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。
9 ~: A+ a7 A# q
" K% b, B6 M" A/ F/ m5 A
/ J" r( s" c( M, d( z在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
' x8 D! w# p; o: F5 D1 j0 a2 ?

# T4 k3 s: m0 w  J: \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。

9 z% {7 X8 J# f4 Y7 b' Y7 w
8 m$ ]5 v/ F  C& H9 G) h( |' lModSecurity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。
+ p( ?) {# G6 T) R3 x6 j7 d
, ^( K' m* Y" i0 h1 i/ h
官网： https://www.modsecurity.org/

, s3 ~' W2 v+ D& W5 D9 U
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。

1 M2 Y3 [4 y4 i6 y  R2 w3 q
9 G+ p! Q9 {1 S3 ~8 rModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
0 s+ T8 u/ [; _/ }  m2 b$ a: h: D

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
7 a/ s+ k8 z$ U8 |$ y6 f4 h: S
% y0 X& R9 H' R7 P8 c
+ i; Y# e$ J# L1 g5 \# vReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
' H  s9 }4 M& f( N# L
' h: _  o/ G0 ?' Y  H
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。
$ [+ m9 K) q) U8 e

* P6 h5 N) a: h7 }: s9 j) tCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! T% p; v" Z/ e. t检测常见的Web应用程序的安全攻击。
: n& ?3 v# R% b+ a
5 g7 _5 x4 u0 p5 G5 |
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。


Integration 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。
* H1 y: b$ [; O8 v+ e; B' k! [

7 k3 H- ]; e, l3 lTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
3 J5 }# {$ ?  P' ^5 m: R& l信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
% D8 J4 n; n) _: d2 L$ a! S
4 n: ?' f  m, A  K
9 ^& d1 `8 O5 u' {Trojan Protection(木马防护)
" ^: B2 [' x3 s+ l/ L' F0 `$ {检测访问木马。

- L6 {. }9 N* _: c1 `- I
. Z. j$ k, o$ m4 |  F3 XIdentification 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。

4 d; }  u) i8 p6 }$ A
! F& n2 E  j; v( m) vError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
- T6 N* `/ S% T; v检测伪装服务器发送错误消息。


# m6 p0 _7 r" F! ?( g7 j, k/ t安装ModSecurity
" r2 j' I: w8 e3 s8 C& I/ _% i5 H软件基础环境准备
3 z) p7 w% N1 G- s& f$ m下载对应软件包
! G/ A) j% d& t. w7 {% n$ cd /root
1 \6 E& F) O3 t, A9 G2 m$ 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
% t- d( E1 r1 t# R安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
2 Z2 y1 {7 h2 V& x- U

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
- Z4 _2 I4 z# _7 W: v" G" a
. y/ A5 k# G+ r
$ 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。
- t* @8 ~( t# Z& {0 N

5 v1 u% t& x' d, c; n方法一：编译为Nginx静态模块
. T0 B' z! V8 ^, F
% C8 G& {8 B3 H7 Y, z( h- i3 h
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
; ^% f( {) ^6 R0 a7 U, n$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
/ m% @& f6 f4 b" Q; r  f& Z$ cd modsecurity-2.9.1/
& H' q2 X5 C. |5 d# X( E$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
% h/ z. I2 C. W5 B2 v) Y& F6 b- d' l编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ W& y  z! n- Q5 G. Q& l. c: g4 a$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
- E  _8 _, M+ a% H8 z; ?. Q方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

) ?9 q" r8 @: ^1 m" R: X0 L
2 g" {$ R  s+ |8 T编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
+ Z% [( Y' G$ L* I$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
  m* L* @* k5 C/ O: A$ make
% u2 l0 f+ z) i* H& X1 n; |/ {% }$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
1 ~8 E( o* G. `; b" _' k# C- J
- m$ j7 f; y& p
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
0 Z4 i; s( B  z6 R编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
# B+ w& K7 f* I使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
3 o; d' U2 i5 ]& m. F$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
* A$ \# a8 e3 v2 Q$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
3 ?% J4 r  P" F' f- a) d7 h; q  e' u$ make && make install
添加OWASP规则
; d7 |+ o5 W: J( xModSecurity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。

