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。
+ f  N7 z; K$ X+ _5 F
' Q" h5 l, k$ g/ [
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


" ]/ @) C. d; P' n2 x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。
) ]- t2 j- {, @; q" A' y+ ?

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 z: R3 A4 l; G# C

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。


官网： https://www.modsecurity.org/

% K! }3 N7 Z# e* [
- s5 K+ W$ o" V' @$ ^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 B% n' a* s. D- Y' [" D
2 p% A4 ^4 `* f, g; sModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
* U6 k( p% R# z" \
3 B0 f9 Z: \# f+ R) U& A3 w9 F
& q2 Z/ K& H" v1 OHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


0 ?. e4 B( k# B$ x+ Z% QReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

; |, V; h/ U  J) t
0 h2 r1 B: l- n$ L/ yHTTP 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。


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。
+ y1 \+ M! M  ?( U* R8 \% g/ w
* C, l  ]8 {* R3 J, @
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。

. G) q4 E. ?8 g3 X1 W7 O8 h0 Q. ]
  N2 A/ ]$ ?/ fIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
) B. Q; d# C3 C# n0 _* C/ n/ Z, z# T4 n检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
6 x+ z! F% \1 W% b
# S: y- v) y2 L! D
Tracking 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。
7 ~4 Y! Y. {0 S1 s( {
4 Q. t5 }. ~4 q* L! i; \4 u1 V: q
Identification 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。
- ~* i4 T1 _) Y% C: T1 t/ ]1 q  s$ c
& b) [) w% c' z+ Y% S. g, m5 {
0 {. {% Z! S; ~  `Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
4 F1 L, e  v/ Y/ J6 u: ^

1 U3 F# u5 P9 A5 P& [安装ModSecurity
5 ~" g7 `0 q! l6 J  t+ o软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
% G0 J9 }2 {- u. F* \! f* T; |$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ {! T) f3 C5 \  s" Y$ 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
; f( \8 y, H0 u) W! ]Centos/RHEL

2 i; Z3 Q: U; o8 [
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
5 T: \6 ?7 g' LUbuntu/Debian

- Z) r9 `/ \) b* v
$ 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
3 L  G+ v5 b: M+ i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。

& Y4 [$ K* a. p9 A% l
方法一：编译为Nginx静态模块
9 H$ T: |1 W: M2 W9 Z# m

1 b; ~) l/ Z: B/ d0 x: Q编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
2 ?( S- g5 Z  V$ ./autogen.sh
. o- Z# q# s: w) Q4 G; U$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
7 Z8 k1 t6 v, u. y4 S; y编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ J9 X: {3 H, L+ T9 D  \* d$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
4 j& C% S! j3 D; ?* w' T$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
3 H) A8 L, C' m% f$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


  c& ?2 h& \' J' g编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
. o4 a2 E$ G) G( j6 `9 k$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
+ U& D6 V; Z; ?: O$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
4 y- e# W( m! U$ |0 W$ make
: C: v+ ^1 K5 ?1 N4 {3 N$ make install
: Z# P) x& x& e6 ALibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

4 k5 m8 a7 J1 u; n
+ D3 M5 B7 b: e) L6 r5 l$ ls /usr/local/modsecurity/lib
& ]; S/ D  _- l3 X0 ]2 q6 U! hlibmodsecurity.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
5 H0 d: L3 [& J* ]9 z使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
* w! r9 G) y( h) c- d8 `' |
' n% j5 x1 t- J% p, f6 p$ o
3 K. _4 \4 n# W$ O$ 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
8 \% T1 d8 h8 u8 w3 e$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
0 Q. `) e, n( \, B4 ~$ make
- x) I! Q/ u( Y1 f, X% x$ make && make install
- h1 c( `" G% d( S7 z" J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。
5 s6 y  }( }% S. j5 Y2 ]
% C! Z  ]/ ~$ [% M
下载OWASP规则并生成配置文件
8 i" L  ]  L+ t: l$ 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
: k! Q* R+ Y5 y1 l配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


