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。
% o- A+ D* I, Y! z$ m! @

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。
2 }5 N$ o9 \: u. O" Z
% n* h" }0 A4 S; Y) R) o; x$ W; J, O
. n* N9 h* g* }% z3 z; VModSecurity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。

/ S( d" Z* {. U. o* @# o
/ X3 ]7 _3 a& X* lModSecurity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。

# G# S* h; @6 A" A
官网： https://www.modsecurity.org/
2 j" B* q5 }- e7 Z9 r. u) Y

什么是OWASP CRS
8 g) X7 ~* \: S+ jOWASP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。
4 D. w2 w6 X: u3 _  K- m

. ]/ O6 U  a$ ZModSecurity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)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
( U$ Z2 c' j9 A  T% Z: G3 D5 m6 Y

6 f2 k! X& `0 j2 V5 c, Z; WReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


7 n5 ^0 z; {2 H8 j' ^HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
* b$ Z4 k/ N7 H# h# ]防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
1 f6 b4 J" h( f5 ]* g
( |0 u8 k8 z, P4 I: S1 w
5 Q5 |. C+ h( y( Q! v+ }; \( H6 RCommon 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。


+ @6 ?9 s& v0 [4 F/ [6 @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。
+ C, |7 N7 g$ a) g6 |2 _

Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
1 @0 z- g: e2 B, U' T$ c检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

# M8 R: [  ~' y7 Q# b
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
1 `1 G, l/ R; k8 x6 o. Z信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

0 n5 M% q! f9 W# `
( C$ d- x' \7 O1 e& i- _5 cTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

1 {, G( ?3 E! M  S! x
8 q( `$ g( |- S: `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。

$ V9 S! [) i' z/ U9 A
. `6 R$ [" H& H8 KError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
2 `: v3 r6 |# w$ y5 ^" v, p& V

- @  Y3 r9 n% E; u& }+ X安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
4 I3 N  A: ^' h: F$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
3 s1 @6 u0 u# M: M7 z' j$ 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
  s# X, f! x% z/ L6 NCentos/RHEL

- h: U+ T4 B% i1 x& x+ n' {' Q
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
0 `! R/ K  ~! V( O, D- A" ?2 U$ {

. Q1 M' A, M# M( C  b$ 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。
- r2 d. S5 G/ V5 U: U+ a0 p' R4 i

方法一：编译为Nginx静态模块
1 i, k  j. u& n# m3 `

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
4 L7 E; C, Y- [! A: t3 V- j3 ^, i$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
: s3 s) e; P# H2 a$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
" a+ R1 s! @* A$ Q$ ./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
! {% Z# R( U  ]& f1 g7 W- M$ cd nginx-1.9.2
2 U8 @! C# t: x3 N$ ./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
( T/ z6 r8 A! v7 o  y' o5 U* D! i

/ f- z5 v9 h' k编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
# `6 R) q8 `0 P3 V$ cd ModSecurity
& B1 r+ J# S  O$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
. x" W; g& I( j2 N. R5 O$ ./configure
: r! E) ^7 E( _$ make
$ make install
; e3 _7 ?* N: A9 r$ nLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

# t: I! V* [* h+ W  M" H, l4 q
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
1 o( m! m3 x. ^! E& J9 a9 ^% b3 Ylibmodsecurity.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
) y0 |! |( d- _6 n+ ^) y# l使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

" ]& [3 U+ C* j9 t8 d: B3 O6 x
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
; {6 I* G& i6 u" }- T" e$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
# ^0 p! q0 f9 g: H$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
4 g5 q( B4 O- A3 ?8 [0 v$ make
$ make && make install
* W% @2 i9 H' ^% ]/ T1 @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。
- }" T- V2 C+ u0 X

* I, Y0 v  ^. i! ^" }下载OWASP规则并生成配置文件
: x" A: g$ A3 p' Q  h- v' t: s# R$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
! X) I! A+ c2 m4 H3 N6 P) e$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
5 B1 M3 m* j  d5 ~) C/ ~6 m$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
: F3 A/ Z( Z- y! k7 m. P配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
' X6 b% z4 ^1 o+ j. ^  _; M( E

7 g* G6 u& T4 [8 l# v$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
2 a( K8 P6 Q9 ^1 u; W1 J3 }$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
  N* G# t( g, q! B$ z' }$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
4 r% [& v) o" F1 p) S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 [/ f5 k5 G+ p
5 o7 G$ H' j3 B" x
6 R% J5 f" t* v8 v' x启用ModSecurity模块和CRS规则
3 X5 s$ s, f8 I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。

2 K" D: I8 {' n, W0 _+ e' c
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。
" p6 V5 W+ ]7 Q

& k$ z6 Z/ X+ C; P$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
8 {# {+ Z) o/ N4 P0 i- s/ uSecRuleEngine On
) K* N/ j7 v0 G+ G5 c, N* C8 IModSecurity中几个常用配置说明：


( O* h9 p! F! ]4 \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。


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。
) J: o, o) z3 \" `+ q6 c; K7 i
5 h2 i6 B) G# s5 a' y% v- a
1 P* H8 P% }: Z8 X# S6 t0 d3.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。

3 A' Y2 C4 E: Q4 W  y3 S. `
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。


7 v" g7 i2 m2 m3.x版本CRS
8 m/ X3 g: v9 D" o/ z* \$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
4 H( a' n* g1 v5 E1 H# 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
2 e4 N9 c8 m7 P. p$ 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。
& {/ e' X' z' A& L: }$ G$ X0 O6 i
0 k0 R$ R0 A7 s2 r' C+ O
* l1 H9 a; o/ `% o! d$ 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

- x& d2 G% ?5 z  P1 |, D* u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。
; b' w+ v! @5 n% K1 k

配置Nginx支持Modsecurity
5 Z* \2 Y& Q9 J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：


1 f. B# Q6 e3 B& u5 BModSecurityEnabled on;
3 W5 w/ ?- c3 w, a4 vModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

, e  R/ a' b( y
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ @1 j. P6 \4 l  U
9 `( ~& J, x% `7 [
server {
  listen       80;
3 _& Z+ [: ^8 q5 x' N. F1 L" T2 z  server_name  example.com;


  location / {
& A! u. {2 Q8 ^0 {/ n    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
. `; f! v$ z, Y" Y6 i# ^3 J# e" h    root   html;
    index  index.html index.htm;
; B4 O5 ~0 D- Y& h' j) I7 F2 W& G) `$ x  }
}
. _0 i, ?1 ^( h3 ~2 @$ G- e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：
; f3 x* E, F9 M: D0 v  h
& n, s2 q! Z+ s$ M
/ b3 ]) S# Y: G" f, [  Rmodsecurity on;
' {8 w9 L9 H# ~9 L1 f+ bmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
/ _/ e3 ?3 w. {( M0 d0 c0 w  ?5 S修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
4 O+ W% p( X9 I! I
+ n3 [" R, c9 a) b
. i+ S% l, Z4 N1 n$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
! z) {- i( |" y" a" ^+ ~) o  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


& `3 o8 Q3 C" d5 i( b( X  location / {

  z) g: y% z1 ]0 J9 d) u
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
0 a# n" H# v" W4 u! d# o2 U6 @  index  index.html index.htm;
}
$ F7 i* @& D9 a, F; K6 P}
验证Nginx配置文件
1 P% w4 S: h7 |) Z7 P2 l4 Z  c2 A; R$ /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
0 E  |) ?! D. _2 W$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

5 U/ ?  u: N, s- t

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。