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。
% e9 B# C, }% m7 b5 @8 ^2 w
- ]) |8 u/ j% y+ I7 p, ~  b
- }6 H6 O: R! j$ d% d/ {( L1 k$ k0 B在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
- e# B$ t. h3 ~# G3 b

; z. A" L/ r, F1 `什么是ModSecurity
5 O) O- j' c( ]& I) hModSecurity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。
# k8 \! ^# \) e# X) H$ }  t% M* i+ S7 R

9 U$ T" [$ @3 ?4 E0 _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。

' a9 Y# r6 j/ u! p) ~- V8 a
/ I+ G8 i0 l. y4 m8 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。


官网： https://www.modsecurity.org/
- {6 u) o4 {# J& M

% e* h3 h3 m$ H7 |; x4 D0 W- @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 c1 Y, _: O" Y" Q# dModSecurity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/ y9 M' z( Z' V$ N/ }HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
- s  a/ f+ }' N. r% O# H% A7 ?2 H
! o8 h- f0 \$ K- N9 E! R% Q# \
/ e# W. T& B2 }2 [3 |7 WReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
! S9 i+ Z: h( M  `1 R! T1 f
8 l; }, R; B: |+ Y- z9 e: D5 r
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。
  \* X" ^' |4 E! ]' Q0 C- ]
; _4 a6 y" E# h5 i! J
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
* z8 l7 b. p9 T% E7 c检测常见的Web应用程序的安全攻击。
5 p1 N" h  E0 x) r( @

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。
* V4 ?8 f5 j$ ^5 o) d: i
' e; m6 @; {) J) R: M
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
4 a# [- _! a5 \! F  o2 c检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
( Q1 ^, P7 R1 e) X
! ~# `6 I* A7 O6 |7 L
$ r, z1 M: @& d$ A8 {Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
/ r& x# t3 h/ y- l1 C, Y
. @  v, }# D8 n! n* w' R
: W) D2 A6 D  D% hTrojan Protection(木马防护)
$ Y; f8 V! M) u: C0 M检测访问木马。


Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
& S/ W1 l8 L9 ^% o; J  b检测应用程序的错误配置警报。
# K$ _7 E0 x. M$ d
, R. J. i8 k" s
( n+ W% W8 w- O% Y7 iError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

0 }& u: V' [! H' o' o- P- s( ^
安装ModSecurity
软件基础环境准备
# Y. ~( x. T9 g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
8 \$ k; R: ~# L- U& A安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL

" U# \. w! w" v. n- @' D2 J
) ^( u+ V% e  [' V% s; Q$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
& Y4 ^4 \! Y9 r1 s4 pUbuntu/Debian

- U# w- L- P( A7 k5 ^0 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
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。
- o( z5 O/ Z9 I1 ?
  Q. d3 P2 X, e+ w& e0 X* t% [; X
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/
# w$ f+ C# i- @1 T) z5 j9 v: Q$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
+ b: u' Q" S" O) ^, P2 Q; P; ]6 V编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ ]# Y) L/ \4 T- l0 i! ^9 C6 K8 r$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
* v! p1 w1 M+ r+ S3 L: V/ c) X$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
1 _; z9 s1 F" O6 V$ make && make install
8 d+ }: N, e3 \* y方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

, L, u# g7 [' q  f- g0 z
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
; s2 F. T* i( c" d: r$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
0 D" M7 o% A3 _; ]$ cd ModSecurity
& c: C6 y5 n5 [  \& \# I$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

, x8 L, v1 _5 @$ ~! {
. [% R( C; p! N/ H: m  R$ ls /usr/local/modsecurity/lib
" U$ z! y' |2 j" T" g* r4 ]3 ]4 Tlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
: n/ ?/ B. `3 a5 x1 P编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

! q7 g+ j0 [3 G% R% p9 p, }
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
6 q( d, D! C2 S. j* Q: F3 ]$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
2 T8 P! v9 v5 A3 ?6 Q& \8 X: s添加OWASP规则
0 R. I; D$ E- r" T" E; g( p5 }, LModSecurity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。


9 w. S3 J# Q9 h3 M; u( B2 y! q# _下载OWASP规则并生成配置文件
$ 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
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
+ r! N, W- _  v9 |! q$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
. D' f# m, t+ d2 e! N$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
& w7 @  i9 O" G) ~3 o$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
- R# f* T; w+ q) g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。

1 c$ K, E) p, I
! O8 b3 Y% L: A( d' S6 L% [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。
. j) I! p. u7 l! Z' }9 b8 |) v

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。
; z4 P; M* h- }- {+ g4 F

$ 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。

' C5 |3 B8 h9 x0 r1 r3 v
6 i& U# l; c. @; Z/ @/ V# I$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
" H4 [. P$ A* _% \SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


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。
: d6 G& Y9 r# ?2 ~$ T6 Y
8 f7 ~; v& Y& l3 x5 ~
  [+ R# e) D% M8 o9 M2.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。
( s1 C0 D- L1 J/ L& t  ^; i9 y
( i) V7 d1 y- b, F
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。


6 i) H+ v, w( l" Q3 y& P$ t1 {8 b4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
, b( X8 c8 D) w- Y7 x9 ^
3 ?6 h+ p# n8 f$ ]; c' J& {
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。
' p6 ?, w  B2 t3 b$ s# Z
, ]; G3 ?4 Y1 ]2 F$ ]) b
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
- g, G  N( H7 ]" c$ 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。
9 O  x1 q; ~% U& j4 B& g4 e0 e

$ 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

2 a! E4 Y5 m( i" Y* M
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。


配置Nginx支持Modsecurity
  R; B% [/ m& Q5 C启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
" w5 `% d# F& a7 x7 n在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
# b, j+ l/ y2 d  z3 {- r

ModSecurityEnabled on;
+ E8 b) M- P6 [# e% VModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

% ~4 q! `/ x, ]/ m7 `' m, @% a
4 C* \6 y9 Z+ q% V$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

6 }0 ^& M" Z8 F" l
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
7 @+ V7 n& h  g9 T% m0 v  F3 @
$ _/ y! Q1 w  f  R3 N
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
# q- ?7 q9 n& c% }# `# q( p    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
" N" P5 r+ N; a4 j2 \( N% j; u    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
. B9 X9 y5 p- I$ c+ s3 }) D  `% Q}
! |& n+ f* K2 }4 n0 Z使用动态模块加载的配置方法
& B5 C8 r& V7 C! |. d" K在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
0 j5 f+ o+ ?6 K8 K: B" j

modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
' m) e- _$ @' k

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
: x6 V+ v, o: D% t5 \# c. U  ^
7 Y& m+ [8 D* z0 N' r2 H
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
- W* m! L1 _9 D" C) u8 m3 ^# q

  location / {

" F. E, C, T+ g( G3 O+ Y) q
  modsecurity on;
0 B4 i5 T- W7 x  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
4 p& u; [) B4 t  index  index.html index.htm;
}
- U! j1 J- d' g}
: v/ Z" Y/ P' g- P+ C验证Nginx配置文件
( T3 \) ~# {4 R- [; j$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
9 I1 m% `0 x' N- e0 x& K9 wnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
' K* t/ p( ~) anginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
' q1 s1 F& d7 G& y$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
0 k, z- c+ |" ^5 X' ~

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。

/ ^- Z  G; ~6 A" r; D