利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

admin

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 I# n4 y! x4 m( Q7 X+ U2 Y

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
/ x6 U  A- N% j
7 A- \2 c7 @! I) N! F
$ n) |0 ]  N" z, P4 g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。


9 k4 O2 u  N, M3 S) uModSecurity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。
! P+ m7 h* a3 a1 _2 @
3 `0 q& C( i& y. R1 P8 v+ S
' I3 n) n- [, u9 n3 \# WModSecurity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。
9 O1 r8 [3 X. y, z: j& D; J% S- a

官网： https://www.modsecurity.org/
  y0 x! [/ S9 d! U- u2 l& H8 S

什么是OWASP CRS
8 q. z. n1 i& H; {6 yOWASP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。
/ f: N9 B4 \0 i( A  E4 f

4 K0 ~. d0 Z8 v* V/ P- w# [/ jModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
  u/ c' D, E& F  P: _

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
' v! }! ?7 B& K% }+ g

8 O9 H/ V# Q( c( P; M3 y* YReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

7 N2 d$ S- @/ D* a* j1 a2 T4 |0 T' E
1 s: N- k* X, Z% nHTTP 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。


7 f. Z' `5 u( q9 z& E+ M  k: ZCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! X2 l1 I0 a% q7 d7 `) B  P检测常见的Web应用程序的安全攻击。
3 ~( E6 e, K: I
* J" o: |- J- A; C3 l( B- W- h
8 M+ V9 ]3 }  i3 r$ cAutomation 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。
; {  n8 X9 a  l" ]& c# a- e

+ W* I0 i! v8 h( E( E. X" ZIntegration 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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
7 F; ]  O' I4 U5 A) \信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

* C& Z0 r& D! w) e6 h" f, J
Trojan Protection(木马防护)
+ Z; V9 X$ [4 V) x6 w; c检测访问木马。
* `) x8 |$ [; d% }# n) H* L
) _. q" S2 M- d
, {2 [  D% P$ Y. a( L9 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。


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
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
# y: X7 ^9 r* C, e# L( _" O$ 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
, I( r% D! a6 m, `, ~

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
6 j4 P7 \) z) Y8 I8 \0 bUbuntu/Debian
! H& M5 v  |9 {
! G8 `8 L( M5 b9 b
$ 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。

' S+ M# x* T: l3 _8 l
方法一：编译为Nginx静态模块

; F/ s# r& d7 c# R
( i. X% Y3 P/ h6 b5 L, U: ?5 W: l编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
' M  x8 m8 ~5 k6 f$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
+ B, y, ]9 i  b0 G$ make
% Y8 [' |) I# ?8 t  v' O/ ^( A编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
4 ]# h! u% N9 W$ X, z' V, B$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
5 F( {) y' ^# B1 x( y( Y% P6 O( @9 {$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
! X  f+ c6 w' J  l0 o9 p$ make && make install
# m1 x, O% k  U方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


" u3 u7 z/ _, k0 }) m; I编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
* o1 ~. [4 q- i' i; I6 a# V$ cd /root
0 }% c# |4 Y% e7 }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
! _# H9 r; R" ^* s! i6 u0 g5 F$ sh build.sh
7 Q6 G4 p$ Y/ C) c+ T$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
. D' M5 h" G3 Z9 i4 U7 s$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
" P9 p( }2 @  ?1 l& q1 T% }
4 e5 L6 @( Z1 x
: i  t2 t9 e" l6 K7 _1 Z$ ls /usr/local/modsecurity/lib
" [- y8 x* U9 j4 hlibmodsecurity.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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
, g+ B+ s1 Q" k$ a/ t% i9 e
/ g2 ]+ a1 n$ V# G5 P  L
0 J! R+ ?" C- a7 \+ p7 _$ cd /root
+ ~0 T3 X) u5 J1 I: {$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 F/ x8 J* G# [- ]" M+ X$ cd nginx-1.9.2
0 z  Q# C7 Q# {: G' a) S* E- h$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
2 ~/ F3 u! z) f, i! T" o% x$ make && make install
0 J  u* h6 B4 I& M3 i添加OWASP规则
6 }2 m" l1 j0 W9 P3 tModSecurity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 R- A2 s! n  f" p! d. f$ K  m

