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。
6 M" x# I- e  q$ A$ }
$ @7 j6 V5 T2 D& v) }, |1 \! d9 C
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

* u* ?2 s! E* }! l
$ o7 N* p+ V: ^5 Q1 y" f什么是ModSecurity
; o" ?( n* p- ]' f1 e- {/ ~$ J: \3 fModSecurity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。


# d! ^* e# F- z$ _8 [ModSecurity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。
( U3 J* g$ ^  P- P2 m$ p7 x

2 [7 m/ Z6 n* RModSecurity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。


/ q8 N+ k( T$ N8 X官网： https://www.modsecurity.org/
. u1 T0 a1 _! @6 D0 x* J+ y
# s( S6 F/ N' |0 e& X1 e$ M  H
7 G6 o3 T* J, {2 C什么是OWASP CRS
) ?5 x( T0 ^8 |& V0 M" y# jOWASP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。
2 N8 e5 z% C& |' F( M

1 U( z- G! E* i, l* O3 ]ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

3 w) C( x5 u+ _5 s
3 f0 t& Z9 I: j# @4 nHTTP 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。
& V7 F: r+ L) Y8 R/ d' P7 H' {5 Q
0 {% N. ~0 t! l* s) `3 c
4 X" f# K% f4 k1 I' g+ e: NHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
/ G1 X& ?7 _5 T1 r; F% H. t( p. y防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
* N2 F! x1 N  m* X$ ]

Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
/ ^" ^' g: F6 i5 L: v( K检测常见的Web应用程序的安全攻击。
  L+ @% ^7 U" G  ~) b

8 E, n8 z: F$ t, d+ sAutomation Detection(自动化检测)
% y$ [( f  p+ n  b8 f6 I检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
+ o8 C, b4 S9 w" w, A
' ~. Z4 }& k) G! _' Z$ u
1 |: Y0 T$ X6 b' j. f5 d9 \- aIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
' }* P" \" H1 b& ]1 e检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
9 W% J' D! `2 A. Q
; ]  z( ~! j0 F1 J. K' G/ @5 V
Trojan Protection(木马防护)
* ?+ d5 x% i) j: d6 ~. @检测访问木马。

* A6 N, q. d* Y0 ?
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 T  e( Y  @% T: g( Z1 q( p4 ]9 H" ~检测应用程序的错误配置警报。
+ k. R  K' m7 I) N9 u
: u$ l! w/ w( Z5 c- b
' C+ k  I8 Q: X+ M- d8 d6 PError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

/ U6 U, X5 t8 ^1 p$ I1 j: k' Q
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
, h- I" s* [, F/ m, w$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
. ~: c! d4 ?8 E; L$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ E1 n; G. J/ \- c2 p$ P5 i安装Nginx和ModSecurity依赖包
3 P* l+ G* {1 ^. J8 ~# zCentos/RHEL

) G" I& t6 L6 y" `
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

! b; c) ^9 a' J; c( ?5 [, X
$ 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。
) ]+ a$ z/ {1 A+ p
  g( I1 y9 F; H
方法一：编译为Nginx静态模块
2 z2 y2 b& L( E% k

# I' }9 t$ |. e- i  g3 Q' b编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
: T) }3 c: G0 p  d2 G, e6 D$ ./autogen.sh
5 y* `% q7 z1 J# y$ j+ w$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
) n4 E" o% E6 ~' h" Z( U$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ M3 B) l$ C8 ^% b5 B, S$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
( F. O. \# J( J$ X$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
! o" ?) H% o' y1 F/ P! `/ Q; a9 z$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

& Q' k' I6 t4 @) Z: H
) ]& M" N' G+ J5 T1 }编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
+ j: Y! Q  L( @) N% _7 y$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
6 |! u9 c! c! \# t' q% _$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
# R; w- }9 F# s( r2 D4 `" y$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


( F. J3 A5 e/ X" c' Z1 L7 x2 R$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.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
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
0 k" V' ]& Q4 S% {0 h/ z$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ T( O9 r! d0 H7 x9 ^5 q$ make && make install
& T4 E  k* j. |6 ?添加OWASP规则
, [7 H  U3 X" w2 WModSecurity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。

