利用ModSecurity在Nginx上构建WAF

admin

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。


! p0 `" q8 W. g+ [1 p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
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。
6 k3 u3 M  o/ N5 s& [$ d

) R8 W3 w8 L9 |; |$ KModSecurity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 _* u8 c, S/ n: L. R

& V1 ~1 Z- Z- |  @  iModSecurity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。
; W) Q; ?/ v6 a% i; L. h0 L3 L
! S4 |! F% O6 X2 b, H* \9 c7 c
官网： https://www.modsecurity.org/
4 V0 s1 F' V5 `' A" g3 i
. E* M* ~: a' q9 j7 X0 u" \1 Y
0 m( F: f1 W; _  X& M6 c什么是OWASP CRS
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。
7 P0 c5 Q6 `4 t, k0 }' S$ s

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 O1 @8 c. O7 n8 `/ R' \/ r# h/ ?7 L, ^HTTP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。


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。

4 U3 [: @2 m) ^! m' f, F$ p) d( a$ }
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
% l; \7 l3 p) A* s检测常见的Web应用程序的安全攻击。


$ H0 P4 ?6 H/ g+ |  t  NAutomation 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。

( t  t7 ?% K( _! h) Q+ l
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
" T: U% u/ _1 o* x5 K, M8 ?检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
; Q2 N4 a. ~. [: @
3 Y  O' c6 G/ P% {  i* M
- Z/ b, \5 R9 W) P/ x' CTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
0 I& p' i* h6 U5 }6 A3 Q

, I  u+ f/ B8 N% FTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

2 ?7 Z4 i" j' o# H" x
5 \$ \+ ^! R4 j7 y9 lIdentification 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。


9 r3 C3 }' U# q8 w  e" P0 y1 v& O. {Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

7 `2 x$ b- c- ]& S/ |5 ]- J) h
+ n8 U. T! a" ~5 O2 ~! I1 l# r安装ModSecurity
6 N3 s) U& f  D% V  u- x  F" e8 O2 E& M软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
- u; n4 {$ j! S6 o9 L% t- Z$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
! Y7 z- e% _$ E1 ^+ Q6 q$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
6 u. c" g! N/ _/ L安装Nginx和ModSecurity依赖包
) k( ]$ x( @8 ]; N# n' p. H( DCentos/RHEL
2 ^/ X% J9 C, b2 J! {
# O% q5 T4 Q. t9 f5 ]- N
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
; u1 q4 |% V5 C; \' T5 e3 A# q- KUbuntu/Debian


9 h7 o. V+ J$ {- U* l, a$ 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
& L* Z% D) P! }0 Q% f! P9 f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。
  H7 T2 S6 k" X1 |; U5 O

# D) Z. y$ {0 |2 w5 I7 V5 |& \方法一：编译为Nginx静态模块
) L1 N7 t* C9 n) V9 q" I

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
) c- i* l8 t0 D$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
8 t+ q. t. B# X. M$ ./autogen.sh
! A4 _3 F7 T. v" `8 A$ ./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
$ cd nginx-1.9.2
1 O0 o" R, V% ?9 p  C, E$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
# a% D. c+ C9 ^, u9 a2 ~7 d5 |$ make && make install
  |( u# m4 D  R9 b7 n方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
/ a4 H; C4 r: \, O* H
7 j/ Q% K/ y( p. V, S/ \
, {0 y9 Y7 z8 C: M& R( P8 ~编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
" ?+ n% t7 y8 D$ cd ModSecurity
1 g; D0 A' {6 O; C: R9 n3 B$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
3 d. J# D% c6 V$ sh build.sh
$ git submodule init
' o1 U. ?. {% Q/ s" S8 z$ git submodule update
$ ./configure
$ H/ ~) g0 `& o- K, J- B$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
  D6 R3 Z7 t/ r# A1 }1 S  A% G
4 l8 l2 |! R5 A  b+ }" L5 A2 d8 ^
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
' a1 d9 }. d8 Y( i( _) Wlibmodsecurity.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
3 ^) [3 {+ l5 g3 a
9 n; P$ r: ~; \5 ?3 v3 `
$ cd /root
" t$ x' J1 {  a& m9 c$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
4 o: T: V, a3 `* o1 E* J3 B2 o, p$ make
$ make && make install
# {) r2 u  z1 I1 x# ]8 X5 `" X3 N( c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。
: S+ y) i- D7 P

