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。

: C/ v) f7 I/ N# {4 t/ ^4 z- N& b
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


什么是ModSecurity
& E- R3 ^% y' o& O/ UModSecurity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。
4 a# L) q8 f! i* v9 j

) y: g7 Z. F, o! QModSecurity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: _  r- k: k- @; Q7 N  O- I/ c
5 [' o6 Y3 C  v. 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。
3 [* k$ K5 S# Z( {! Q1 r) G& s

官网： https://www.modsecurity.org/


1 g1 |( F$ o4 T9 i, L: A什么是OWASP CRS
' C5 F6 I3 ]  TOWASP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。

! I  p1 f4 ^3 E+ \
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)
7 K9 p* @) F6 h. n7 A( f) rHTTP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。
$ y; p- C& h% H4 b. P

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。
. G$ Y, I' X5 R8 w: Q( Q4 W
+ P; L: [" T; A! h: p
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。
: f$ j6 a# Y+ c( \* C) w* e

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。

# n+ }% G1 I- b7 Y
. v% r1 T8 J; h5 l4 S9 _" yIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
/ ]; }6 G) g' o: F2 w) R检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
$ k( t: b) c; S; a# ?8 a1 }0 q  `
6 j5 F, f+ C' x, B
8 J' S8 J) ^# Q8 y' ^6 V1 z' z6 M7 Y% RTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
" s3 c, n3 E3 A3 E信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
3 N! k% E, c* K; i: ?2 I

( m6 ~. Y8 ^0 B! t2 ]6 TTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
' v( s3 [7 @, L* E/ E
/ c! Y2 j( y1 ?6 Q- z( U+ [3 W6 W
9 g& ^1 z5 R* S+ A8 \% g" N5 y6 [9 yIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
& l. Z- U% q* z8 M- F4 B9 p" Q检测应用程序的错误配置警报。


  k0 q) ?" v! z- M8 B# v5 NError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
2 m9 U$ Z* z6 E* X& a! l( y

3 R8 h9 {, a- z& L- a安装ModSecurity
软件基础环境准备
0 e6 C7 T, s- z& v( L! z下载对应软件包
! X3 C( ?* e9 I4 h- `8 Y) y$ cd /root
+ u9 L+ _1 K2 t# ^0 S( W4 k) o$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
4 A+ p. o+ e# Z$ 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


. G/ L4 l& o% [, d  x2 o6 R$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
% a) f. Q- M0 v8 f/ L  \" NUbuntu/Debian

: T3 g' e4 }- v, n7 P% Z
" d/ ]3 t% N( s. L* 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
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。


方法一：编译为Nginx静态模块
9 d: d9 v* {2 {! N

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
: s( h& W0 a+ ]! {  p! O! l% B8 N$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
1 u' C, v" B% D$ r& c$ cd modsecurity-2.9.1/
7 P. D  C5 k0 x. V$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
" s% m" ]7 P5 q7 C7 h) c' U$ cd nginx-1.9.2
! q* e/ E' w! d- F! W9 |$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
" P1 \. _9 v# C+ v3 g, Z$ make && make install
+ \6 d2 D/ @% ?* F+ `! {方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& U& C' V$ T% [# `( b
& p- d+ Z% l+ B
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
3 `. N6 R5 B6 B. b$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
3 s/ j: h8 `, ~- U$ git submodule init
. y3 M5 B/ R; P, j3 a9 M  m4 P$ git submodule update
$ ./configure
1 I+ K* ?+ c/ R2 n/ F$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

& R+ G6 o8 n: X7 m+ s) B' I/ e0 C
; V. V% p+ B. h% R. m- [- r( N$ 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
# C: \$ q# o6 ?9 F3 X4 g使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
" J# d- \8 W( K5 g
1 f: F: W1 Y' S6 a6 a9 O
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
+ O+ g" o. l+ m7 p$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
# k% g6 y( i/ l9 |3 a" [; x6 Z$ cd nginx-1.9.2
; k6 P9 n( A' Y$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
/ y; P5 B/ L" T1 H" NModSecurity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。
3 O! h. m) X5 G$ o

下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
, `4 D* d7 n$ _; ?, Y4 z$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
3 p! Y5 P" M; Z% ~, [: T$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
- k7 D* l; m  W- |; Z配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
0 F! U4 J  H+ E) K
/ J( U, [0 S/ m7 T9 L& L0 N. V) j
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
5 Q7 l7 G) l! W" g1 c$ h$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
' L( X  L9 h# ?$ q" `$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ j# D( d) X1 e9 |1 F' @( n$ 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。
* }; ]2 N3 L( g9 u  ^9 m8 ]/ c
6 J) O( n% H- t2 U# o
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。

; q3 Y! v2 v' j; a( M
0 ]/ @0 A) ^9 V: V) |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。
; j* I% Q3 e& |9 w

$ 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。

" _* [! u6 w9 e) F
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
) y8 u: \/ U5 gModSecurity中几个常用配置说明：
! e* ?$ z$ y) r# F+ |

0 b" H" H9 f, o9 U; K: K+ w& j1.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。
0 `1 D5 b% c" R8 q
/ {1 a* `  v$ [) ^) ^9 Y5 |0 Q, h
4.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。


% d, i2 J/ Z/ z1 C$ \$ }5 c; X3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
* c  ?9 V: ~: x. Y2 W# 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
/ s; |& F- ]* i9 _" T$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
% }. M  O+ l. D4 R1 q$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
( X# C( C% D" K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。


2 A! }: F( Y$ ~" X3 ~$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
5 E1 T  Y$ F' r) d; C. V
" T9 M/ r5 j( o# P; S

[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

$ D* z1 h2 R8 j, `- f* v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。


" N7 X) R5 e+ ]配置Nginx支持Modsecurity
0 o$ w' e. E2 [+ f; k& E, f启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
2 D( N' G: L; s9 P在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
3 l' W- S% W' X( y+ o

  {4 ~  c; b6 |2 t& _$ ?  r! G" lModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

8 n, ]" Y2 F. X# _! x# h
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

9 K7 g; K( E& F% ?3 u5 T+ O" X8 z
8 g/ w7 m) n! R2 X% e: c- Gserver {
. Y+ E/ Q+ E9 X  listen       80;
  server_name  example.com;


" x8 m( }. I4 d! B, B% D  location / {
- |. U  ~0 M& @    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
2 ^1 E* ^$ x% o1 e" E}
+ _. W8 }) W5 R5 i. M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：
; i0 x: L3 @4 a* o
) \' r; N6 U" d3 A' f' q. v. `
- V- E- Y/ v6 g) }- Smodsecurity on;
* u, E+ Y% s0 g# D) [modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
$ u# {3 H5 r" h/ u修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
; l" |$ k( w" w0 w- B7 d2 S

0 d. M" s) E. g$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


2 Z# f3 r7 U1 n4 Sserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
: [* Q8 \- C8 I# B9 ?0 ?  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
% `! }0 ~) F% l
* [& ]. K4 c/ _; {
  location / {
6 b3 X1 l: a: Y3 w

/ v: E8 K) Y; _4 I  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
7 H9 M( R  ^+ Z3 S6 r  index  index.html index.htm;
2 c  [8 g3 f! t}
}
验证Nginx配置文件
9 R. x; D9 J4 D$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
+ y4 n2 u2 d' t$ O; n% ^4 ]0 ?" Snginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
; a2 @. ^# ~7 l. E6 o, i1 pnginx: 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

3 D: {# t" k8 X0 ?# [! Z

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。