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。


1 i9 r0 w  w& Z3 O8 D2 S. p在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


$ N* l& v% Z9 z- B5 `什么是ModSecurity
3 c2 |0 F2 m& h- 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。

- U- \4 F1 @9 Z3 E, d! a6 X
2 s; w1 f) j+ |5 K+ i$ v6 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。
+ z3 E) ?3 G- s$ I1 `

  c6 x* f+ l- Z% r+ _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。
; r4 U* a. z6 p! f+ S" y; n

官网： https://www.modsecurity.org/


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。
  K4 R; ]8 U2 i( p7 j

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
9 \. z: }8 U0 g/ l7 k, }
% _/ S3 M- @& |' Y+ `
) i* z4 ~. E# ^  {9 f! JHTTP Protection(HTTP防御)
# a, [8 g1 H; }2 U, s7 GHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

4 B  Q& o7 H* m3 [6 E% @% _8 [* c0 r
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
' A+ T6 H. m) O0 {" E* U8 d利用第三方IP名单。
! w2 {$ d% \9 M/ @' o# ^) A

HTTP 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。
( e, u: A6 o2 [7 m2 r0 P! J. L$ G: a
: c2 a% v- A" Q9 s
Common 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。


6 ~, K- }8 x  q" o- G) }) AAutomation 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。


6 b; }1 E. C# D& R: 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。


/ C7 G' X7 p& u' E1 N8 nTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

3 n5 y( f4 f  c# w3 I
, A6 m- K' ~% y& R/ e8 JTrojan Protection(木马防护)
. D0 u9 B# Q6 x. _检测访问木马。
6 n7 j5 v6 n. Q# S3 R  F
- s$ O3 U4 P8 o$ o4 B$ ], d
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。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
' T. E1 b; D% K( x2 ~, ?4 f

6 w  a) `! D9 i. f  l3 i6 i9 m/ T安装ModSecurity
2 ^; l/ h- n2 l$ }5 U; x软件基础环境准备
# L& Q' C9 p2 M$ s2 z" }下载对应软件包
$ cd /root
. M2 D9 S( c: {. Y1 q9 K; T$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
8 S! K' W& X: J; `- E' e$ 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
Centos/RHEL
( Y# |( m! O* |. F6 F

% k0 D0 w5 _+ l3 y# g! 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


$ 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
  }; @8 R: {. `0 t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。

9 S2 L$ |# h6 T. H
3 @- w1 {, a4 f+ S) X  t5 T方法一：编译为Nginx静态模块
' y% Y$ a! T8 }# F& ?; R0 _

, {2 x4 m0 r# A4 S) B6 _, g2 G  j* i编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
6 N. G# a( N/ l$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
; N3 X) m6 \5 U8 j8 S$ X$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
0 ?" S2 h( h! `# ?" x$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
+ P0 @+ Y* ?/ j+ R- q* E$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ W0 M- j4 _( u) Y# B2 `$ ./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
$ x( N! e0 X  J( m8 A& M5 B: j

% [& r7 B9 J3 T1 k" o6 S5 }- d编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
4 ]: }* `7 i8 D/ s. |+ a1 @. Z9 u) Q$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
& b- x6 T# J4 [; J$ Q; Q8 Z, ~$ cd ModSecurity
) B& \! F' B) Z5 M  t$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
: ?6 k7 e! W* j# i: t1 z$ git submodule init
4 o- X- O! T( |* t5 P/ g2 q$ git submodule update
$ ./configure
2 o. j. R& F) d* Q$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


5 G" B+ {' ]  x6 y. r& r$ ls /usr/local/modsecurity/lib
: x& s6 _% G, C; e. B% Rlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
1 c6 |. p. c) }. P编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
' t7 m2 \0 r) ?
/ Z0 b0 ^' j/ S
$ cd /root
& b3 c  U9 y* s$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
1 t$ r* w+ p* _+ y2 r* o$ d, y' o$ make
, U, D$ @/ b. g: a' n$ make && make install
& ~9 q* k& l, T: u# p添加OWASP规则
  o+ ?; j" e- O, b  N* LModSecurity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。

