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 Q4 C* v0 @9 `( p$ i' a6 T8 ^; h在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
, d, V/ F' w! b) |

2 k4 E) l/ ?- \* S# s5 D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。
8 k1 V9 E! Z5 x

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。


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。


: O3 K: p0 t, {  A/ l) j. e官网： https://www.modsecurity.org/

2 n2 O/ |' z& H6 i# r  c" V
什么是OWASP CRS
1 C6 ^+ r& L1 Y/ L! 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- p$ Q. l+ I3 w! ?
8 j1 \( C+ H# Z% \( q
. F9 d" i; ~. {. ?ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
8 f" w8 S/ \$ Z

& ~+ @% a* T( Y# ~, EHTTP Protection(HTTP防御)
; f3 @+ Z, i" Y- j; S/ C3 gHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
  }$ w3 z& j( U

. N) p( G, y4 @" GReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
- |# }: R5 i0 E/ F% C- T' {利用第三方IP名单。
' S2 _/ k6 \' ]8 g
- W' P, {+ E' T! w# b; i* z
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。
' }: T: m% q  W" H; y! t
! b# ^8 B/ G) E6 a8 S3 t
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。
9 r3 J& t3 H( R  k. q! m% u
+ }( x( O! u# X6 \5 B
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。
* e* u4 L  U3 }, w. W$ c! B  @
) ~: v) q5 |' a5 I
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
& i6 I, W3 y2 P7 R' _  _. ?检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
3 s- P2 b2 L2 A3 M
. u; L- `  B9 n% A1 i$ H0 v# [
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

5 v6 A) [0 \) z7 u0 D& g: ]7 y
Trojan Protection(木马防护)
* f6 a: x2 y1 S* _0 O- U检测访问木马。
4 S# D; k2 F  ^& J5 W: ?
# P+ F4 I! b1 @9 ?8 v, ^
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。
3 S! w1 r. v1 t% r

' S' E8 c5 B. M! u/ ~5 B4 dError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
* O3 b6 ]# n4 Z2 x' @  E5 L  n检测伪装服务器发送错误消息。

% D" s' P; G9 p7 v: X  H; x/ _+ O
安装ModSecurity
: Y* O' ]' V! Z2 {软件基础环境准备
下载对应软件包
1 h3 p! Z: ^& Q6 }1 e- c% i$ cd /root
# r! X) Q# g: G6 @) v$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
- o0 X: \! A9 E4 ?9 V  c4 P$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
% d8 L1 C, K! a- {0 R$ F安装Nginx和ModSecurity依赖包
' h$ @; m0 l8 o; R8 eCentos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
4 j" \0 x: {" y) I& p$ i  k$ V5 SUbuntu/Debian

# A& R3 Z; H3 h+ z$ Y
$ 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
  n' W" G/ e$ S- s: R' Z9 SNginx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。
# x+ |4 j, F' b0 |( [* C3 x9 ^

方法一：编译为Nginx静态模块
9 e; ]) G; b2 k
5 }! A9 C( o2 a
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
- D4 ]: d. K) V& y# R+ K1 m& x$ cd modsecurity-2.9.1/
: k5 x6 \, r" Q$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
: {2 P1 \9 P4 X: A% q$ make
, v! Z0 M0 P, ~5 C# P编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
: O% G7 P4 D' H2 a6 s: F2 r- y$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
0 U8 E, X7 k$ q8 x* M$ make && make install
' i+ }. O: r' s2 [8 p  @方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


5 E' W( r# T, H编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
& G7 }0 |- `/ ~( [- h$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
2 H: _# D' ?* ]6 e) N8 h& V$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
/ i0 S* `6 W1 Z3 @% A, ]$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

- j, V7 \1 Y1 P$ t  k7 B
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
0 y  U& Y9 a# c7 g编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
. N4 `- v, w. A3 _, [使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
0 c9 F2 P' X( K( s' S: p$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
! k( p* @, D: P7 `- c( y$ r' m$ make && make install
: r: ]  D" N6 R$ z5 g# k9 P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。