0 V8 V: f. G* a. m1 [7 u0 n
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
. ~5 X4 b( @# N2 ]3 R- ?0 h$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
- O* t5 L, u" }0 T/ ^2 u5 o$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
! Y: U# s* v$ ~% N2 }& o8 j配置OWASP规则
/ O( G) P8 b' ?+ o! B; Z编辑crs-setup.conf文件

) A. l. {1 n( f2 e
% D+ r* P8 O2 t! v$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ P: B) x! K" H& j$ I$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ 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。


* q, g# o8 L8 g% z5 U0 R' F启用ModSecurity模块和CRS规则
* m: d/ x& [7 ?) U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。


# z1 N; w* Y1 Xmodsecurity.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。
  [) K5 M- l; ~/ C8 S

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
' L5 F  |5 B0 |' o9 O  ?3 n$ 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。
$ I) \2 x9 C7 e4 i' h
) s0 T  q3 v/ x( [
/ ~1 j* M& i3 B$ u$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
( F$ p2 h2 A; L2 p) cSecRuleEngine On
$ D8 \1 P( F" ]7 o; d! L% C2 i; zModSecurity中几个常用配置说明：
$ v: _$ J0 c# _% G2 R

1.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。
) x$ B, O, K' B3 v

2.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。

6 o# ~7 Y. n  M7 |
# U- N. y6 ~0 L) D; J3.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。
: ~/ k& A  R' g* {8 T. T. o

: Y0 q" M+ f6 i: \6 z, V4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
# k& E9 K! Y1 u
8 L: r6 Y& r, [$ p
  g5 R% q3 u' Z) ^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。
; V( g( L* H  u, q
- ]0 f$ @- J' {& t
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
% x- \% ~3 d! W  n, j. i% H( J  a. ~" r# 生成例外排除请求的配置文件
$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
1 V3 S6 Q# A1 U: R( ~% Z0 F$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
% S7 M/ f; v  [! f# ~/ B7 S

[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

# K, M' J+ w9 V4 R  s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。
/ S/ X/ Q9 Y& P6 b
4 a( A, g# L+ U2 f5 Q' c  Y
, h6 L5 ]0 c: j. ^  @2 u) X0 W7 D配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
0 b; v1 ?/ k# O& i使用静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# l/ S) T; yModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
# r& r9 L5 \0 N4 o$ m/ A5 b8 V, Q8 x. Y修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

) K' ]) z: Z( f( y
8 @- W3 s$ ]9 ?8 E$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 z: \, K: Q& K
: A. Z0 X3 m+ H& c
1 a0 f7 q* t- {' l2 x( {7 ~" nserver {
  listen       80;
6 m1 E- S6 x8 o  server_name  example.com;
8 o& O/ t4 C5 a; A. j0 s
, U2 Z; r* `! F+ d
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
1 t4 }- c2 h1 M$ J3 z% I    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
) |& [: S5 y* `9 B/ r5 a    index  index.html index.htm;
& U' Y, k4 D) G5 B  }
}
) K# p7 c" b& s' {/ ?" X4 X5 Q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：
9 d: e1 ?( r; d0 j
0 z( C/ V' s  M
modsecurity on;
( `. v  U/ F7 @8 }/ D$ t/ 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 w1 z* h# \# Y3 a2 c4 W3 H- I
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

' A% b( O1 j# O2 X: }/ i
, ?/ C) _; A0 a& c5 F) P  i/ l% b: wserver {
  listen  80;
! d, Q2 z' z; x* p/ c  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

9 z* l0 @8 R9 |
  location / {
6 F7 G* n* K4 {" B1 b) H
8 ?. ^, E% {0 g/ w1 C
& [0 @& T: v9 \5 d1 d  J. S4 ?  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 M0 D- r- i- G5 n3 {9 q  root   html;
  index  index.html index.htm;
9 n6 r% u" R3 H$ ]& [}
}
验证Nginx配置文件
. Q$ k7 ?1 Q% w9 x$ n$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
# w, [# x) E1 n/ anginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
! h  a3 k- m! R: w. F" L$ Lnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" Q% Y( ]# u% y
3 \( o  V3 I# ~3 u+ N) H" O/ R! T

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。

% Y4 Z# E4 k' B7 g/ {! K2 X9 R