7 e% W: ^& f8 p! }; W3 y; }* D
下载OWASP规则并生成配置文件
$ \! k; w# f. f. T0 H6 x$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
6 l" T7 D3 V# D& i& V( D$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
, f0 s- G; g; P$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
! f- Z/ j' a5 `) c/ `
3 R( r9 T% U. h* ^% L1 {
$ 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
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& R  \* H+ }2 C( D- H; Q/ s$ 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。
$ x5 ]1 s6 |' K: }0 x; M6 @4 W
3 T5 l8 a2 e! j
1 i" c, f/ X! `启用ModSecurity模块和CRS规则
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。


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。
& j$ b0 f# `/ u, g7 h6 a  k& H: l! e
  }3 }  ]$ q$ P& s9 f5 @+ ~
! y/ o1 C% Z: `3 g- e: s$ }$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
3 O: L" d! [8 f( @0 r3 ?$ 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。
& |. P. r! @/ r8 |# D/ a

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
# m9 I4 m! Q# U: J5 g

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。
: k: f0 {* O4 W+ B" ^

, N+ G. s9 @/ t, D" ?2 ]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。
3 B) D0 R& A* N" A( p8 l
8 A2 }# Z, N' T
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。

1 }  l1 x: U6 R- m/ g5 V: D
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。
6 C* p5 [% G5 C5 N
( `3 [" h" J* _  h- _7 a
4 ]4 Y6 ?8 ~7 V( ^9 C3.x版本CRS
% h9 h% B4 o/ \& b. M* O4 O3 c$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
3 a/ N/ P+ S" M4 U/ ^" v$ 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
$ f" `7 A* n# K" ]  S: G# r) a: }$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
: W  g5 u8 _& P4 T& ?' k, o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。
& S  s% |3 r+ T* _' W/ A+ p6 Z
. X7 A; {  `8 b0 ^& I0 v- q
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
, Y, _" G9 H6 I) {. {; [( L  D

[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

, E) p4 i% P3 c( C- d. z+ 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。


& q1 I/ W; V1 ?8 L5 p配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
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：


9 j* V7 z+ W( q% yModSecurityEnabled on;
) T# r" I" L7 l# ZModSecurityConfig modsec_includes.conf;
' c& n* v6 C3 `/ }& c( ^修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
' p7 i  U: \: X1 J+ |
4 {/ N" R# k% ]. h( r! i
- |( p8 _( h: a- o' l# V$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 U. A7 B7 m1 H0 K. _; z4 c

, P4 T1 g; i$ x) w, ?$ ^' xserver {
  listen       80;
, l; E6 o- C1 W8 b: g  server_name  example.com;

9 b7 _- V" C6 t
3 m7 H  G. U, d  location / {
    ModSecurityEnabled on;
0 @# m: D6 e  T4 N, s  q    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
1 ?  |; L6 @) x- ]: I, k    index  index.html index.htm;
8 X7 L$ i  H. Q/ }  }
- m% q# I  ]) d+ y# e, r}
/ `0 r! E! X) G5 v' k2 B  g+ W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：
# ?% |7 v9 O9 {! r7 o4 I
* X/ [" c$ ^! Q2 m6 e
) y7 T# I4 T' Vmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
. F$ H! i* n" o- `9 y修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

+ k2 ]9 `& v3 `2 X3 A
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ ]) P* T) g4 y0 z1 s$ }+ ]6 f

server {
$ U% e: i* o7 ^0 A4 _& G  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
, G3 o* q: v' C" I4 L- J1 D  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

  Q# x* y8 b& G7 E
" I) I% q& h+ o0 ?( C& O  location / {
% X0 y1 R  w3 ~" O3 M3 P

- Q% \9 i) F2 |  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
* \; c! u9 H# \! B+ I& j3 i! Cnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
1 W/ u- S  ~- E- n" Gnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
8 b, P# v& J  V" t6 r1 u  d启动Nginx
% l& A5 U9 S5 s. z  M/ r- `* R0 ~% b$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
, b) ], K. {3 g6 M. }

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。

# u3 R8 H( |) ^6 ~1 [