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。


* r  ]0 S5 U" z7 z在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
* T% H2 @- X' ^, x+ k

$ J" p1 g4 Q* ~) K什么是ModSecurity
: O5 a5 f  \$ y8 [; qModSecurity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。
$ O  a% m6 _7 z3 O; \) C
/ t2 Z1 q$ Z/ m6 B9 B, o. s
' @8 P* r( ?) m. v, A' @& bModSecurity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。
2 ?3 Z: d( v8 q0 y3 }7 S  Z/ G
) O) E' i' A# r! S5 x
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。
- Z6 C4 H7 u/ c) {0 l
, E! @- t% K& e( u2 w
8 E5 v7 T) ^( |& C! g# p官网： https://www.modsecurity.org/


2 h, S- d& b2 ~2 _4 b什么是OWASP CRS
1 r, z; p( M, t: W: G, GOWASP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。


) S! G) N8 z: s) w0 IModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! Y0 i, U& P: P$ V0 `

9 T- T0 K! h  ]HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
- W+ w# N# I4 a( x4 D
3 Y7 Y% H9 L6 Z1 f6 W4 p2 g
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
! V: H) W2 W3 K$ Z. J8 x1 d2 n/ l

* l+ L  \/ s: JHTTP 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。


Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! U3 B/ U- C/ d4 E+ V. \检测常见的Web应用程序的安全攻击。

; O3 D; ^; O: o; ]+ Z# h
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。

; k) P  g$ \4 g9 q5 O. V
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。
4 p+ e( }* [, O  I# e6 i5 A* F

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
# {8 c% A9 k0 G
% ^& m( T# o' K/ m$ J: d2 J- {
  d; |7 v* E& s" F4 sTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
& ?3 `+ A. F! I& @. z
( e& V9 V: ?8 k2 s
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。


' `  V( Y" K. u; ZError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
& R7 b0 B- s2 N# y, h+ x检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
  m4 Y# P1 a; H! x1 J. }下载对应软件包
6 D: Z9 [) p( X; _- j. y$ cd /root
# E% I4 Z" b0 {9 @- P. `9 ^$ 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
2 ]! U/ r! S% d4 {1 O- V安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
0 P* E) E+ _/ w, {5 T

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
$ L5 N* h. }# [  V' ^: JUbuntu/Debian
2 S) i. u0 L: Q6 F0 t' B

, f9 ^' R. W: V, _$ 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
9 H$ p6 {* w  [' P/ q5 {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。

& f8 \9 f, y8 u6 j" I
: J( H! A" W; _  k# h; C方法一：编译为Nginx静态模块

3 `3 H# r$ G' [
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
) J: ^* ]' U: p  ?9 N$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
% R: L2 v& q1 N) p& f# x$ cd modsecurity-2.9.1/
  [( ]$ f: y7 |: O8 d% |7 T$ ./autogen.sh
% j: r8 B' H, x% Q: v0 d$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
9 Y# s) T) L. f) k6 a. |编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
9 T+ h* l4 x: ]4 S; s% D9 Q, y$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


! U- P' F  A0 o) G& N编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
6 y" ^9 H/ O0 E! H$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
7 Q( W" d9 e  d7 I8 m0 N2 d$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
& O: j3 P, j+ t! b! Y$ sh build.sh
$ git submodule init
. j1 m. C0 f. L) b! T( \9 I7 N$ git submodule update
9 ^4 M' a; o) B5 |! \* v$ ./configure
$ make
+ G8 A' k2 _. I" z! i$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
1 U2 r: G* z2 z

( {6 s+ }# B% p1 o1 d& P9 S$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
$ z  B& }- ~% n5 }6 @4 G$ E' ^/ i编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
  ?% s* k% k0 v* M" I& P/ z
; L2 x& Z& E& _
) e- h" J5 i0 j$ O$ V5 {$ cd /root
2 F. k% @8 E$ o/ ?$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
& Q. x1 p0 x. N$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
1 s+ ^- P6 p, ]" n; b" ]$ v1 r, ^$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
: j% `3 X6 @+ r% d  l* D" J1 q$ 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。

