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。


在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


7 |4 W+ \/ W, @6 f0 J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。
, B% K0 s6 Q9 h

, ?6 O6 k* [$ iModSecurity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。

) _' o1 G8 D4 p1 G
; Q2 T+ y2 s/ V: t& K9 m+ _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。


% q6 L- E6 d& p官网： https://www.modsecurity.org/
) {2 q/ w0 }1 X- \8 [, n# S

什么是OWASP CRS
# ?! O3 h1 G" J5 n$ v, D9 AOWASP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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
8 j0 z) R/ X; G0 y

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
+ }8 b) Z& J( g8 d  T
: b8 D( m+ g* e0 i
, {: K( Q5 p1 {9 f1 ]2 vReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
6 k& x1 Z0 O, I; O

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
. {9 M1 N3 P$ S6 e  ?, r! j防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

) z5 b( U9 P9 G5 y2 U8 Y! x; E1 k
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
0 E( {3 z" t9 f3 P% f: ^2 o2 |检测常见的Web应用程序的安全攻击。

1 ^2 ]. A2 A; R$ s- P' K4 q3 P
1 n8 q5 F# g. {3 j8 H+ f8 q# G( AAutomation 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。
; Z6 V6 W+ _! x0 }7 N5 g; K2 J/ c( x
8 X2 S$ N8 M0 z5 f, ~! b
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
6 v5 v7 |; t) @' K检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
8 i. G" B) w2 L1 L8 A6 A
* l5 _5 n  R5 w- F
3 {7 k! T( Z/ K2 f, [  z2 z, \; STracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


$ t* Q# M1 u0 t/ \7 xTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
* n1 d- c8 b6 v4 h
* s/ t7 y( Z' S: h+ X: j/ P( m
8 m3 G- K2 d1 R1 k& d: PIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
; k$ R& v8 y  e6 F' X; d4 [1 h; l检测应用程序的错误配置警报。


% C# G8 a  Z6 h6 yError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

1 u; m5 e. U1 C& K% F
安装ModSecurity
软件基础环境准备
: b; i( b( Q: k. e; \5 ~% m2 K, U: c下载对应软件包
$ cd /root
# d& W8 N+ b! `  `8 ~+ p+ D$ 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
( _; H9 ?/ ^( J3 z, l9 ?安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
" Q0 t. }8 Z$ m8 K' i+ n

3 M; E2 {4 N0 v) h6 z9 v$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
' E" P) M3 P8 w6 MUbuntu/Debian

8 g7 T1 c) t8 t0 {: }* H' p
8 j4 @9 l4 b: ~; m; S; W4 T6 }$ 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。
/ h2 z! ?/ S- M) {
! @' m# A: r1 v1 m0 n. b+ w
5 l# Q" I0 X, j' U0 y' A方法一：编译为Nginx静态模块
* A" O, U* ^" }

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
, U; Z& t" e4 F, R; N1 V$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
8 D2 [6 f. m: k0 }# ?  b- z) p$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
! X& @, D4 z0 J& w* z' s% l) s$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
" b* E- Z7 T2 o4 U# J' e
  ^: e+ R, h+ q1 y0 P
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
/ A& Q' f) Q- S- k5 ~) k3 V0 M! C$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
# [; |1 J7 V6 w9 o, }1 E5 O6 Z$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
: r' L6 A! v) h' K$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
  E+ g& H  T  h4 p- H/ T$ make install
& b2 e0 M  m/ U$ r/ CLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
$ N# t% k0 Z' F2 h1 a
$ h" R0 P5 s$ G* T
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
3 {$ L4 Q- n1 {! [* b) Z编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

% [; E' k2 |% L; C1 t1 M  D( N6 T% M
8 }* d% `# ]- E% E% b$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
& b, o% D+ I6 I" k# \$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
9 v; ?4 }7 A& M$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
. f" ?$ _6 d) r3 x: R2 Q( W7 t; \/ xModSecurity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 D( @" G# L1 p) z

下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
- h4 P6 J4 t5 \# s. P  @$ u$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
' e" x. i! N/ M. t0 g) X$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
0 S7 X  ]6 M/ t$ r7 T配置OWASP规则
& u8 c7 m7 E/ Y" Q5 Z; c编辑crs-setup.conf文件
, y) w  {& H9 M1 v/ A' ]

$ 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
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
# c1 B. X' M. E- f/ k! n! O$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
  q7 k" m* M7 C  c1 D3 ]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。
3 |" L' w" O) r& y
: W  s# _4 t; Q6 V2 i8 }
启用ModSecurity模块和CRS规则
- ~* E  A  ~2 O/ Q* [9 G6 F" p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。
6 y8 i4 m6 H: q7 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。

  r3 `$ u5 g" s& a
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
5 q- j/ `! J$ I4 q' ?" S$ 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。
( O3 T/ V: G0 d. _/ ^3 l: `# S

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

2 U: _, g/ G3 x
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。
9 a4 G/ i6 \/ w6 s

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。


: @' G- C, S  H3.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。
# n* u' F/ W" ]. \

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
0 t% i5 R( R8 Q
: K3 d* i7 I7 F) v* d9 }
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。
% u# C, O+ c& r8 Z* }. x

; _; i) B$ \7 D5 I6 t* ]: X7 K  J3.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
8 b: X+ x' p% O, Y$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
/ B; N: |$ f/ O. B4 r$ 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。

% a2 e: g0 X" b$ A
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
  P7 d/ D+ @/ k' R6 m, x, Z
9 Q2 W. `- d! ~( L1 l3 X  X5 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

( Z) {2 e9 ]2 `, e& @5 X
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。
7 r' r: b& ?" v+ ?% r
* D/ J! V) v' G/ X2 S3 E4 X* b
' E* Q" B( s/ Y. V, i% _# C6 i配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
" |+ s# j: y1 n3 B, _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：
  R( b# L. b. g+ ^; J' T
: Q. a/ [3 e+ u8 e
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
1 B. m7 M1 X/ q5 L! _修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
4 S- t9 o- B( K2 ?
0 ]4 [3 |. `- T2 m2 B
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


: y  ~$ C; _) a4 a: userver {
$ ?0 ?0 o# i- R+ F. M6 T$ l  listen       80;
0 X  _7 Y% Y/ E0 R8 K: n' t  server_name  example.com;

3 _; x# V& r4 I: @  G+ U4 q% k
  location / {
% \, V" z$ Y. u* a  m( m    ModSecurityEnabled on;
  b9 g7 @3 x: I% ^    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
' @9 o$ H% n: u    root   html;
( D4 y; j; u8 z2 R. }! G    index  index.html index.htm;
- w5 M1 z5 K5 q  }
}
, Q" f0 j; ~$ F+ Q$ w; y. S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：


modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
" t% Q9 A9 C+ a  c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

& T3 \4 c7 B4 Y/ K6 Z2 K  ~
- C  e- G+ Q4 i% r# F: Aserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

% F5 K8 K( W9 ?& V/ q* E4 w8 K
  location / {
: R: j3 O  C! B

  modsecurity on;
) V2 ^% x6 U$ T4 ?' [  L8 E  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
. l. A3 F( s2 a; E1 n* K/ {  index  index.html index.htm;
, m- P) H' Q% X" C; d2 B}
) R: L8 o0 b! k; F3 _2 D& [9 s1 }}
, v1 D. R+ c3 j; o+ A1 m9 v验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
# m( ]4 r0 I% mnginx: 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
# X3 S% D" I+ e( i# 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。