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。
' y) `7 f' s6 b

/ J; q. _$ P1 j在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
; \# Y, l7 g  m8 X. ~
' O+ b; c, H, A
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。
( Y. |- \8 p- {
, ?' z( M* g1 o
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。


  ~3 V: y6 {7 s) {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。

7 t! N/ R3 m% I! W
& @: Q) ~  W# i6 l' b5 n$ @官网： https://www.modsecurity.org/
2 o% L; Y# p' R8 P: c9 v: u/ \! Y
8 f, |) o# i( v3 t
什么是OWASP CRS
  S' u' W% ~( k+ e. }( {OWASP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。
, x5 E/ a( [7 w& t

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
- d% r% r5 f( T  F6 x/ R

HTTP Protection(HTTP防御)
4 r' M' K5 Q* W" j" x7 vHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
1 ~) D. K/ Q/ i$ p" R8 D
& N. v2 V' x+ z' _
4 k" V. h' ~2 C# UReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
. _. q' w; Q; R  x8 _利用第三方IP名单。

$ h1 s  R5 z* C3 c) d5 l5 R5 i
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
' S) g( d5 H1 q, s# ?  U防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
5 H7 Z( @. |7 I' Q
, \, w9 k! T+ A; H
2 j8 v- @, J6 |/ y( W  |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。

) U5 {) U5 ], Z- }/ p% q$ W: |: z
( E' F7 S3 }$ t4 L3 a8 j4 p' }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。


Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
  D# u3 l& B) [! G

$ X- {8 X: |. ~& t; Z5 ATracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
, b' w5 n0 c9 g- P& u' m1 G1 x( g! R
* X' ]; V" {3 i1 d( u7 T( W
+ r! }' O  J* ^( MTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

( Z; g* j5 o1 ?
4 ]7 O% q" z% V8 r! rIdentification 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。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
. T6 _0 b& v0 Z检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ 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


1 q0 J  M& o8 p: [( Z$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
- j) X! L4 E  J) S% Z. L: @Ubuntu/Debian

) T% M) ~' n1 o3 {7 U' j  W
$ 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
$ ^! C$ B, B- y  \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。
6 r7 S, ^) |6 o3 r2 ~/ e/ {  X
5 r" y5 d9 }! u; j$ B4 {# Z2 N
: l, x3 Q) D2 s方法一：编译为Nginx静态模块
" U8 K3 [" p% \. Z

  L+ |0 J* e5 o& |, e2 a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
' i+ l, H2 ^+ H1 v$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
, F. W4 M# u, Z* ^7 V$ 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
4 k$ {  i! G: z3 w1 Z8 O: g9 f方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

& |+ K- m/ B1 F! i4 j: q
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
5 \, O+ P: D5 m' p# U/ U$ cd /root
% o; g( ]- }% C, c( X) ?$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
: J( S6 w1 n7 b! U# n$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
( I0 @  s" S" p$ git submodule init
% o1 I$ R6 M5 [7 j8 |& H3 j+ A, S+ l$ git submodule update
3 K' a, A; q! }/ A: S$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
! c9 A4 d: q0 w0 I7 D8 W

# p; M" E7 }* h9 R! z, }$ ls /usr/local/modsecurity/lib
3 x0 N6 Z9 s& \8 A7 C" ]+ H2 ?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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

! E/ |! {5 S' T8 X. W+ o: m/ b
2 o5 b7 Y1 s! O6 U7 `  U% z$ cd /root
+ A- G$ O6 c8 ^" t5 [9 V$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
' `; n: b* S2 A* D2 Z# Z, O. E$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ |2 p4 B  _; X! G9 n$ p/ M+ o$ make && make install
/ z" p5 E, i& z添加OWASP规则
- T" Q" U( u8 X% x" I9 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。
) }' ^( A4 u, s$ w$ \
, Z8 k0 g/ b& @: A! U: m( L
下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
# S* k, s5 Y! B( s' a$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
  N( G1 y) {6 e3 Y$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
+ v$ _) g9 _9 y4 ~4 L配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

6 ?" H3 i: D6 a; k9 G* g7 f1 c9 j  P
; {3 \' O( f* f$ 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
$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
9 U1 N* [: I( ~8 a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。


启用ModSecurity模块和CRS规则
% k! U  d- X# V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。

2 c# k8 B- o6 h5 F8 _6 s3 u& s
- a6 ?1 v2 H# K) {% \  H$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
& G; G  H2 I& `  g2 \$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
9 N. J' W& d; N- \$ f3 z$ 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
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
: Q& h+ D  h0 U7 x4 R
- B. O* u( x/ j( u' |
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。

6 p/ k3 d8 A. b* f- i2 s3 W$ X
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。

0 O6 z- J5 D. L6 P' }( n+ ~# W, w
$ b6 ]: X6 b* C0 g& D7 F- M3.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。
* Z$ h7 K( R# @  r: N' J
' Z+ x/ G. F* y. I  R
: `7 W4 J" e/ q& z2 C, z+ Y4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

# Q% o& L, x, C0 {1 ?
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。
( X7 |3 X/ B4 u
: {# k# X4 `- d  P$ y) @4 c
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
9 H. |2 q7 T$ ~2 I$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
' Y2 R1 q* d, ^1 O5 m5 r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

% m9 \2 ]0 X8 h, f  U1 q! ?

[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; _) N4 i% |, g3 N; a
3 i1 N' g  i9 t7 f5 d: j# ^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。


4 F5 O1 I7 k  a. B6 B配置Nginx支持Modsecurity
: b) X. ^3 {! q启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
/ J* v; b- K& Y$ ?) @, C. x在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

! ~: k) f( V& |
ModSecurityEnabled on;
, ~6 N3 T2 S. V* K: e6 c$ sModSecurityConfig modsec_includes.conf;
7 M, m- r7 ^# k; z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
" O9 O" [- B! q! h6 k

- T+ q) S7 a- B; o  a9 w  g, U" Userver {
  listen       80;
7 p- T6 @0 P1 F2 _9 G" [# R" \  server_name  example.com;
, A) \& _8 C) a

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ K1 N* C* R  ?5 r2 S4 I! ?* w    root   html;
# Y. _2 s: u, d* G  p; E    index  index.html index.htm;
, y5 |4 t! H' ?6 _1 F4 C  }
/ x. Z! V; q* ]  A, @( }9 h}
) I. l9 S" }1 b( @9 I  c使用动态模块加载的配置方法
0 G* Z8 u  V2 `% T8 K在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
- s4 X' Z+ K& S1 F" @2 ~8 G

modsecurity on;
7 N( y5 I; I! x3 o0 omodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
3 h5 U- A1 O* K( W  c- t修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


1 B) [% e; R$ o/ J7 u, |: \$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


/ T! S/ Y- E. ]- V  gserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
( ]2 a- B1 l: v7 p! P2 |+ q  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

) @  I0 K. ^! @1 E% L( n: G
2 M" G+ `" p$ }5 o! p  location / {
. j. m2 z0 u0 U& [+ p
! M" d! N# q4 o, B
# }" _9 i+ }4 r  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
' e; p: P; |7 f+ P, t+ W  ^}
! a$ s" ]# e& q- m}
验证Nginx配置文件
" A# G8 }; D7 C! w, h$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
$ I" T1 @( d7 Z- C, _nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
. [& D  E( \" ?) ^4 u4 Z- H5 \! z0 Y启动Nginx
$ /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。

5 k" _+ Q$ a3 h* ^