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。


7 K3 Q5 [: }; W在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

; V- b5 b- K  |- z
什么是ModSecurity
0 x+ l- ~# Z) B0 q( JModSecurity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。
) X: J$ |7 j- |

: l9 P/ f0 X" H3 nModSecurity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。
$ c" l( w: F" C+ x/ T' C" S

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。


5 T7 C4 _0 K; O: x官网： https://www.modsecurity.org/
( U1 m! j$ @4 X3 l- ^; ?

, f0 f% c' E; X" v$ o什么是OWASP CRS
8 |; w0 R9 J' [3 dOWASP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。
" d- V, @8 v0 t2 v5 {
% Z1 j7 V' b# t4 s5 v. t3 Q
: {/ B, u- o* H  K  f  ^) JModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

& d+ E" O; z! ?* m  \1 s( _
HTTP Protection(HTTP防御)
' p3 M* I  A  U# U7 j+ s! MHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
7 @  J2 `( K8 K1 [7 C4 f0 i* c. v
& v" W0 P1 \" }! g) l: c% g3 B
0 b2 J: F/ ]& J0 ^  R, a; C) fHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
0 e9 d7 p" d" K* c. s- [7 }' b1 A防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

. [$ s8 m* d- ]  _! }+ s
# f* v- k3 Z+ P( NCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
! V8 V3 E& j# O7 u5 F! @6 }检测常见的Web应用程序的安全攻击。

( b/ ?( I; L+ z* Z. X8 h9 C
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。

, U5 Y  s& P3 j8 k' M
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。

1 B. T$ S6 E1 {! w- u# [
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
0 o" z! z* i7 V信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
3 x2 Q" r! D6 u  s" q8 @3 T' d

8 g8 ]0 b. v. z  W! KTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
8 t/ _8 b6 p: Y/ W5 q$ L
9 D" ]4 p  ?2 Q) Z; S9 K% F
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
, M# s% R1 c* t' d! _检测应用程序的错误配置警报。
$ u5 J1 o6 y: H. b
, _4 m2 t9 L/ S; E4 y
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
8 ~0 q: v5 p) {/ u# L. C
2 [* o1 Z; E4 u7 D) E5 T
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'
- s! N: N. ]% _, n8 ?. G: i$ 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
% w! v; ]+ N7 ?) q2 c  ECentos/RHEL


$ U  L% T+ R' U- ]" ?! G$ ^; L6 a$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
9 W8 L4 _# x+ k# R+ _9 TUbuntu/Debian
" c' d6 f) i* x8 M
7 R7 P% @4 ], f
$ 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
+ a; |$ k/ p$ x7 h8 h& s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。

  Z# p  A3 Z1 }9 d( H& d
/ G+ j4 D4 A0 o& M1 z方法一：编译为Nginx静态模块


# L; v. B# {  o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
6 H& r9 F1 N; I, Q: {1 T$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
' ]) n6 j) N1 m* f7 l, w$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
5 w5 `* _$ x: H$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
% l+ s% b" e- ?; K% z: G$ make && make install
9 {, q1 F/ `. @% {方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
3 S2 i7 Z5 T3 v* A8 [, f7 z

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
6 Y, ^8 F/ T. u- T" R, g& ^  ~$ cd /root
% b+ |1 p# J% U$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
& r& X4 G% N2 k( P. Y+ N$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
* J: I4 B6 @. r6 Y$ git submodule init
9 ?9 ^& H' `4 q% b: c$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
6 o4 @0 j) G: w+ Y2 N6 yLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
% s1 l! m. e, E; l$ x

$ 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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

" C7 {: N; j. F: d+ ~4 @
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
: _. w0 ^0 P6 n5 G* J& Z9 S$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
) Y6 Q; }/ L, g3 b4 b$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
. a& u- t5 F+ n$ make
! v5 b  [8 `, ?+ ?/ S3 s# `$ make && make install
3 S  J6 v/ `7 d) C9 F/ {7 U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。
7 ~6 C/ V# o3 P, F

下载OWASP规则并生成配置文件
$ C( B. ?  z3 p& ?& G$ v* t$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
4 S# e6 w: E! G/ U8 Q; }7 E/ w3 `$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
9 b6 \% y4 ^" f8 g2 s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
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
5 |5 g& x/ Z: c" S/ z$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
, f: `# F! M# z' ~$ 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。


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。

( H! j% ^, J; _# d9 `/ L
$ j! A- J' z- R  w, b3 G0 E/ O4 xmodsecurity.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。


+ p& c2 t, D" G& |) O: b) u+ i5 j$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
4 K" i% s, r* y4 f$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
  Q! n% `) @9 S  w2 W4 e8 z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。
5 H5 S( L: F" V- N

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
& G% O1 @2 v0 }' c) T/ j/ D4 USecRuleEngine On
& B, e* V9 \0 U8 Y6 SModSecurity中几个常用配置说明：
2 T3 t. U2 ?* y6 g% A

" _6 j' o% i6 C' G1.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。


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.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。


7 I/ ^; i, t% Y+ O8 Z: d4 Q1 b4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


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。

1 x* {* G3 B" [  r
( x# @1 n2 {$ p0 ~3.x版本CRS
, u3 `' _, _( q& a- r2 T& Q$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
4 R# s" E$ K2 k2 c& j* u$ 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
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 {- h& }' V+ ?$ 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

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。

( |/ i; x5 h* u6 q) A& W0 Q
配置Nginx支持Modsecurity
& o9 ?+ [7 d& k% T% Q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：

0 g0 u# `: i. S7 U
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 Z3 S/ u2 `4 _5 A; R9 J# H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

) E6 U3 _1 ~: X% O, P- k
server {
  listen       80;
. a8 t. b# g. Y/ F$ e  server_name  example.com;


* S' [, u3 e' h/ S( n2 Z! G6 [( p0 m  location / {
    ModSecurityEnabled on;
3 s5 }; p- t0 N0 N    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
+ {- n4 B% e: k' ?    index  index.html index.htm;
" x" v# Q" t+ j0 s5 f2 v/ q/ `  }
}
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：


3 ?+ R6 J/ `3 ?0 y4 p% T0 \modsecurity on;
2 K; E( w/ q* P9 _2 lmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
& e/ Y1 J! S6 V+ e4 a( k1 e

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
' h! s) e# W' G/ b$ }1 C3 L  server_name localhost mike.hi-linux.com;
% E$ {; z: ^! ^  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 k2 ]" K/ F- y) U6 J6 M% |
. H4 U" a, I5 ^8 J% h
  location / {


  modsecurity on;
" J7 l4 P# `4 f' l1 h  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
8 t! l* g- ~( \, s+ {+ D$ i  index  index.html index.htm;
}
}
) S1 n1 W4 A  s! D! H' e! K2 U/ s验证Nginx配置文件
# u. P) v$ v. K" k2 O4 J( f" K$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  X& f( [- ^) F7 }3 }' }, G启动Nginx
! ~0 z& T# a# R" w1 x$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。

: f7 v, h' U5 z$ |! V2 g0 s