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。

* }. l1 K7 g; P( T6 ?3 I, N4 h
2 i# p3 p% `, e) b在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

9 m' s2 I  Z; o& k0 a( M7 X
3 Q7 z6 ]! q- N0 P0 L) u9 E, H什么是ModSecurity
. a9 A) g) ^/ v: b! AModSecurity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。
7 \4 [% R9 e1 ?+ b

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。
" g; D9 V: ^- @5 X% Y/ S4 L

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。

, X( ]) x8 p; Q! S  n# X- ~0 r' A
7 S! E) q% n+ g5 ]1 c- |官网： https://www.modsecurity.org/
% q3 V/ s, G3 b( {1 v, X- F
* r. T* q% ^/ o; m) C
, y8 h7 N3 o5 h2 J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。

2 y# x$ T; ~4 M% ]
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)
  m% T* _( S2 u( i3 S* ZHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

! {) b' L3 n+ n0 m! s* ?; N# f
' o7 f1 k. ^1 A1 c& l" kReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
4 \" V4 _" h5 `. H: q

2 w9 d! k, l4 H5 gHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
& |) u2 A8 I& U  u0 k6 [9 m$ L1 E防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


2 U- ?' [9 P. ^Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
6 @5 X0 V9 l$ s" u- B1 A/ g检测常见的Web应用程序的安全攻击。
$ i- q6 l: F. E- b( R+ s+ W  S
: b! ], F* P6 Q. b+ W
! X: Y  N: B, v! M6 x! nAutomation Detection(自动化检测)
. Y4 I9 O# ^. o* \- ?3 `6 w检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
/ Y) U! z- P8 x: h2 x& M1 |

0 e: H, l$ S5 q) C1 U% u, k3 }, |Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
3 l! v* I. N2 x# {检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
$ E* X$ @% W, L) i& ~( N; l9 i

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
! o  @6 h; Y- [* M

% N* v! k  y  G# g2 L6 e6 _6 ]Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

# V; n2 R- N: X5 g- c$ q4 B
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
6 |9 l9 J: G- y, o检测应用程序的错误配置警报。
' k6 D# s/ q2 I; D
+ ^1 }8 {* B4 I
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
/ o) J2 r1 `  a9 v检测伪装服务器发送错误消息。

9 b# [& Z) k) `8 H
# \, w- Y' W. r# F安装ModSecurity
: d; e5 a# [% m5 W% ?+ N: W' N软件基础环境准备
* r2 c# L5 e$ @5 M+ J! J( @, S下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
6 w6 j/ |9 h* J/ `; O  f$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
/ X3 v' g. T; @. d  _! K. F% s安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
! `5 @/ |( u- Z- ?- d  W  Q3 f

, [+ @; u; C; C% b2 w" F4 K$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
3 A" Y8 I% L& a7 Z3 H7 wUbuntu/Debian

; W: b" j" R( P
2 A. U7 y+ K/ z/ c7 J$ 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。
: r8 {# k' }. s

方法一：编译为Nginx静态模块
& R- H8 x" [4 `" g2 J: j9 S; |
: B; R- J# s' p4 i% o0 |. U2 @
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
( |' I9 Y, q: K$ ./autogen.sh
* K( s' S  M& ?, k' y# d1 F$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
$ {& L( T  A( s0 V  z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/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
9 _; f0 C' v" T! g7 O9 `% p

% ^! f5 X8 Y0 y* S6 K( I; z$ T编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
( @3 K" ]) q5 c3 o$ git submodule update
6 \( P4 v5 e$ h2 c) W5 V. c' {$ ./configure
& W0 T! n6 x% }6 I/ k! b/ N$ make
- I4 v' ~3 n3 M( j' ?$ make install
6 {) B* z1 E( s! k+ o2 c3 U0 ZLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

