深入了解速率限制 (Rate Limit) ⏱️
速率限制是一種控制機制，用於限制一個用戶、一個 IP 位址、或一個實體在特定時間內，可以向伺服器或服務發送請求的數量。
簡單來說，它設定了一個「使用頻率上限」。
為什麼需要速率限制？🤔
速率限制是為了保護你的服務免受多種威脅，並確保穩定性：- 防止 DDoS (分散式阻斷服務) 攻擊 💥： 雖然不是所有 DDoS 都能被速率限制完全擋住，但對於應用層 DDoS 攻擊（如 HTTP Flood），限制每個 IP 的請求頻率能有效減輕攻擊影響。攻擊者想透過大量看似正常的請求來壓垮伺服器，但速率限制會擋住他們的惡意「洪水」。
- 防範暴力破解攻擊 (Brute-force Attacks) 🔒： 駭客嘗試猜測密碼時，會發送大量登入請求。速率限制可以阻止單一 IP 在短時間內進行無數次嘗試，大大增加暴力破解的難度。
- 阻擋惡意爬蟲 (Web Scrapers) 🤖： 惡意的自動化爬蟲程式會快速、大量地抓取網站內容，可能導致伺服器負載過高、內容被不當利用。速率限制能有效阻擋這種行為。
- 防止資源濫用或過載 📈： 即使是無意的，單個用戶或應用程式的程式錯誤也可能導致它發出過多的請求，耗盡伺服器資源（如 CPU、記憶體、資料庫連線），影響其他正常用戶。速率限制能保護你的基礎設施。
- 控制 API 服務的合理使用 🔑： 對於提供給外部合作夥伴或第三方開發者的 API 服務，速率限制非常常見。它可以確保公平使用，防止單個用戶消耗所有資源，並可能作為商業模式的一部分（例如，基本套餐有限制，高級套餐有更高限制）。
速率限制的常見判斷依據 📊
速率限制可以根據多種「身份」來判斷請求量：
- 來源 IP 位址 (Source IP Address)：最常見的依據。計算來自某個 IP 的所有請求。
- 用戶 ID 或會話 ID (User ID / Session ID)：要求用戶登入後，基於他們的身份來限制。這比 IP 更精確，能解決共享 IP 的問題。
- API 金鑰 (API Key) 或令牌 (Token)：對於 API 服務，基於每個金鑰的請求量。
- Cookie：在用戶瀏覽器中設定的唯一識別碼。
- Header 資訊：基於請求中的特定 Header 字段，例如
User-Agent。
速率限制的關鍵參數 📏
設定速率限制需要定義兩個核心參數：
- 時間窗口 (Time Window) ⏳： 指定計算請求量的時間範圍。例如，「每分鐘」、「每五分鐘」、「每小時」。
- 請求閾值 (Request Threshold) 🔢： 在指定的時間窗口內，允許的最大請求數量。例如，「1000 次」、「500 次」。
例子：「每分鐘 100 次請求」表示在任意 60 秒內，如果來自同一個被限制實體的請求超過 100 次，就會觸發阻擋。
觸發限制後的常見動作 🛑
當請求達到或超過閾值時，服務會採取行動：
- 阻擋 (Block / Deny) 🚫： 直接拒絕超過限制的請求，不將其轉發給後端服務器。通常會回傳 HTTP 403 Forbidden 或 429 Too Many Requests 錯誤碼給客戶端。
- 限速 (Throttle) 🐌： 不完全阻擋，而是延遲處理請求，或只處理部分請求。這通常用於 API 服務，確保服務降級而非完全中斷。
- 計數 (Count) 🔢： 允許請求通過，但僅僅計數。這是一種「監控模式」，用於在正式實施阻擋前，先觀察如果實施該規則會影響多少流量，以避免誤判。我們在 Cloud Armor XFF Rate Limit 項目中談到了這個。
- 發出警報 (Alert) 🚨： 通知管理員有異常流量模式發生，以便人工介入或進一步調查。
速率限制的實作位置 🌐
速率限制可以在網路架構的不同層次實施：
- 邊緣網路 (Edge Network) / CDN： 例如 Cloudflare、Akamai、AWS CloudFront。在流量到達你的資料中心之前就進行阻擋。
- 負載平衡器 (Load Balancer)： 例如 Nginx、HAProxy、AWS ALB、GCP Load Balancing。在流量到達後端伺服器之前進行限制。
- Web 應用程式防火牆 (WAF)： 例如 AWS WAF、GCP Cloud Armor。可以進行更智能的應用層速率限制。
- API Gateway： 專門管理 API 流量的閘道，通常內建強大的速率限制功能。
- 應用程式本身： 在後端應用程式程式碼中實現速率限制邏輯。
Cloud Armor XFF Rate Limit (基於 XFF 的速率限制) 🛡️📈
- Cloud Armor: Google Cloud Platform (GCP) 的 DDoS 防護與 Web 應用程式防火牆 (WAF) 服務。