1 w) |# e6 q3 V/ L下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
; i7 F* X9 s* c$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
/ J- `* i# \: v- L) Z) h# c, w) @$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
, {4 {  o% S. p/ v( O2 i7 H$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
' N" q5 e+ h( y7 S" X配置OWASP规则
' T+ v4 U  m8 A. ~编辑crs-setup.conf文件


0 a; B/ s$ b$ h# @" h$ 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
2 P% i6 j4 @( }6 q* R1 Q$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
" J7 U# |7 v% o1 N$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ v7 f0 |/ I0 N1 Y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。


4 E; ^6 c1 H5 u8 c* S启用ModSecurity模块和CRS规则
2 S( D+ _( I+ @2 b9 u* e* Y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。
: ~7 |4 s' C5 y
" L! D5 u' J: t
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。
* y2 z2 n. X; a. \: i. `0 i3 G3 S

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ 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。
! z/ f; y# M- f  Q
7 X/ }7 Y, y% W: B8 }
8 z! l5 M+ K, t7 m% z$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
6 C3 ?$ j7 X0 H/ ]2 X, `9 kModSecurity中几个常用配置说明：


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。

- \( m' @) x6 a1 x/ z9 U7 c
1 f/ N6 K7 r2 M' ]0 _6 A2 A2.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。


0 p( g/ K- h: t) x4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
; Z0 b9 d9 n( W2 e. V' t- J
# i7 ^/ x) b+ G" v: Y% D
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。
3 _/ ^5 y8 C7 u7 E) v

3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) c% ^9 U* j7 n" Y" ~# 生成例外排除请求的配置文件
! k# ]  m( `4 k. j$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
% ~3 q- j& W# h  A: x5 e$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
. D2 K6 n) E5 t" j" V" r7 g$ 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。

1 @+ y# }3 Q* ?- |& T
0 S9 B/ Q" f* S: ^2 b$ 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

( u. o0 U' w3 x4 G+ B
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。

* @# F) z) H/ _" w/ w
$ z7 P) i4 `+ V9 D配置Nginx支持Modsecurity
) F  k7 f8 ^, A, H7 r+ W启用Modsecurity
+ S. e. s) @5 P* |4 }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 ?8 E/ h8 a0 q  S- F# YModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


4 p7 Z' k, ?) r% ]# Y1 `$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 z, Y! r6 {' x. A% P) j, N0 x

server {
( j1 u: Z5 w8 ]4 ?+ u5 ]5 p$ l8 [  listen       80;
) z: L' {0 {+ b  server_name  example.com;

6 s, v4 ?5 }, U: U5 L
* ~, H$ q+ V2 K9 m$ Z; W# t6 w/ K  location / {
    ModSecurityEnabled on;
# p( H$ T& E" b- |0 Q( N) e' U2 B    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
! `  b: r7 R' f    root   html;
    index  index.html index.htm;
' n% Z8 w3 D" l) w: W  }
: y, A: N2 U( m$ t& m  h}
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：


) b0 T: [$ ?+ {9 @- k2 Bmodsecurity 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。


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

1 D: t! I. K, h, i1 l
server {
6 x$ ?0 {' F3 ^6 [- m- N  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
! L5 m) M/ Z" S1 U9 {' V  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


" }% e9 o3 A$ L8 P5 y- s$ I  location / {
" j  m5 F; r' j) l
; D/ H7 N0 |4 c3 F$ v5 k' s  B
; y# \: H* _7 B, F$ M) B) o9 B  modsecurity on;
  F  a6 S: H( L  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
. w; J) d. J/ o  k/ s  ^  index  index.html index.htm;
" E" N5 w  l' w+ I; F9 }}
- S+ o8 H2 @; B. j0 x& b}
$ L% z, L9 C3 j0 z! h/ I4 `% \+ x9 c验证Nginx配置文件
9 _: z+ |- d5 T' B( b% f$ /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
启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 R* T! R# z; G. G& z( z# x

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。

3 A- \" W- G7 q% c: A