3 w, G) g/ p+ L
' D0 k, x# x  o7 T+ {$ ls /usr/local/modsecurity/lib
* X' N: `9 E6 t: nlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
( E# Q5 F/ c; |' i* r5 a+ ~编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
# v9 _" L7 E, F5 E& ^
/ {% G" s  w8 i. d2 Z0 ^
' s* B# v9 o! {# _/ I3 @% t9 Y# T/ X$ 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
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
% O# l0 Z1 Z  T: ~% G8 @& d2 N  P7 A$ make
$ make && make install
! T1 {, f! M5 [- n  o( E添加OWASP规则
9 \, y8 @' n% 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。

! S: I4 W9 ^7 s& m6 ^
: E1 Z4 |- b9 x- V/ F. p' Y5 `下载OWASP规则并生成配置文件
9 E  [. O5 ]: g  U! p/ A, k$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
; H) t6 \2 u3 `- \; T  P$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
8 x5 ?. _2 L" O$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
+ c# P- t! @  |8 W; ?7 R配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
" n( @( o$ q. J0 h9 O

0 {* u6 V5 e* C$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
/ u% G( \3 ~' n; O0 _$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
) |. M/ g/ u9 ~6 @. x$ 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
  t% h9 M+ [9 S6 N5 \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。


7 ^" V' `! k  i+ G# P' [2 v1 `  y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。
5 m# O" {* F& x+ ~% f) }

4 e( U4 I- [2 j! xmodsecurity.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。

6 P1 a1 S! J, r/ F$ @( Z3 t& F
- P2 A+ W% l6 k' e7 n$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
: _+ K% E4 _, l1 F1 t7 F$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
2 Q- G* v9 N- E" e) `$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
4 B! [) j2 [, Q0 h$ E7 m. ^. t7 s( h6 m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。

/ j+ _8 s; `  D0 p
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
, J% V, [  A7 f- U3 BSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
' H: k3 S+ I: q) }% ]# J

+ z5 ?5 h' @5 _5 f; o+ d1.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。

# w9 p! x  L( x$ i
0 M3 V9 A7 }$ @2 c3 U, C9 ^- M! A3.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。

* k1 X2 c/ m  j+ @
  ?" H+ R+ P$ ^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。
0 t3 Y% P( u8 [6 ]% {

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。


- q; i0 [! f: S4 B$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

+ ^) r/ y% M! R; u( H

[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

( I6 A2 q: I3 p% `
/ U- v" H: W$ q" T: N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 T1 H* d1 a/ s" m0 Q) j
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
( n& q, F$ w6 F' W# J9 Q4 b6 l使用静态模块加载的配置方法
1 v# L! v$ H2 Y4 k- n" q& e0 _在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
* j# y" |4 f2 x8 S, g1 D3 N
) L+ C2 I$ X  M
+ ?5 D& u& y  M& T4 JModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
7 H' v0 r" r* i修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
+ v# I- I+ U" I  h& P

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

0 e! W4 _; y' B
server {
  listen       80;
7 W7 _& S! Z5 y, c) J- z  server_name  example.com;

: F+ v: ]$ e: k2 B5 E& }7 Z
: ~4 Z$ K5 z$ Y6 a  location / {
  v8 f  G5 v3 u  m7 T3 N/ Z% s! i    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
, `2 V& P7 j/ `7 ]% F$ M0 f( y; n    root   html;
% ]0 i' B! b" Z0 u    index  index.html index.htm;
5 Z( T' C/ _% s* A: m2 M5 ?; ]  }
4 a2 _+ D) T) y" k}
# g9 j5 w4 C( @6 a# H/ g% x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：

* D3 Z  ?7 k9 ^* h
modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
7 Q. t0 E! R! q8 z, I& Y修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
. f* _6 ^6 J& z  w3 T) y

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 g! K8 C6 A& s9 D

server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
) @, v* g/ y8 O& O  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
$ Q9 m: p2 Z, g- W& c, H
; c/ u; e* Y' d
  location / {
' ~& t( I& V3 r2 s- ~

8 O- S: e9 i2 v5 o  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
: [8 p" F; i" s6 X1 \) [3 n  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
8 M# y( s& X5 ?, }7 t# q9 }$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
/ L" R8 c% R8 c6 d) Q9 ]/ Hnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
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。