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。
# u! ~" X1 S; {  v9 c. P. h5 v

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


0 f% p- q: M- x; C0 q什么是ModSecurity
% _, y: r- q. I; R, PModSecurity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。


8 \0 K% |1 t/ s) xModSecurity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。
" Q) {# Z/ }7 W' }: ~1 s7 p
9 T& o% t$ b; B4 S( I  i' j
# w& _8 b) ~6 ]" 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。

  \4 _, m7 g5 w. H9 N
官网： https://www.modsecurity.org/


, R6 T% }+ O0 e3 {; x( \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。


' ^0 B9 f/ ?0 Y& _; @ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
' S7 }& x" }% W9 G) m# D- P

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

' x) \) E& y) _% z
7 x$ ~$ u' n1 l. H6 P1 V4 J" mHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
, S% L. V) w$ T) g, z防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

: P; k6 n# Y9 ~3 r9 n/ Q& f
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
, C* k$ s6 _+ \, k) d$ ]4 k' }检测常见的Web应用程序的安全攻击。

6 S% q0 x  t7 d
4 @+ \' [4 j  \8 ZAutomation Detection(自动化检测)
# H) f7 V. N( u& n" o( b# y检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
% z2 s- D/ Z9 Y
) n" M; f1 O' ]
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
8 B1 E& ^9 e' i0 K1 I: ~( f检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
: _* Z9 I" a  h+ @
+ l5 L) A1 ~3 |6 o
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
# j* Q0 b( V) R, U$ R信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
8 p' W8 N: C- p" O, W
& [/ e) `# b' D- i7 P& V! w
Trojan Protection(木马防护)
2 ]% Z6 B; c9 e" z检测访问木马。


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。


' `0 H5 w7 F; U( ]Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
* ^  m1 }8 ^7 g: p6 f$ cd /root
% U  u! [5 D, [4 o: _- _6 R$ 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
) E0 \) \9 ~/ L: ]! P+ I安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
, a5 e9 g1 y- p0 ?

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
# Q2 h1 o3 R* nUbuntu/Debian
* g# J* @9 a  V- ~% R

2 B2 k  X, z2 u; ~$ 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
/ O, w/ s6 N0 C  C) E0 g( q* [编译安装ModSecurity
4 f; V9 o% ]/ y7 eNginx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。


方法一：编译为Nginx静态模块
" `$ Y/ T: v8 g8 S# C# K

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
+ e$ ]5 g8 j3 N  H$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
+ G( {2 q; ?! D) o* j" ^$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
4 n; p+ v! I* `# r$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
3 @* g- `' q7 \; J& |# o+ }$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
" s% l6 g* h9 [) {  x% _方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& H8 z8 v1 e, Y' h

' ?4 k% h* O2 o2 [. L编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
  w( a) C( Y+ \$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
" \: m6 f4 h  X+ k( `1 \$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
0 i& q' k: O! U4 [$ sh build.sh
$ git submodule init
9 _4 s5 r& ]0 q* V+ y9 b$ git submodule update
+ l# D4 K/ D6 ?/ n" ^$ ./configure
6 ^$ C* G4 d- T9 Y' {$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ 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
" n& d* t  D8 O# I4 ?使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
0 P, u* `* v0 o  u

$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
) m" r' t" y% Y8 r9 V- U% b$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
: D/ O. y, o. Y5 X0 l& ?/ W$ make
8 }9 {% E  w: M# z, d$ make && make install
添加OWASP规则
3 C! g& J8 x2 o6 a# aModSecurity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。
9 \" V" B$ o2 ?% z% D& Q
. J% J# O; s  V5 o1 @
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
/ N2 o) s  M5 E3 @- D" V9 N$ 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
配置OWASP规则
% t8 R8 r. X# S) Y' ], T' D( `编辑crs-setup.conf文件