. i( V6 g, R) E  ^下载OWASP规则并生成配置文件
) e0 y* j; f5 w  ]; a- b* y2 x, W# u$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
2 I4 {2 @5 P2 z/ Z. S7 i# o* f$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
% f6 p! d# s" q, V7 H+ H8 T% b8 ^: _编辑crs-setup.conf文件

! e; n" o, C& z& \* [! ?' |
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
; P! P9 D5 W2 k6 x  u! n8 {7 k+ A8 S$ 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
: Z' c7 J1 F2 c+ r6 V: s* V$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
0 d6 y# i+ F$ N7 E2 [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。


! V4 e( ]# C/ }# 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。

! A3 O, g% V; O7 W% U
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。
+ F0 K2 \) L( |7 b( L( _. }$ d& n& U

8 W. e2 u4 r/ _: ^( s( X5 _* U7 u$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
# t5 c* V! ~. ~# M7 M9 X8 l$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

+ z4 `( _- l6 Z  R9 v
* p$ \0 R. x. a7 p1.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。


9 w0 }+ |7 I9 }& l7 K$ E+ K2.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.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。
* G: g8 b! w7 R
9 w8 l/ _' J! v2 O8 c
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 ?& `% t  r6 s% @/ P2 v
/ W2 s0 V0 L8 ]6 A/ i3 t" @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。
5 D" I  S8 f8 V
8 k5 d: ~% `. n7 C* q3 i3 K6 @
' r* o1 B- m3 t6 h; B3.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
$ 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
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
* U" o% i( h  a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。
3 z( w- r% h8 ~1 P

4 c4 a  c3 M. Q# P/ g$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
3 A+ A8 @9 s- ~) @/ r* ]; ~7 P
1 K# c: A9 i  P' J

[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。

2 b3 q4 o7 D  R& W0 t0 w0 o# {
7 E' h% M' i4 E3 j$ s; Z7 x- [( k% ?配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
  j0 v1 x6 U3 P# ?使用静态模块加载的配置方法
( o& E# l" y5 f! ]4 F: j在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
' l3 e/ B: b$ u1 ~; v0 b( R

1 A1 e* J. m# A: ?2 Y$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 X3 `( r( N8 K" r

6 T) A" o! W  a( X, U! ]9 ^server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
4 j2 q# q; [5 `$ }- D$ p
! Q9 B0 `% }; h1 L8 v: o
  location / {
2 F! M# {* b1 s9 M4 o2 _7 a    ModSecurityEnabled on;
/ F8 c2 g* ?- g+ @# @! Z/ j+ m    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 O5 S" p$ w; [    root   html;
    index  index.html index.htm;
* ^5 g' R/ a" t+ J4 s  }
}
5 y: I( p9 }, A( Q' g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：


2 S) y% O  g" k% c) gmodsecurity on;
% u; Y% m" Z) D2 E# Wmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- {3 \5 j; U- B/ k5 j+ u修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

0 M4 r. ^* e2 ?" e2 Q/ H2 ?3 c, T
: M  ]/ U3 ?% o5 M; G$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
7 [9 m( }$ S4 O3 J+ T  server_name localhost mike.hi-linux.com;
; S  Q3 H* T$ y7 @5 _  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 G, L. n4 s7 h! O/ i

  location / {


( o& J6 E2 Z* w( \  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
) I# `1 v7 ]+ W6 o' i7 K+ w  index  index.html index.htm;
$ l4 o# `8 C4 K" T- U9 i}
}
- r) f" m& |3 R  d/ a! B验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- O& _- k/ Q  `4 Snginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
( y. r6 L) [! H" ?nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
; G1 H/ `% \9 b1 _5 y& Y$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 ^9 j; k; Z! g( U" L  T  B8 \2 e
" G* D" Q$ m7 [2 `! B+ e2 R

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。