3 H5 w1 i2 F" ^0 v6 E3 g$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
7 n6 [$ c$ d/ T7 k6 ?8 S# }$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
" t  D0 J' ?. y3 Z$ E0 }2 n$ 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
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 B. p/ {5 k3 X

0 V5 o/ P4 U' Z. m1 f+ B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。
1 N) _9 ~7 g$ r# w5 g) c# `4 c

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。

. Y6 M) l* `, ]$ b7 W$ H  x
: m3 |6 @# q. {, h: `$ g* X8 v$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
) x2 I) v6 I3 [% j: v5 N- O$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
- W  C. `' G" ^- g* v$ 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。

! e+ G8 g- @0 L; W- b
- Q' v7 Q. R, P. O0 }$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
1 r. P; b2 B6 tSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
* z4 ^( ^6 {- X. ^3 X" D
& W4 y8 B2 W* z! f' l" B
. s( G' r* r6 |- K: y/ A' O1.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。
0 Y1 y( j9 T- T: X0 Z5 l

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。

+ |% Y6 b$ B* C9 C
6 r' o' |- x7 f- x3.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。
! v# Y* n/ Y8 ~; [2 m! \

6 O3 {: K7 O1 V5 X9 t$ @* C% `6 ^4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
6 O& Y: H9 R) k0 L- A" {

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。


: `$ O9 ^9 J& \. }- s: w, l0 F8 Q3.x版本CRS
9 A! n5 N7 |9 h, J7 E4 }$ 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
- m( i7 ]: o2 y% k# K2 R8 v- k$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
) W+ _* d& v9 J. f* b) H6 x$ 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。

/ L3 L5 a7 B) k& a' g
$ 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

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。
$ F+ M' E1 l, U% B* a! B+ L

配置Nginx支持Modsecurity
/ \: f( J& x) D0 B启用Modsecurity
2 P$ q9 z% }& O6 v使用静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：


; Y+ G5 S( i9 @' K* k( i" oModSecurityEnabled on;
; C, Q; a4 J3 m: T6 x# T- s) IModSecurityConfig modsec_includes.conf;
& e6 T' R/ L3 v! b7 {8 c修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
; J( B4 g: e$ F3 o

6 L/ E& {) C* u4 u$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. `9 N0 v; {$ Y# X4 b6 S# |
server {
  listen       80;
- j) v7 I+ M  m7 f  server_name  example.com;

" U7 |6 }8 a) u) m
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
# ^9 s/ P) G2 l  j    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
4 z% L% t) e2 z1 S, K7 ^0 z0 I    root   html;
+ i" G* m5 `, Y    index  index.html index.htm;
  }
3 M) G1 b% @& o6 g) {) }2 _/ L1 C}
& j/ x9 L* I( |, M2 g" t使用动态模块加载的配置方法
, H( m, A$ g' N  \4 B5 q在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


/ f$ h3 ]: m5 |4 Jmodsecurity 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。
. t" C3 I" U1 q

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
; {1 F. g5 ^5 t' D+ c* _

" ~( u; _1 t1 I- Yserver {
$ ?! z1 [! x6 i4 ]: p/ {! P2 {  listen  80;
( i, E; k$ Q& S- U8 A  server_name localhost mike.hi-linux.com;
! W" d: v: ~( B( A1 U* m& I. V; S/ s  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
  H! G0 x3 n  s5 m" w
" Q4 }9 f3 e1 v. l2 O. K# X/ {
, {7 v3 ~4 h1 M3 [: Y) E' I8 N  location / {

7 n- m9 q% z5 V2 [
  modsecurity on;
. \1 m* T% D8 o" v& j7 t7 }  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
/ ~) z. i7 a# }. @- l( G+ l7 k  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
8 w* z& {! N! Y" H: J9 x) }验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
. z/ q6 Q; |' w, Vnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
+ B) `5 Q0 o- N9 {2 B" X$ w, |nginx: 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。