5 e$ d8 a3 s# S' U7 [. d$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
4 n, e4 u$ p" y: {) X$ 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
6 F0 ~$ B( r2 _# Z. a# u$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
9 D: V# g  o% Q, M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。
) {1 h7 C" ?. M7 t
6 K- d2 Q5 A" y) N7 r
# [% R( u4 ^2 _7 {: R+ _8 E启用ModSecurity模块和CRS规则
5 S( B0 J% B: ]# 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。
4 J6 {! o" q: J
2 x( x: P% [. b' [
# K( R7 w9 H- _3 D: wmodsecurity.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。
$ F6 m" s4 ]) g  O! p/ M5 j
% B/ K2 b4 [5 D1 m/ W
/ E3 ]! _+ K6 @, A$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
6 v0 I  r: \0 q. o* Y4 h$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
" S  A6 f$ r6 O; D9 w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。
: y. D1 `1 x' v0 H$ f
/ h- j, o* q8 e- \% s7 g5 J) P
* ]2 [$ l2 H5 S5 F7 H$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
4 i! A7 @1 _3 y0 K  gModSecurity中几个常用配置说明：
4 ^9 G7 `7 ?" o/ W: \
. r+ p& u" ?: _; [2 X: `/ E
  o! g6 }  L! r, s$ R. R$ R9 r1.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。
# V/ d, \- v1 O! o
* C; s0 a1 V3 I7 ]0 z% H
  i- J0 w; s* t8 v; ]* T3 P1 [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。
2 p8 G+ L7 w# w' A" p; }
0 z! i0 Z& y9 Y
. Z. O  Q( J1 |* |4 u: e! U3.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。

0 c) l. _7 w) ^' u
& B# J9 G+ ~! [+ l( _2 F+ \7 W5 T7 L4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

( w% O1 ^1 X7 n$ Q
, {! ]4 m; s% g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。
* |! Q9 K) Q  r5 ]" P

: \. I- s" I6 E3 g6 q' }3 c* P3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
( l  p! G9 {9 H& p# 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
* X7 B- R" c# }) r9 R$ 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
6 o- v# E0 v( L1 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。
9 ^; \- E3 `6 D
* a& P6 e% A$ o
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

; N* {* p, o8 w; \8 x0 R  ?6 y

[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

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。

$ E7 y: x6 |7 s- a
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
0 R( Y6 E0 C! F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：
6 |6 ~1 U7 i3 _4 P
/ t0 \& b3 }- d4 B& Z
9 I! x  s' ?% ~" G+ s* {) SModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 E. \8 y0 F1 M* ], @' |0 D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
' t' I! z% L9 ]1 d8 o

5 S5 h, q  W8 R1 Y  \& Mserver {
  listen       80;
. D3 L; S6 a' j- W: l  server_name  example.com;


1 Y  }: C( h( |  location / {
' C% }9 S' D7 ?  l4 n    ModSecurityEnabled on;
# u4 w. Z, t5 }! Z: {) Z    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
* c8 i' A/ Z" J0 M    root   html;
    index  index.html index.htm;
2 N& w! L0 m9 i3 D$ b  }
, `: I! s( o+ [: j7 t" D- S, S}
3 ^( K/ R. x* x; ?+ F; Z使用动态模块加载的配置方法
2 q8 W4 F1 I" p在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
1 _6 `' Q; Z' C
9 m# e, @0 M6 m5 E9 f% f
modsecurity on;
  H* X; C2 M2 dmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
/ S3 t& f8 A1 ~+ v4 p修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
* d1 O. j4 \6 q2 d: F2 \% _/ \

, [% I9 X9 e" S$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
2 ?! B7 Y/ r8 y! K; ?, [6 a  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
( P: i# ]( H& w; C, M# X
. Q! ~+ l) S" A; C
# R/ U9 D  H1 H) m  location / {


  modsecurity on;
. n0 j. |1 U, d* m* g  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
9 l# k. t6 q6 E8 g; n% z  root   html;
  index  index.html index.htm;
, Q: Y  i& e+ q) d/ v/ n}
}
验证Nginx配置文件
3 }! t+ v5 G1 f% u9 I$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
5 ~3 o' J8 w$ @" A& z. I$ S# n/ znginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
! c7 ]2 @2 U4 F启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 _! l* N1 x9 ]7 r' |6 b# [7 u
. C3 }" r8 X3 R8 E

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。