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。


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
( N, H( v5 P9 c! Z% _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。

' W9 K' B6 g* K* I% d" n# Z
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。
7 e+ A% s) Y$ i
5 i1 k$ ]5 w4 J7 Q
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。


7 y, i0 T7 w! Q6 W- o# n" _官网： https://www.modsecurity.org/
9 f3 O8 w, B% V; a) z
3 \7 s+ q4 ~) {& U4 S
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。

" ^9 r; H4 _3 o# x
& ~$ k( \/ z2 z2 {  w" eModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
2 R5 y4 y: ~4 n* L0 h5 y1 W" f

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
5 A& x  b! L6 X2 ^! X
( R8 b. }2 Y8 L6 n# V
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


# [2 }' v0 h# w& GHTTP 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。
/ z/ x/ \5 t# ~& N

; b; S# {2 u) f( P9 C0 V. N/ V2 X8 jCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
1 G8 ?* {" B! Q( C/ P7 ]; E8 F, J检测常见的Web应用程序的安全攻击。
! f1 ?7 ?; R3 z2 X

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。

. p6 L2 o* k) V7 J2 Q6 E% K% |0 O
; K; e7 ?' `% l' Z* F- o- kIntegration 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。
( k. q4 M  g  S! u

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
; q$ m+ {" T2 C$ H8 k3 |; K6 M9 w  D信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
( Y: B3 q- i3 T2 ~' U' S" J检测访问木马。
+ l* `" q' @7 c
6 Q( {1 m8 z& ?$ U: t: P
2 o' [0 P  I2 L! DIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
# \( R0 p/ |3 z' L0 X+ i* P检测应用程序的错误配置警报。
6 ?( l9 P* l) [7 T$ _& _! f% T
9 H/ z5 O4 u# W, M
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
; C. O5 P  S6 ]" d+ k

7 u. r# t) g5 I# H安装ModSecurity
8 i4 x$ {! ~$ ~7 m软件基础环境准备
! T1 G% R- j# i8 E( O下载对应软件包
" u% C  `' ~# w, z+ f, T& A9 y$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
) e- \2 h0 h$ b* d7 G3 W$ 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
/ _1 f( o5 C# Q' B2 hCentos/RHEL

# `3 N7 H* H# ]7 R( D
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
% Y7 Y3 S& D# }3 }$ @
0 U( H' N4 U7 n& Y+ m. [9 k
$ 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
% \# c5 S2 |- g( Q' KNginx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。
: U, K2 W4 |8 K: Z% }: X
( v/ r5 }5 \- P+ y1 J# y
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
6 L% D) I0 k1 ]$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
  }( t4 p  E6 e" B$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
8 Z' }" A. h: f% }$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
  P8 m. ^/ X6 U5 Z% B/ z) _: h1 k$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
% h3 t6 @9 ~& ?2 E: c9 }$ 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
8 n% r& f6 ]! o6 g3 ]
. \$ L/ ?9 {% o4 M2 q' k- R
8 i9 H* j2 e2 @编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
6 z9 U; O7 n; F/ b8 D% ?; F$ `- a$ cd /root
- i1 @  Y' g2 |; h( Z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ f) ?  V. s: M3 b* Q$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
6 V$ y2 D2 J- W- s+ N, i' F$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
' B$ P: K' {) v3 ^$ make
$ make install
* K* z4 S" N% l# ^" C2 b7 T0 m4 iLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
0 T' M$ X/ W& Q% w+ g: R( d. E
/ N- Q) f8 y5 q0 k! n6 h
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
3 ?5 A, X, s& ^* D$ \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
, f# q; _- D$ I4 I% ]( ?: ]使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
  _) b5 `1 n& [! d