) j+ t. s( Q5 I8 |2 m' x下载OWASP规则并生成配置文件
4 b9 o( U) o( _) W$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
+ {/ M! Q! H( b* V- @. Y) n( I$ l$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
  t9 v4 F& S$ u6 k& n/ e配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
/ M" F7 o% n# ~+ K4 K! j

$ 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
4 L# j& o" q# q  R$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& Y" j$ f& I: Q; M- X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。
( T; ^' }" }% w2 \8 e
* m+ P3 u) }$ G' P8 M
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。

4 \# A9 h/ w  C/ l
, G& b" V  [9 i+ Rmodsecurity.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。
. P3 H2 H# E9 E8 g# z5 a0 C
+ q0 f% L7 w8 K6 v0 v2 R
+ o' S8 S+ ~9 k' f; n" i$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
7 U$ M# r* f# ~$ c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
5 @) k9 x! C- J$ pSecRuleEngine On
3 @/ W4 d- R2 w6 d8 r/ r1 C; G1 pModSecurity中几个常用配置说明：

' V0 q. O% O0 y1 L" L
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。

: X8 u  S, q/ `
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。

; U- E9 @* O  a3 c
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。
. @  _3 _- ]0 B) E
6 P! U0 K: F- T
1 V7 N4 ~: J( b3 b4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


) Y' b+ S& u* Y% W! F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.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
/ ?. Q+ X  m) t0 z+ V# 生成例外排除请求的配置文件
6 t$ V' {. ?8 `. m$ c0 p! ~$ X$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
0 M5 H8 ^4 E, i3 V5 [0 L' X$ 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
/ v9 M' X% X* _+ H, s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。
5 U8 q, G( \8 I( O! d! N4 d+ O
! X" |/ f( O4 Z2 s) b7 I
1 t3 y3 S8 H5 d! h6 ]$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
$ y7 T8 H4 ^$ R
" L# x4 P1 m+ F' V% j  s% c% \

[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

$ g" s3 _  S% y  l
6 W# f& c" @/ W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 c5 D; ?: U3 \. s. a+ ^  e  M
8 X2 v9 ]  M& O. a' R
9 N: N) W/ j' S& p. w% |; @配置Nginx支持Modsecurity
$ e8 G' }: @* p# H4 o. |启用Modsecurity
# g6 d: K3 @+ e) H( d# y# I使用静态模块加载的配置方法
) j; \8 R% a$ I3 n在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
  n8 J8 ?' V5 ?, f/ }ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
! S7 l& J$ B/ m6 ^修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

; {! O! R& u5 s8 C
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ q8 K9 P0 M  Z; g9 s! E

server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
& o7 q/ H+ I0 h3 d+ x. s9 v
" }6 c2 a; A7 Y; g
  location / {
' Y1 D( y- T! G5 Z; ^, c- X+ r    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
. C6 ]8 C& p! Z/ a8 v! t! v* P  }
}
使用动态模块加载的配置方法
9 w- A$ c1 B+ T7 J% z# X在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
9 Q5 Y: B) A( r. @8 X9 ^+ ]# }. o- V6 U4 _

modsecurity on;
5 q9 D$ H/ j$ Lmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
& u  ]6 p5 @/ n" D

0 l- t( U5 c( j" }! `, m: Z$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


% d) R3 I/ D: _  V+ N0 N+ b+ Pserver {
) m! O+ \6 A, j3 u# @& j2 p+ l  listen  80;
* d& Y* |: S% n8 r  server_name localhost mike.hi-linux.com;
. w* y2 r/ }% w# {- N  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
5 ~. m* t4 e- Q$ h6 N" F  i% M
9 _' J  y- g! X( T& }# W
0 v+ B4 i1 z/ j( d7 G( x) B  location / {


  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
: I3 }1 A5 w$ Q, F- @) q}
}
验证Nginx配置文件
$ /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
2 b# m6 E6 \+ S+ e启动Nginx
: w2 |% H" B8 d. r5 P/ ?; V$ /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。