- X-Forwarded-For (XFF): 一個 HTTP 請求標頭，用於傳遞原始客戶端 IP 位址，即便請求經過了代理或負載平衡器。
- Rate Limit (速率限制): 一種安全機制，用於限制來自特定來源在特定時間內的請求數量。
什麼是 Cloud Armor XFF Rate Limit？
Cloud Armor XFF Rate Limit 指的是 Cloud Armor 服務所提供的一種進階速率限制功能，它能夠基於 HTTP 請求中的 X-Forwarded-For 標頭所指示的「原始客戶端 IP 位址」來實施流量限制。
為何需要基於 XFF 的速率限制？ 🤔
如果你沒有使用 XFF 標頭來識別真實的客戶端 IP，那麼 Cloud Armor（或任何其他位於負載平衡器/代理之後的 WAF）就只會看到負載平衡器或代理伺服器的 IP 位址。
這樣會導致嚴重的問題：
- 誤判與誤擋問題 🚫: 如果一個負載平衡器後有多個客戶端，當其中一個惡意客戶端發出大量請求，Cloud Armor 如果只看負載平衡器的 IP，可能會把所有通過該負載平衡器的合法用戶都阻擋掉，造成服務中斷，影響範圍過大。
- 無法有效防禦應用層 DDoS/暴力破解 🤯: 惡意行為者可以很容易地通過一個負載平衡器發送大量請求，但如果 Cloud Armor 看到的都是同一個負載平衡器 IP，它就無法區分哪個是發出惡意請求的真實來源。
- 無效的監控和分析 📊: 日誌會顯示大量來自負載平衡器的請求，而不是真實客戶端的請求，這使得監控、審計和安全分析變得困難且不準確。
因此，基於 XFF 的速率限制就是為了解決這些問題，確保 Cloud Armor 能夠精確地識別出發出惡意流量的「真實元兇」。
Cloud Armor XFF Rate Limit 如何運作？ 🔄
- 客戶端發送請求。
- 請求經過負載平衡器 (例如 Google Cloud Load Balancing)： 這個負載平衡器會檢測或生成
X-Forwarded-For標頭，並將原始客戶端 IP 放在這個標頭的最左邊。 - 請求到達 Cloud Armor:
- Cloud Armor 配置了一個速率限制規則，並被指示要檢查
X-Forwarded-For標頭。 - Cloud Armor 會讀取
X-Forwarded-For標頭中最左邊的 IP 位址（被視為真實客戶端 IP）。 - Cloud Armor 會基於這個真實的客戶端 IP，在設定的時間窗口內，計算該 IP 發出的請求數量。
- Cloud Armor 配置了一個速率限制規則，並被指示要檢查
- 閾值判斷與動作執行 🚨:
- 如果該真實客戶端 IP 的請求數量在設定的時間窗口 (e.g., 5 分鐘) 內超過了設定的請求閾值 (e.g., 10,000 條)。
- Cloud Armor 就會根據規則設定的動作 (Action)（通常是
BLOCK），阻擋來自該真實 IP 的後續請求。 - 它還可以設定回傳特定的 錯誤碼 (e.g., 403 Forbidden) 給該客戶端。
Cloud Armor XFF Rate Limit 的重要性與優勢 🌟
- 精準防禦 🎯: 能夠針對單一惡意客戶端 IP 實施速率限制，而不會誤傷其他通過相同負載平衡器的合法用戶。這對於防範應用程式層 DDoS、暴力破解登入、惡意爬蟲等攻擊至關重要。
- 提高可用性 ⬆️: 有效阻擋惡意流量，保護後端服務器不會因過載而崩潰，確保合法用戶的服務可用性。
- 優化資源使用 💡: 阻止大量無效請求到達後端應用程式，節省伺服器處理資源和頻寬。
- 更準確的日誌和監控 📊: 日誌和監控數據將反映真實的惡意來源，而非負載平衡器的 IP，便於安全分析和事件響應。
潛在的風險與考量 ⚠️
儘管 XFF Rate Limit 非常有用，但仍需考慮我們之前討論過 XFF 標頭的潛在風險：
- XFF 偽造： 如果攻擊者能夠繞過最前端受信任的負載平衡器/代理，直接向你的應用程式發送請求，並偽造 XFF 標頭，那麼基於 XFF 的速率限制可能會被規避。這強調了確保你的網路架構中，只有受信任的代理才能直接向後端發送請求，並且這些代理必須正確地處理 XFF 標頭。
- Shared IP (共享 IP) 問題： 如果多個合法用戶共享同一個出口 IP (例如在大型辦公室、學校或使用了某些 ISP)，那麼其中一個用戶的惡意行為可能會導致整個共享 IP 被限速或阻擋，影響其他合法用戶。這需要仔細調校閾值。
總結來說，Cloud Armor XFF Rate Limit 是一個強大的工具，它讓 WAF 能夠在多層代理的複雜網路環境中，仍然精準地識別和限制來自真實客戶端的惡意流量，對於提升 Web 應用程式的安全性和可用性至關重要。