6 D, i) i) [0 M8 U+ c. t& E+ {
+ {+ x; v) u/ ?% U下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
6 o& w7 H8 _9 ]8 o3 e$ P配置OWASP规则
/ W% d9 s$ R' M' g& z编辑crs-setup.conf文件

( k+ o4 F* i) F) U1 x, @
* ~; h- t7 w+ K) t5 ?4 R$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
5 _6 j' @  ?) \+ @9 n2 p$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
6 R2 o, ^/ `) S+ S* M$ 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
% L  Y9 z; K) L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。
- Z4 {7 m% q" Y0 Y2 U" c

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。

* S& S; g  B2 t1 N! ]
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。

# F: q3 d$ f3 R4 \/ ?
. o( F# G; \1 Y3 |" O/ c% J$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
; B& g% e* M/ ?9 b: h0 L$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
) r; J6 u+ ]6 j- l9 n6 N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。
( x: O, D6 D+ \' n0 L5 N' N+ m

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
& j$ ?0 f7 n" f6 I  Y/ j, `0 S& ~ModSecurity中几个常用配置说明：

) Y- Y0 j  s7 X  g$ L
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。
8 J0 F: |* @  X6 ]  a' j5 F
# l& J6 l! Z. D" h
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。
1 D5 f* L$ ?# ]& X  e( h1 C) \

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。

+ d/ p2 o, p6 p
& S5 u4 A  Z; M; ^3 p0 ?/ `4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
( E( b/ v2 w1 Y- R" 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。


. X0 y5 u: u* T9 s/ W& r- |4 [9 z* t3.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
' M0 G- s! `; P! q6 i5 A* @, S$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
; A' t7 K' N) ?# l, y  N, `# T: c$ 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
) B7 i3 L& w) q$ Q6 J  ^8 z3 P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& R) d) H* _2 r6 C, ]' K

% l3 h" d# `# q) ^# a7 Z) @$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

[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

' S& H8 H: l. |+ w
* {9 }/ r2 r( F0 w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。
9 @. v3 }( f1 r! y1 |4 v% X& k8 M
3 a/ v' B9 W: b6 {3 Y% x) P) d7 c
配置Nginx支持Modsecurity
7 z+ r' o( |; c1 f9 y启用Modsecurity
& z1 h) K& A) h- A6 {) s* [7 J  {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：
. R8 C/ N2 J: G7 T

ModSecurityEnabled on;
6 q5 @& o7 O2 O* j5 wModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
6 [' j/ D/ \7 X( B4 ^* v
: W1 |1 S8 k- H
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
9 B6 b) Q8 h& F$ u2 x% y' H  listen       80;
  server_name  example.com;
, ]; l" n1 t+ v# [# k" J

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
5 w3 Z8 ]: G& {0 S2 ^    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
: x1 ^/ B  ^; f+ {6 b& n8 m* u  }
( n. s1 ~# S* `6 }! a# c}
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：
0 z# Y! _8 L0 E
* `$ _3 W) g& q. r: d
+ ?1 ]4 d9 m- o( f2 l+ amodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ M( i+ l' s; w# r

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 d9 G  j+ @; u

7 z; R& q+ i' Y9 e* Y* M0 [server {
7 Q' ?- _0 f) A' O  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
& T" N! z% u  }5 ^. E  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


: E" t" U6 I- {7 s  location / {
% U. P6 c: [% R. C
/ }4 u+ K2 B9 T  v& R6 w0 M& @
' C% H0 V! }( b7 q  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
) q; p: I* u: p" j  x- q( X}
}
% P2 Q9 ^- T0 r; P/ ?验证Nginx配置文件
6 j  O  T% V+ w# ]* f$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
5 x5 v! E) Z  G! s6 {# y9 Z6 anginx: 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
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
( h0 Q3 I: F! ?7 Z- V  c
$ n, p- I$ b! T4 c$ T6 X) i- z7 g: D# U

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。