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。
5 H, t1 l+ V" W& u4 h# N

- @$ l5 b) r6 M, i% F1 w$ t) ?/ B在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

' n$ h8 g; ?% n+ U
3 L0 U+ h1 o# O5 ]什么是ModSecurity
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。


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。
" |) ~4 M" }0 |8 I

! _! _: n" u4 ^: U4 mModSecurity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。


0 [! z) ?, u( F) {  Y2 ]8 @* M官网： https://www.modsecurity.org/
# O" k# `( M0 F: i& d2 G
2 i( ^$ s0 W  X4 P1 l7 h% `
0 _# ^/ W$ P6 A7 q  o2 i) Z5 S" O  ~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。
) f9 G: d2 r, v7 y

0 |1 s8 h+ K  t' h0 x3 qModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

+ u* u# @# i! L+ d% d* |
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
6 B# k4 y% [4 X* ]' B. i- n* b7 j1 m

# x! z7 {! v6 tReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
4 L' O5 E2 B; S0 {
. X3 O( l9 H) U5 S$ C) g, k
) K9 ]' Z/ G" v2 N6 F" F7 vHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
% m+ k7 m, U; ?8 i* Z防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
, V  E- A4 z( V2 M3 ^  A检测常见的Web应用程序的安全攻击。


Automation Detection(自动化检测)
检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
8 R* [* c# V! Q" c; U, U, ?
* I! J& i/ t( c
1 x4 e: h6 L" z# f( e5 ^0 |& D/ m: xIntegration 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。
. M" z7 B) A7 S. U. V* J

% U4 o6 P2 a+ Y: z. H" `5 ?' gTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
6 }" H7 I5 X5 B4 }: ?% ?( F& n

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
2 V  y. {, \* x  G. p
" j# F3 f! P; F, M
$ V7 D' l9 q. H( S7 R# QIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
3 z% `1 W& X* K/ W2 g; R3 g% c检测应用程序的错误配置警报。
- c$ V/ a' p6 K9 M2 Q2 k2 r7 _& N
4 u; p1 G6 O3 E+ A6 Q+ u
7 G6 M: j- O$ l8 y2 kError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
5 ^  e, ^5 S9 x5 f: x7 k5 D检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
, i9 L9 N, z! G软件基础环境准备
$ }1 a0 `$ b. z' j8 N  n下载对应软件包
, F6 B+ |# S4 a$ \/ D$ X$ ^, x$ cd /root
$ 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
/ G1 H& R) o% D* {3 S安装Nginx和ModSecurity依赖包
* |7 P1 w6 n, \7 ECentos/RHEL
, F2 o: E  |8 Q% K4 X2 L% ^

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
) z* }: h) H0 _% r, c" Z7 K) e! kUbuntu/Debian

  K! ~* U5 k, h( Z9 ?
7 G9 ?+ r0 b, t$ 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
$ F2 G3 `) Q$ O4 |, CNginx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。

! |/ x- ]) |6 n& g
3 _1 U2 U, {2 _4 \' M6 }5 t7 z& O方法一：编译为Nginx静态模块
% |& V7 b% P% C# `" I; H0 m
2 q% ?7 }* k7 O. {
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
; ^3 B0 K* d. ?4 k$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
! d: b2 M1 t& E1 t$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
4 E7 Z6 h4 P% u7 u& F编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
# @) k+ p7 \  E) t6 H$ l$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ ^& F* k$ F2 L4 p  n$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
6 t8 j/ r! ~$ ]6 E. [* e0 n" n0 Z$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
8 g% z* J6 C" A# O9 y8 o$ cd ModSecurity
1 ]5 c4 z0 T+ p% R' _9 _$ [' u$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
7 ~7 T$ F9 ~* F& k/ [  B$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
. n8 l+ L9 ?$ c1 ?" v. ?' U$ |: `$ ./configure
$ make
/ s3 o/ |0 r+ M8 ]$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

; [/ ]. [( [, F9 L9 p3 Q
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
* o# ~, }- Z6 i% ^3 W, |libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
7 `+ X9 ~$ o3 O1 j+ p" U( O. c编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

