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。
( G) ]* f# Y; c. F3 I! r
$ Q  F7 M$ ~& l
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
/ q3 z- J: }- nModSecurity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。
, r5 i4 G" ?, ]7 X* q" j( h

& P; r. I1 g2 l1 L2 fModSecurity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。
7 `) d, [, w! F, J& g& w
! G! u1 ?0 F& M8 f
6 v: |0 t! K5 V0 c4 m8 hModSecurity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 u) w/ H7 U# v' {, H* u
# ^, x+ X; F/ ?! F) g官网： https://www.modsecurity.org/
, B, Y9 ]) f6 M. W

什么是OWASP CRS
! v! ]# {2 Q5 F: p: vOWASP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。

9 b" E/ q2 G5 k; a+ {2 ]
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
4 b* q, X6 t0 e0 T

4 f: Y4 P: N$ A1 \  `. I7 z/ mHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
- N5 J6 U' }8 z# I( F2 j! m. m
1 [% Y1 R; ?% e" Q/ \7 U$ M0 ~
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
& q* O. f/ l, @! h

6 S) ~0 W9 w" n( ^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。

! f1 I) C/ P8 u, {2 s! O
" N/ D4 N& ]" rCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
1 ]5 w2 N2 j. z9 S$ l检测常见的Web应用程序的安全攻击。
/ e1 v; X- C* V3 H  d8 C
) i$ `; k. [% w, j+ L' z1 }  u
) W  H- K/ \7 A9 R  ]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。

- w- c, e- ^; W5 h, g% \* w
$ A3 s5 |! N6 g: YIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
& C+ Y! d/ z, |% G+ w; \检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
) z9 U8 i+ @* t9 c) R; e
* A( G0 d; a6 \0 r7 L
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
# c3 u; w3 [6 o' p( p/ M. V" ^信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
1 t& U: t# P6 W

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
+ @3 Z" c( b. ?; T

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 k  m# {8 K; Y2 X! ]
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


' U& C7 b) d' z* C4 R/ F3 y9 m安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
* L5 _0 U8 q# Q: E$ cd /root
$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL

' H" d9 h0 \$ J# L, ]7 `. F
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
5 Q  N7 _" U; h/ f! sUbuntu/Debian

+ t- x/ h* b; ?) v) u) m& a  Q2 q
$ 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
+ X0 q% ~# J0 S* M, U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。
: G* e$ Z5 l9 F5 T

( b$ I- ^  |/ k( i8 e方法一：编译为Nginx静态模块


5 L/ G' {4 Z$ m/ y编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
3 }- ~2 m/ B5 J+ S4 L( ]( `$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
( b, y9 x( `& K! c9 [+ l0 h% M' b$ 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
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
: O' i8 C9 v  u! O! B3 C$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
% q3 }2 v* ?! [# h' k! X
) o0 o. B4 c  h' E
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
1 W; s# {# U3 z" F; ]. K$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
" s* r7 a- u0 [& C: ]; u/ Y$ cd ModSecurity
  f) `5 a. H5 h3 k( J% R  H$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
) |& x' }( t  b1 Q$ git submodule init
  d0 n/ h; z) K0 x" m$ git submodule update
$ ./configure
& a8 Q. g/ V1 h1 \- x3 [$ make
$ make install
% o9 c: b/ F" O; }LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
6 w. }; _# A6 c* E
1 Y8 L- n' P- x6 p8 l+ g1 L
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ t# r) M; A% d6 L7 rlibmodsecurity.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
  j+ X0 |; y9 N# C使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

- }5 M1 Z; M. m
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
/ g% c# R7 i2 c, R3 w4 C$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
" @, r, M( c3 T6 @. ]$ H/ n$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
% Z# H! j* g- ]) R2 g' T$ make && make install
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。
9 Y) c. u6 |4 j2 @) i
$ }: I: y8 ]& e. V7 W
8 x; M. W3 c% C3 ?: z! f' x下载OWASP规则并生成配置文件
' z2 K: p- B; m; F$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
2 p3 f; ^3 d0 t5 k. }$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
- |7 m' h9 d  O# x1 S1 i* [5 c$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
" {2 R( c; f, k  z* ^9 Q编辑crs-setup.conf文件

$ r, u3 x  J/ r3 x
! X5 ~* w' _0 |1 A! p6 X. ?$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
' r' `+ S1 n; d9 ]4 Z$ 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
( `# U% r  i% G! n- f  R: [8 E2 Q$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
# c& \0 n7 o# ^) t4 `1 |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 v- R9 U* E7 i5 I& O- S" Q
5 U3 J5 A! G+ _/ S  w$ }启用ModSecurity模块和CRS规则
. b' d  ]- d% V7 c' H" X+ q; \5 t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。


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。


$ 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。
; l& r' S4 b/ K& o+ @
3 a0 |( I3 ?# P
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
  @8 v* T! d) p& x) MModSecurity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。
7 f7 V+ P9 \; l' u/ q! T5 s
! n$ [& p, S( U& w* h
9 u# H$ H- }* T6 x8 i5 O1 q3 b2.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。
8 w! h% s' M1 q, ^$ }  k3 r
, i4 v. T! P3 N' V' U
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 Z  U/ Q) ]( f
* }" w% t( E9 I' ~. j* ~+ a
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

, K% Y6 f6 n4 S& q, m0 ^! _
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 J5 G, \# Y( H8 k% Z

3.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
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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
/ \- b1 w) `" r9 G% N, d  }

[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。


配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
9 E9 G1 l! P6 {在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
# H- n4 H# ]& Z) @9 R, Z$ i

ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

# X0 T' y3 X0 u3 c5 G
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
7 E& y  x: h/ @2 a# k( G
! e7 j/ y) U: O* D( {: V
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;

7 j  @0 V2 y5 q4 z
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
4 G! P+ g- L% [/ F" z& [) B! P# e    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( n2 E( i  d) b0 }    root   html;
, A, K. V  t$ V    index  index.html index.htm;
  }
}
& s9 k  \) a3 g使用动态模块加载的配置方法
9 S- I' |* o- n& d( o在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
& O, w9 F% P0 M& ]( ^$ t
$ a5 |3 j  [+ f8 W7 ~
modsecurity 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。

9 c* K+ j6 ^2 j9 a' c2 r' b
+ B. t% {; J, z/ D$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


# h& _  Z, Y$ xserver {
2 u. v( a2 X+ z1 l( g: f# x  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
7 p6 z- A7 h: P- w0 F
; H  a2 @; n1 G$ G9 F# H
  location / {

8 T( Q. S6 K3 I
6 W9 \5 u! }, z4 \7 d; Y  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
2 P1 Z9 e7 R" K  root   html;
! L8 S2 I' y* z# j: U  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
0 m+ b- |6 s5 p8 }  c1 s$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
! K. b  Q) f2 d# K" ynginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
, d0 c7 A$ R  [% q3 E6 c% Bnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
: U& Z( O$ N" N7 S7 d# T$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
# k4 |, y/ [; }$ x, S# s
5 F! C% @% H0 ?3 P

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。

# h0 F# [6 O: I7 z0 z9 h( I