利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

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ModSecurity原本是Apache上的一款开源WAF模块，可以有效的增强Web安全性。目前已经支持Nginx和IIS，配合Nginx的灵活和高效可以打造成生产级的WAF，是保护和审核Web安全的利器。
! w7 B: S$ `: E2 `- W9 K
: L" l# |0 E. q! [/ X- d- ^
% a+ q8 a) [0 d) F9 s在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

! A( h/ S  r$ r& B- ~3 v' s, q
什么是ModSecurity
2 R7 i& K9 i# ?8 @( m2 x+ R4 N8 s5 ^ModSecurity是一个入侵侦测与防护引擎，它主要是用于Web应用程序，所以也被称为Web应用程序防火墙(WAF)。它可以作为Web服务器的模块或是单独的应用程序来运作。ModSecurity的功能是增强Web Application 的安全性和保护Web application以避免遭受来自已知与未知的攻击。
( p7 y* D% S0 ^. C4 w$ Y9 c
+ n- T9 e5 j& c0 x
) L0 T3 a: N. K# Y0 t! B" Z$ ZModSecurity计划是从2002年开始，后来由Breach Security Inc.收购，但Breach Security Inc.允诺ModSecurity仍旧为Open Source，并开放源代码给大家使用。最新版的ModSecurity开始支持核心规则集(Core Rule Set)，CRS可用于定义旨在保护Web应用免受0day及其它安全攻击的规则。
: E3 X" W! q2 K" Z0 B) h. W
; j  }( {1 K- w) f
ModSecurity还包含了其他一些特性，如并行文本匹配、Geo IP解析和信用卡号检测等，同时还支持内容注入、自动化的规则更新和脚本等内容。此外，它还提供了一个面向Lua语言的新的API，为开发者提供一个脚本平台以实现用于保护Web应用的复杂逻辑。

6 ~  |( x" @  A3 \
官网： https://www.modsecurity.org/
1 ]( [& A4 M1 P  f# P

( b9 O, S* @4 p6 ~8 j什么是OWASP CRS
OWASP是一个安全社区，开发和维护着一套免费的应用程序保护规则，这就是所谓OWASP的ModSecurity的核心规则集(即CRS)。ModSecurity之所以强大就在于OWASP提供的规则，我们可以根据自己的需求选择不同的规则，也可以通过ModSecurity手工创建安全过滤器、定义攻击并实现主动的安全输入验证。

3 Q0 x3 k4 k0 z
: w+ b# b7 F$ Y# @0 sModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
1 [# e2 }4 x9 q
6 L- y3 {) [5 F  ~0 Q0 }0 c
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

6 ]* D( N0 w2 \: L
1 t# O9 m1 b7 Y  {: eHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


* x% U0 \, T3 gCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。

1 X) V6 {6 D3 F
Automation Detection(自动化检测)
* y( S* `' r2 L8 T4 b+ F& U" a% D检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


1 T. w" h1 Q1 s7 O9 z" ?2 bIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
7 b$ h4 \; Z0 |* N  N& L+ }
. ?) T6 F% {' u1 @) p- [  P" L
) d) e" n# d5 I6 S  BTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
$ `" f: f8 P8 d2 \4 `检测访问木马。


Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
检测应用程序的错误配置警报。

! @; n9 \1 f; ]" O: J7 Y% s
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
+ n: w( l* ~3 C3 y2 ~7 C检测伪装服务器发送错误消息。


, E) j9 i3 R) E7 [) h4 f安装ModSecurity
. |# S7 l7 N& z3 e& N软件基础环境准备
* W% u7 ]9 ~, \8 A3 J& |5 D" f5 X下载对应软件包
$ cd /root
- W8 w& J9 t- U- ^$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
安装Nginx和ModSecurity依赖包
# L2 W' F  B$ J0 x: K% R* D% yCentos/RHEL
& }& y0 A! N  r4 d
3 K9 f4 \4 s4 X- G( z( t2 o+ s
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

7 O& H2 |* l$ w( v8 X9 ]9 q8 H" Y6 Q
$ apt-get install libreadline-dev libncurses5-dev libssl-dev perl make build-essential git  libpcre3 libpcre3-dev libtool autoconf apache2-dev libxml2 libxml2-dev libcurl4-openssl-dev g++ flex bison curl doxygen libyajl-dev libgeoip-dev dh-autoreconf libpcre++-dev
编译安装ModSecurity
Nginx加载ModSecurity模块有两种方式:一种是编译为Nginx静态模块，一种是通过ModSecurity-Nginx Connector加载动态模块。

7 |1 Y4 j! @/ p
方法一：编译为Nginx静态模块
# P- i# }  f4 v( R3 P# P. N

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
- D7 T, V2 u3 r$ cd modsecurity-2.9.1/
9 c/ [& x- M$ \$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
% B% E# \6 j: l! L% ^- C$ X6 b# M$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
9 T5 Z: j% \- A) u( I7 B- g# L, D5 _$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

