichen). Erfolgt jedoch ein DoS-Angriff über einen öffentlichen DNS-Hostname und nicht über die IP-Adresse allein, so hilft diese Maßnahme nur kurzfristig.
• Bereits bei der Wahl des Providers sollte berücksichtigt werden, ob dieser explizit einen Grundschutz gegen DDoS-Angriffe anbietet. Der Grundschutz ist eine Kombination aus mehrfachen Internet-Anbindungen im zwei- bis dreistelligen Gbit/s-Bereich und spezialisierter Hardware zur Datenstromanalyse und Abwehr von Angriffen auf Anwendungsebene.
• Eine weitere mögliche – in der Regel aber kostenaufwendigere – Gegenmaßnahme gegen Überlastungen ist die sogenannte Serverlastverteilung. Dabei werden die bereitgestellten Dienste mit der Hilfe von verschiedenen Virtualisierungstechniken auf mehr als einen physischen Rechner verteilt.
• Da DNS-Amplification-Angriffe in der Vergangenheit bereits Angriffsvolumen von mehr als 200 bis 300 GBit/s erreicht haben, ist als einzig dauerhafte Möglichkeit die Nutzung eines Filter-Services sinnvoll. Diese werden von mehreren kommerziellen Anbietern offeriert, die dabei notwendigerweise über noch stärkere Anbindungen bis in den Terabit-Bereich verfügen müssen. Selbst größte Angriffe können so ohne Störung des eigenen Rechenzentrums gefahrlos bewältigt werden. Die Dienste unterscheiden sich in Qualität und Größe der abfangbaren Angriffe. Jedoch ist die Datenschutz-Situation zu beachten. So leiten viele US-Anbieter die Daten durch die USA oder das Vereinigte Königreich, was hinsichtlich der Auftragsdatenverarbeitung nach BDSG nicht erlaubt ist.

Rechtliche Situation

• In Deutschland ist die Beteiligung an DoS-Attacken als Computersabotage nach § 303b Abs. 1 StGB mit bis zu drei Jahren Freiheitsstrafe oder mit Geldstrafe bedroht, wenn die Dateneingabe oder -übermittlung in der Absicht erfolgt, einem anderen Nachteile zuzufügen, und dadurch eine Datenverarbeitung, die für einen anderen von wesentlicher Bedeutung ist, erheblich gestört wird. Gemäß § 303b Abs. 3 StGB ist auch der Versuch strafbar. Daneben ist ferner auch die Vorbereitung einer Straftat nach § 303b Abs. 1 StGB selbst strafbar, § 303b Abs. 5 StGB i. V. m. § 202c StGB. Hierunter fällt insbesondere die Herstellung und Verbreitung von Computerprogrammen für DoS-Attacken. Außerdem kann der Geschädigte Schadenersatz fordern. Im Verhältnis zwischen Zugangsanbieter und Reseller liegt das Vertragsrisiko nach Ansicht des Amtsgerichts Gelnhausen regelmäßig bei dem Reseller, so dass er jenem gegenüber auch dann zahlungspflichtig ist, wenn die Leitung durch eine DDoS-Attacke gestört wird. Die Bundesregierung ließ die Frage der generellen Strafbarkeit im Rahmen einer Online-Demonstration in einer Antwort auf eine Kleine Anfrage offen: „Ob eine DDoS-Attacke eine Straftat im Sinne des § 303b StGB (Computersabotage) darstellt, obliegt der Prüfung im Einzelfall durch die zuständigen Strafverfolgungsbehörden und Gerichte. Allgemeine Vorschriften zur Einschätzung gibt es bei Bundesbehörden nicht.“
• In Österreich können DoS- bzw. DDoS-Attacken die strafrechtlichen Delikte nach § 126a StGB (Datenbeschädigung) und § 126b StGB (Störung der Funktionsfähigkeit eines Computersystems) erfüllen. Der Missbrauch von Computerprogrammen nach § 126c StGB ist als Vorbereitungshandlung zu diesen Delikten zu sehen und selbst unter Strafe gestellt.
• Im Vereinigten Königreich droht sogar für das bloße Herunterladen der für die Angriffe genutzten Software LOIC eine Freiheitsstrafe von zwei Jahren.
• In der Schweiz ist DoS als das Unbrauchbarmachen von Daten und Datenbeschädigung nach Art. 144^bis StGB strafbar und kann mit einer Geldstrafe oder einer Freiheitsstrafe bis zu drei Jahren, im Qualifikationsfall (großer Schaden) mit einer Freiheitsstrafe von einem Jahr bis zu fünf Jahren geahndet werden.

Häufigkeit

Angriffe mit breiten Auswirkungen haben sich zwischen 2015 und 2016 nahezu verdoppelt. Vor allem unsichere IoT-Geräte stellen eine zunehmende Gefahr dar. Ein Mirai-Ableger sorgte 2016 für eine Großstörung im Netz der Deutschen Telekom. Im selben Jahr gab es breit angelegte Attacken auf die Webseiten der Kandidaten im US-Präsidentschaftswahlkampf sowie einen Angriff auf den DNS-Dienstleister Dyn, durch den ein Wochenende lang unter anderem Twitter, Netflix und Spotify nicht erreichbar waren.

Das World Wide Web Consortium erfuhr vom 28. Februar bis 2. März 2022 schwere Störungen durch wiederholte DDoS-Attacken, wobei die Zuordnung zum Angriff auf die Ukraine nicht eindeutig dokumentiert ist.

Die zunehmende Vernetzung von immer mehr Geräten stellt neue Herausforderungen an die IT-Sicherheit. Das Prinzip „Security by Design“, wonach IT-Sicherheit bei der Soft- und Hardwareentwicklung vom Anfang an berücksichtigt wird, kann hier Abhilfe schaffen. Auch die Installation von Sicherheitsupdates, um Sicherheitslücken rechtzeitig zu schließen, ist eine wichtige Komponente.

Siehe auch

• Attacks of Self-Denial
• Online-Demonstration
• Slowloris

Literatur

• Johannes Öhlböck, Balazs Esztegar: Rechtliche Qualifikation von Denial of Service Attacken. In: Journal für Strafrecht. Bd. 126, Nr. 4, 2011, , S. 126–133

Weblinks

• Darstellung aktueller weltweiter DDoS-Attacken bis Mai 2021 in Form einer Karte
• Eine Liste freier deutschsprachiger Dokumente zum Thema
• Ausführliche Beschreibung des Denial of Service (Stand: 5. Juni 2005)
• Rechtliche Einschätzung von Denial of Service Attacken nach deutschem Recht durch Jens Ferner,
• DoS- und DDoS-Attacken – Informationen des Bundesamtes für Sicherheit in der Informationstechnik