2 T8 o5 y* }+ O# g/ T  V
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
8 Q* B/ e% P& \8 _, [3 H+ n$ u$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
8 ~5 ~- g! t( p" b+ v2 {) i$ 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


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: K. k* x0 y( Q# U$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
+ r8 L' p6 m; c4 d: G% f7 Z$ 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
( D8 r% x' N& {* n2 L. j7 A( `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。

  s, i  b2 \0 M1 ]
9 f0 Z0 z8 A7 n4 b5 x启用ModSecurity模块和CRS规则
* J0 U0 r( }, v7 j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 w) ?$ \! |# }; T+ O

# C% T5 C6 w8 I; K5 Q, emodsecurity.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。

! Z6 h- S+ h. Q( b: E+ |
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
" W5 H1 S& 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。
3 A; D% Z0 Y+ }- H$ B! j, ^) c* f  Y
5 i5 D9 K9 [0 i9 C- ?# Q* t9 a, A
2 X' j% N1 c! Y4 `# _9 j2 ?$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
: L1 [. s2 _1 Q5 ~; R- W- V+ _

$ H) \9 J% \5 z3 |0 i* p( Y& ?+ ~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。
1 J# S* h: i8 {' }7 _( [

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。


" m, r% T: P! |1 q6 d3.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。
" h- j2 _/ u3 Y( N( I# q# f& Q* S

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
, T6 j, R' @3 p: j5 O* M; {

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。

- a% B1 \' }" O
: ~0 E0 `. k& X0 J9 i- l3.x版本CRS
0 j- Y6 O  r+ {$ ~$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 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
$ X1 h5 e4 w+ |4 A* H$ v/ W1 _$ 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
, r, E4 I3 ?. m$ |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。
! U- n2 X7 r( Q& P
/ k5 F& w0 u" I+ x* o( x+ v, j
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

# v% }5 b) |0 p8 t

[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

3 I4 v0 D6 L0 l& c( K6 Z* ^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。


配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
6 B. r7 Q1 C) w$ v4 O在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
: z- p5 K5 a, o1 q: e6 K+ g
1 \% A% L8 ?, Z1 m% C9 V$ w
* }+ e# p: R: I# t3 o' J. [; NModSecurityEnabled on;
9 u9 A5 m+ x1 C/ k' S" P& }1 ?ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
9 @6 |" M4 @# Z修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


/ E. b9 x0 k7 s# X: l$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
' I$ V( u: O/ ]  s( c9 r) O- y! C
5 w- ?) F# n  v# O1 K/ t
server {
2 V! e2 Z( p5 }( n: q2 S  listen       80;
- ~: V3 o) J9 Q% J; l  server_name  example.com;

! e, H" C3 @' |
- a% c5 u6 I' k4 s9 o  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( p8 n. ^# x" x: m/ z    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
% J  j% L5 E  b* B6 g# ]2 [}
0 o5 a" p- G8 J9 |7 ^' \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：
& e& a) O2 Y; B  k2 }5 u
( h% J! k9 h4 h! z/ F
modsecurity on;
2 c+ s5 u& P# M, J6 v3 `modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
6 A* |9 t" j- Z- u1 {, k

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
! e' L+ E  @* \$ ~+ G) A

4 t) K) h5 f; h# i" O) [; s8 b4 D% Bserver {
  listen  80;
" f5 l1 _% I" P' b2 v8 t  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {


1 P; M& F+ B4 ~  modsecurity on;
2 h3 g  _% p' D- O& H  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
7 H" i  C; Q. K" ?+ L  root   html;
8 |0 s1 `, r8 S8 l7 v2 d  index  index.html index.htm;
4 ~$ ~- n. ?: W+ g}
}
5 }- J9 E) ^' F验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- n5 G6 x: C. I- Enginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
0 I- X6 }+ G6 p7 r启动Nginx
: D% w/ V5 x( A$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2 L3 l0 a( w, }9 D% m3 G

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。