' ]; m, j8 b3 W! E  _; s, _
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
# x. D5 j  w- ~0 y: j1 C  ?$ cd /root
9 v5 N4 q) g" a9 m/ {$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
9 i( w+ g/ N& p% P  _7 d7 b$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
+ \; D8 I0 D, g2 S8 `$ make
$ make install
, o* ~3 N7 [$ P' P, {6 S6 yLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

( X5 I3 V# L6 `/ W% T
! P! X, t0 S/ Q! ^5 z: P- G$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ F, G: f4 A! h- w& Z+ ?: Tlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
; D! ~. M2 _% ~使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
9 k. X# y' k) L8 Z' Z' w$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
: v' Z" r8 ^% f$ make && make install
添加OWASP规则
ModSecurity倾向于过滤和阻止Web危险，之所以强大就在于规则。OWASP提供的规则是社区志愿者维护的被称为核心规则CRS,规则可靠强大，当然也可以自定义规则来满足各种需求。
3 g; v2 v7 T4 B" F; q% G

下载OWASP规则并生成配置文件
9 I& a# S% P# T6 E$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
" f9 N- E9 p3 I. e$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
" A/ x. b- s8 K* e9 P! ]配置OWASP规则
5 h) g4 N9 e: p编辑crs-setup.conf文件
$ `- ^9 @- G1 |
4 M0 _, \* T2 c9 C, C
4 v* U) |7 u; ^, ]- ?, M0 T! Y$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
& w' \9 N5 G3 E+ n5 z6 m) h$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
4 U' O& U/ r, ]& E' C$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
默认ModSecurity不会阻挡恶意连接，只会记录在Log里。修改SecDefaultAction选项，默认开启阻挡。
% B1 T; s- c. V$ s! t5 s

% j) e) ?- f0 o: R! W% Y4 _启用ModSecurity模块和CRS规则
2 v* C9 G: R7 J9 P' o复制ModSecurity源码目录下的modsecurity.conf-recommended和unicode.mapping到Nginx的conf目录下，并将modsecurity.conf-recommended重新命名为modsecurity.conf。
4 f9 o) r- r% k1 _$ E* m- n. P' a
, r: O- \% a. C; G1 B+ `" C3 g
modsecurity.conf-recommended是ModSecurity工作的主配置文件。默认情况下，它带有.recommended扩展名。要初始化ModSecurity，我们就要重命名此文件。


- [: ]: T- C1 d& i9 E5 @  A' S6 `* t$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
将SecRuleEngine设置为On，默认值为DetectOnly即为观察模式，建议大家在安装时先默认使用这个模式，规则测试完成后在设置为On，避免出现对网站、服务器某些不可知的影响。
) U' F  B, t( K  J+ p( y; b

9 e3 `8 z8 \2 r" |! K$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

3 q2 T& V# Y- X. D* X$ X- h
' c8 C! O- j; B1 @# M+ `/ C- d! z1.SecRuleEngine：是否接受来自ModSecurity-CRS目录下的所有规则的安全规则引擎。因此，我们可以根据需求设置不同的规则。要设置不同的规则有以下几种。SecRuleEngine On：将在服务器上激活ModSecurity防火墙，它会检测并阻止该服务器上的任何恶意攻击。SecRuleEngine Detection Only：如果设置这个规则它只会检测到所有的攻击，并根据攻击产生错误，但它不会在服务器上阻止任何东西。SecRuleEngine Off:这将在服务器上上停用ModSecurity的防火墙。

: Y3 p8 y* {4 P2 W) @
# J6 m0 T% {9 p/ G2.SecRequestBodyAccess：它会告诉ModSecurity是否会检查请求，它起着非常重要的作用。它只有两个参数ON或OFF。
/ c2 U$ P- ?7 X& n, p
  t8 R" p) a. M) E, z; k$ K% ^" c
- H) T; X  U" T& A9 `/ H/ |/ V3.SecResponseBodyAccess：如果此参数设置为ON，然后ModeSecurity可以分析服务器响应，并做适当处理。它也有只有两个参数ON和Off，我们可以根据求要进行设置。

+ T# c" L, m/ O: L/ v  U
4 t0 ]4 {8 q/ x: D% c, Z$ L4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


在 owasp-modsecurity-crs/rules 下有很多定义好的规则，将需要启用的规则用Include指令添加进来就可以了。
. w8 R/ |7 L0 X4 c" y/ V; M

3.x版本CRS
" o% c7 L# q7 u" o, k& ~. ~$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
8 Y8 @/ V) Y; {1 r- i$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
. q5 ]% N. D; Z0 Z& W: d6 Z1 k$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
为了保持modsecurity.conf简洁，这里新建一个modsec_includes.conf文件,内容为需要启用的规则。
$ p0 D; x% v& }

