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。
; I" x# N$ H# S& R$ l) ~* V
3 l" }8 t# A  z- B( H$ d9 J' M/ s; S4 Z
$ w: w( f- B' @在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

: u* K; ^. M/ K; z5 n
9 r* T/ u" _# i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。


7 s- b: W- N  W% K( pModSecurity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。
6 A  a) @! O2 f- H& f( Q. @
4 G% p* [% ^% U! A- _
0 M0 A: c7 Q/ ^3 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。
& T- p4 o7 s( L" r. u

官网： https://www.modsecurity.org/


什么是OWASP CRS
/ b$ A6 c  w. z) B: W9 b0 {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。
' r/ p  ~; _- B4 v. h# A
; ^7 E3 [& E" }6 v$ @
$ a' Z1 W; P2 \0 QModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


/ J5 U# F: \3 e4 t) r  WHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


7 E& C# S0 }1 B; GReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

. `! C8 E+ z0 D
' V+ S0 d- T1 Q8 I# aHTTP 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。


0 K$ m$ o5 y1 A( Q  ?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。


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。
4 H5 e. K) {5 M  I: ]+ J) \

0 A& L. D5 I, r! c& \5 H% z  oIntegration 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。


1 y9 P2 P/ v& w$ e$ WTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
% k5 \" _0 L/ i$ }检测应用程序的错误配置警报。

! a( [' ]) b/ N
$ ~& ?) a6 A$ G$ Z5 R1 B. \* N2 VError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
$ q) }& h% d: O3 r3 |8 F检测伪装服务器发送错误消息。
' Y  U3 U5 F8 l7 U" j" y  v2 h
: d, _! P/ {, S$ i
安装ModSecurity
8 u; u; l0 I0 |0 \; G% E6 b/ @软件基础环境准备
; z, R- c+ f* H' }/ G$ e- l2 a" b/ u下载对应软件包
# O2 a$ k6 Z4 D. [$ cd /root
9 Q' K6 D2 Y  o$ 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
; S5 o$ _- d( T5 B. t安装Nginx和ModSecurity依赖包
" A5 ?  j4 n9 |0 `Centos/RHEL


' P8 O7 O  @8 E9 f$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


$ 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
' o) Z, ]$ V9 @& Z# t8 {  ?. 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。

& l6 R: J1 O( Y4 m& v$ o  F
7 T+ j6 Z' m6 V" }3 U7 w. [方法一：编译为Nginx静态模块


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+ j. @& X' ^1 e6 K+ O$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
6 B% ]: c  n; R编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
8 @# d8 _7 m/ l7 @$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
7 Z! K+ E$ i8 o$ s4 _$ cd nginx-1.9.2
8 v+ r: c' g8 f) v1 A$ @$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
; K& @8 b! Q! I+ J$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
, @. O- E( c! V$ S2 v2 \
# ^3 C2 a+ y% w5 C) j) D0 H5 C
6 L' f# }  C: c( B编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
" O; b" |7 l4 r( X/ H3 }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
& k) k+ g6 L9 x! ?$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
1 q+ d5 g, {4 ~* @4 u" q# ]$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
. j. A  D( r$ a$ make install
* v4 m! @. S) D% m  s8 ~LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
+ G- O8 W0 b2 ?( E5 ?3 ^3 ~

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
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
, d8 G. Y  _9 g; Q- ~
: \" J5 K  c0 I
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ h8 D4 @8 Q6 w* l7 U$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
, H6 N' G, s* _: M* U$ cd nginx-1.9.2
/ N4 N+ a8 {* g% g# y* `; ^4 z1 \1 r2 {$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
& Z8 E; ]" g  c, C" p$ make
* }  c/ Q% a' n3 E+ R$ make && make install
8 a- s/ }) a5 s* C; q. n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。
% Y% P7 n) H; v0 d

! ~: e! ^3 @. e& n( ?: O* U下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
' W6 F: C7 W: `! A- u6 {$ y' l$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
) e% p# a) [- g( x编辑crs-setup.conf文件
0 {/ x4 L) ~+ h* g  d! h3 H
5 @0 G0 K& H1 x2 v! g7 [$ J
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
  F) r/ G. |! f$ D0 O$ 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
7 p( h, a" o9 O$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
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。
5 I9 V2 t$ R. e3 q

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。
  M3 Z7 }) y! j- ~7 N/ N0 U& H0 X& e
3 v1 m4 ~0 h8 M* n
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。
5 k- a; h" G; z, y* l

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
/ F# H; ?3 T1 m4 j8 h$ j$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
; V8 S2 X! W! ~5 F4 ^( P, E3 i0 A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。
* W/ t# J$ B  A" b3 |6 s( m
; r; ]6 T3 u1 Z
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
7 }  e$ n; p7 R0 Y4 GSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
$ ?, X: u# Y4 J6 Z  d/ ]6 W5 o

% F- H/ \0 `' k, m$ v. m9 r1.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。
, N3 M9 |5 k/ q% J+ n
. z* Z. u' s! Q' Z) _3 N7 X
$ @' [: a8 X/ J- g. `  `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。

  S5 e6 v5 V) B
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。
. s0 a" e' B/ b: p* _- K7 c

% d* y5 `6 ]0 @3 b0 h4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
" E, L2 G( s. G+ @0 Y2 N

: x$ C  q2 R( D$ i) V. L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。


# e3 |: C$ J( L3.x版本CRS
0 _* I5 ^" t( E3 c5 J$ 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
) }) T- S; D$ F3 w( Y7 {! }$ 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。
  H; {  |' o5 E; i8 v& G) _
# p( h4 e. O' v* J1 \' }
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
. r8 b5 T" Y8 t# Z& w9 i4 a! z

[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

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。


$ ?9 C  F$ o0 J5 k4 R) h$ h配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
; m& x# _: s; {+ u& I2 F3 m在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

& o( p+ h2 a0 h3 M: f* ^0 u
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
8 B1 Z4 t- g% \; v) l' X0 k) B# V! O

( H; u' E' e. T  J& t+ l$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
0 g0 r. i6 s9 {/ }1 {$ W
+ S) c: L! R% k8 D7 D$ F1 L6 w
- T' y; K6 t! mserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
9 c. |/ w8 v+ `9 k1 ^) d5 r

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
) ?! O, R3 l+ ~4 m}
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：

, d& _3 X( U8 Y3 j/ E- T0 O
modsecurity on;
: W" ]9 F, L% |+ S# vmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 `7 j4 r. _/ T* A8 V5 k修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
3 p. y7 Z* Y, b' O+ g) X& h# j

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ D& z/ g" @0 F. v. D  u

5 }1 K2 A' V% f& m8 a7 p$ l6 i) [server {
& v' E' _. m& _7 b) K  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
$ u4 i0 F8 p" _. N
, L' {3 o/ f1 _  p
  G5 x3 M  z4 a2 z0 q& v  location / {
+ ^) w: W. E% Z7 W' v
! e/ S! v. n: x: w
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
* ~1 x* R' l* |! \7 y3 ~. x/ Z}
}
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
  ]9 p2 D1 e. T" D# Y& B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。

- r) z3 S5 c1 C4 y3 ~. x, K9 W' d