# C0 S8 [1 k! T
; S: P) a; N' M3 Q$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
7 h9 E1 E- N+ N- j! S  d5 M7 }7 S$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
) d4 r7 N' L0 m# R$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
/ z  |% ^1 }3 P) e/ r! `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。
6 s& i3 n: B) q) i8 r
3 w' Z* z2 k3 U/ C6 c2 T
下载OWASP规则并生成配置文件
/ Z* g' h7 I) ?/ d/ u. ^" U- p3 E$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
- U  f/ Z; R# ]. u$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
; `: O. d% z  a9 k* U$ O. x! x# J6 K6 F$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
$ p7 z. o% c3 z, d, G编辑crs-setup.conf文件
* g+ k5 `. k. A

% i7 u( J& q7 U9 ?2 V* l+ |$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
* H! `* C+ V/ o$ 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
  [8 h  \/ @' l1 C. L7 k$ 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。


' F- Q" ]" ?  ^/ e启用ModSecurity模块和CRS规则
- n5 H4 J1 K! _8 a3 p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。


0 `! y2 d2 B' ~5 ]! Fmodsecurity.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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
1 g8 F, w9 C% @$ D7 I) Q3 q$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
9 K! K* v; ]" ~' P$ 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。
0 O) G5 b; N5 V! k* E1 k3 G
( R9 `6 _: [1 l
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
/ H8 M  o$ o. ?+ |2 n4 h' SModSecurity中几个常用配置说明：
* @- k/ Y% }7 r+ Q7 C0 T& k# _8 c, g
  z# U9 w7 G; T; i* ]3 @
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。
5 \- g$ g  w1 p! Y7 X
* M; w+ H1 k! r- c/ X# v- T0 _
8 u" T5 J/ c: k" M- e2.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。

5 c# y* F6 r# f% }: |2 }: j
3.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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
7 c8 Y( z! m; m# v, D9 F5 L

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。
9 z4 \3 S7 a0 X

3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
# m" e7 x& V3 I/ i$ 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
: r8 D3 C: J( t9 O1 P$ 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。
+ Q- Z6 K# d4 A1 m0 E

* b! j2 Q6 i" V3 R' j1 u$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

+ `: p, N7 |) l

[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

% U/ z4 r7 l# g" {5 i! B
( i% B' Q/ W) `; A9 U/ t. `8 T& B# L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。
& _- g* c# }& B1 Q0 d' p. z4 k
, q: y& {7 H9 i: O) V% W- H" U. R. |
' ?0 ]$ Z6 y' F# c3 ]# w/ {配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
8 C' t$ T2 R2 E4 p! r  y  l' O9 N使用静态模块加载的配置方法
5 T( L' l" ~6 o7 c1 P, x) q在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
) E% S4 S0 E5 U+ u# j+ f

ModSecurityEnabled on;
7 x6 `8 X+ J; N& OModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( L/ J: \; T0 @: d, _0 S1 m' ?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

4 ^7 d! U% \+ k" h
6 r* r  h( n/ ?' A1 Mserver {
5 H( }" `3 k; W  listen       80;
  server_name  example.com;
# d3 e7 |% @1 G3 S3 o& W
* p2 n, }. ~2 w+ g% ^
) V' h$ r( u: A: e7 W) _0 l  location / {
* A, p, W' S$ D  e! e% R    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
- ?# {6 V5 w, P; @8 h    root   html;
9 l; ~) [7 S2 Z8 ^2 |    index  index.html index.htm;
  }
% G# D9 T! }2 t3 F# D2 x- n}
9 Z  B; E$ r6 \' h8 f使用动态模块加载的配置方法
: x7 M6 n! A, g* w在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


9 u9 {! J' B  vmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
& O  F$ L. Q- i' n6 b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
9 j! w$ H6 T( e. K
8 ~& M7 w% [# G! U7 V
3 c# w9 w; w, M3 L; Oserver {
  listen  80;
' ~. c4 X" O0 m" O3 @- F# `1 f2 h  server_name localhost mike.hi-linux.com;
; |- p4 W' ?$ ^7 W4 j  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {
0 {5 t: @& R; }8 {8 S
. M- X! D! U& D3 ~& c$ K( p3 x
* z+ d' M. a. W. e9 O: v4 O  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
# m8 R1 t9 ]; D8 {}
5 y1 T8 c  x: p( `* d}
# U/ N5 ?/ ]' r. W6 X验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- W! p( w2 V6 Cnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
& O8 q& {) O6 `# ~1 ynginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
5 P6 D; d: ~3 z9 G( u0 ^+ M& \- j2 y启动Nginx
5 o/ c- N0 K5 i, }" c8 f$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。