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

4 ^  i, N5 [2 _/ B6 |3 Q

[Bash shell] 纯文本查看 复制代码

include modsecurity.conf
include owasp-modsecurity-crs/crs-setup.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-901-INITIALIZATION.conf
Include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-903.9002-WORDPRESS-EXCLUSION-RULES.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-905-COMMON-EXCEPTIONS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-910-IP-REPUTATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-911-METHOD-ENFORCEMENT.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-912-DOS-PROTECTION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-913-SCANNER-DETECTION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-920-PROTOCOL-ENFORCEMENT.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-921-PROTOCOL-ATTACK.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-930-APPLICATION-ATTACK-LFI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-931-APPLICATION-ATTACK-RFI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-932-APPLICATION-ATTACK-RCE.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-933-APPLICATION-ATTACK-PHP.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-941-APPLICATION-ATTACK-XSS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-942-APPLICATION-ATTACK-SQLI.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-943-APPLICATION-ATTACK-SESSION-FIXATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/REQUEST-949-BLOCKING-EVALUATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-950-DATA-LEAKAGES.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-951-DATA-LEAKAGES-SQL.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-952-DATA-LEAKAGES-JAVA.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-953-DATA-LEAKAGES-PHP.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-954-DATA-LEAKAGES-IIS.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-959-BLOCKING-EVALUATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-980-CORRELATION.conf
include owasp-modsecurity-crs/rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf

( y3 Z& h! f5 n! _# \6 ?' V! o
- ~4 I5 o% F3 T注：考虑到可能对主机性能上的损耗，可以根据实际需求加入对应的漏洞的防护规则即可。
) \! P  h, V+ y: m: M
# r1 _, N8 k; d: C7 Q
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
# I+ O4 Q9 C8 x8 R: S. k使用静态模块加载的配置方法
% v- w" n4 L4 Y; m! r4 `  W  H在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

8 o4 W8 V) y2 K; z# X
ModSecurityEnabled on;
" r/ n+ Y- A  {% AModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

2 t8 J! T' n8 \1 l
server {
( t% w6 s# h/ k  {, `  listen       80;
  server_name  example.com;
5 V7 }) C4 ?  |( u# N5 r( s
4 W, B2 H0 D$ M  P
  location / {
7 F; C- ?, m& N" [$ O    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
  _- s8 ~6 Z0 Z  m1 }0 R& R    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
3 Z; Y& m! T9 b9 y1 F, E" {}
4 v5 X, Y$ l4 g7 i2 y. ?% d使用动态模块加载的配置方法
在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
! T" R6 q5 M3 v" Z4 C. S9 c

' q6 _" x2 E: E4 x  Xmodsecurity on;
) n' |" V5 ]) O8 tmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


8 Q* x7 K& O$ L8 {/ @$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
& y9 l+ e$ r, ^6 k" N
- g3 I! ?% @8 _; R  P1 H
server {
  listen  80;
# _1 D1 d( i- p* [& O9 _7 i2 M  server_name localhost mike.hi-linux.com;
0 {$ B. s  O1 G1 h  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {


. {8 C/ I* ?. v. D5 }  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
! k+ n' m, A7 I" e  root   html;
; B$ c/ ^" f. ^& v+ e# |  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
! m- \* M$ [/ j, o6 ^$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
% X; I. j7 e# n2 \3 Nnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
* E* R5 U% t1 m) |/ t$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
5 e6 W% Q! j5 m0 {4 q  q/ I* Z2 ?$ M
8 a6 D# @  Z3 A  j8 F

测试Modsecurity

ModSecurity现在已经成功配置了OWASP的规则。现在我们将测试对一些最常见的Web应用攻击。来测试ModSecurity是否挡住了攻击。这里我们启用了XSS和SQL注入的过滤规则，下面的例子中不正常的请求会直接返回403。

在浏览器中访问默认首页，会看到Nginx默认的欢迎页：

[/url]

这时我们在网址后面自己加上正常参数，例如： 。同样会看到Nginx默认的欢迎页：

[url=http://img.colabug.com/2017/06/842f48f203c6c2cd30144f29b57af97a.png]

接下来，我们在前面正常参数的基础上再加上  ,整个请求变成：

[/url]

就会看到Nginx返回403 Forbidden的信息了，说明Modsecurity成功拦截了此请求。再来看一个的例子，同样会被Modsecurity拦截。

[url=http://img.colabug.com/2017/06/246ce28e95310a32f791893d4f5c55ca.png]

查看Modsecurity日志

[url=http://img.colabug.com/2017/06/ae44dcb58b8a4a0ea761317e398b3101.png][/url]

所有命中规则的外部攻击均会存在modsec_audit.log,用户可以对这个文件中记录进行审计。Log文件位置在modsecurity.conf中SecAuditLog选项配置，Linux默认在 /var/log/modsec_audit.log 。

$ cat /usr/local/nginx/conf/modsecurity.confSecAuditLog /var/log/modsec_audit.log

Modsecurity主要是规则验证(验证已知漏洞)，Nginx下还有另一个功能强大的WAF模块Naxsi。Naxsi最大特点是可以设置学习模式，抓取您的网站产生必要的白名单，以避免误报！Naxsi不依赖于预先定义的签名，Naxsi能够战胜更多复杂/未知/混淆的攻击模式。

, g+ H/ O: f9 @