$ 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
2 z4 `3 [) ?. x5 g$ make
+ T" |# F# q* i- _2 A$ make && make install
. G1 L) M5 u- ?) V9 u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。
! Q3 z' o: l+ I$ F  }1 J
% z$ @  |% X5 W6 I
下载OWASP规则并生成配置文件
" C# [, Q7 i; U$ s+ Y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
- b) L4 V+ ]) y$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
3 M" n1 A; U9 s; E* r% m" @编辑crs-setup.conf文件
. x- X2 M/ L9 E$ U- n' c
0 N0 y9 K2 c+ c: i
1 F: F  }4 o" B+ Q& {1 L. d$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
- v( v' m: o) 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
$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
  J! c' M9 \7 B4 _0 k/ y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。


启用ModSecurity模块和CRS规则
) H- d( ?( N# }) K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。

) O' C" h3 @$ \1 T
* Y1 w% a4 U4 X! C% Hmodsecurity.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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
* N4 T- R3 [1 Z8 b$ i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/ O4 }7 u5 P0 J) x
. {0 W) M6 {4 N! S$ A2 o
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

9 `, |2 T: l2 K6 A
, K" [( L1 m  Z1.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。
7 Q1 ^/ ?! N1 {+ U+ _2 X8 {

; A) t* y' K- t. G) ^8 e2.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。
5 z( _" t' U0 l* i2 N7 D- |# o
8 w8 z3 M, y, G6 D4 A( E! F
5 n/ h, {4 q; P1 D5 c& k; K3.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。
; m1 l, `7 B+ r

; |9 r- Y3 W5 q3 s4 t4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

6 k  M7 w  x, @( j$ G
% q# B4 |/ [9 w0 v  K9 m* U+ ]. C# Y8 q3 V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。
  B" `" o" t+ _0 L1 M0 s

% `- X* O. T8 X1 P3 m+ R3.x版本CRS
, ]  _7 b' `+ ^/ {$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
7 F, h  c* p( c2 j- w# 生成例外排除请求的配置文件
) X+ {8 Q4 `1 L: h9 z$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
2 U. V( @& _2 r5 R# F! Z$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
% o# Q9 f# }0 t1 J1 W$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
) \  }- F. n5 K& p/ M9 J7 ~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。

% ]! c# V+ }: ~3 {0 o
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

/ Y, v4 a  p' z( Q$ ?3 [

[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

% F8 A% R/ E& B8 P  m8 K
! \, @$ n" J1 u1 x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。
+ Y: I1 d/ `3 E  a; z5 {

  t  z$ x7 f3 R配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
1 g0 t1 C9 {7 [" N2 h' }5 t( N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：

% q& U. y/ _3 y, U' H
4 c2 q7 W3 y, p, I7 ?2 CModSecurityEnabled on;
% U: ?# e( ^8 D' ]" y$ S& zModSecurityConfig modsec_includes.conf;
/ H6 |0 p$ t! N# j! Z修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# [. G. `0 l+ T2 Y4 L: h

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
  l8 z7 B$ h# R  Y% }

) C# @! e' s6 }/ ?server {
1 t7 J4 d- U4 S) D, t# k% C  listen       80;
  server_name  example.com;
# |8 _' F& g4 B& u$ D  |% I7 I+ }. G

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
6 G) F2 X" k+ A5 ]    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( q; L0 f& `9 x# q+ C9 Z! E    root   html;
8 L" D+ a+ I6 o* _$ z. V' ?; r    index  index.html index.htm;
1 ?; W/ e) b& h! S( A! k  }
}
! I+ O" P3 [* }& g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：

9 ?; b5 c; K0 F" x+ t
/ y9 @9 _* d% q3 N( q" G/ Cmodsecurity on;
' u7 X: B& q& r, Fmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
/ ~* u1 o% b6 ~, V修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


# D4 l  K, ]0 Y) E# s* }6 Y5 T$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

, J! F- C: m8 h% r+ j7 I7 _
( A! k- f- [( I1 aserver {
9 o* q$ d  f: h; o' i  listen  80;
" K: {0 i6 i- Y8 Z  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

& }1 U7 g5 G7 `* l' P4 Q( Y
. {/ ^' \6 B/ \  b' ^5 c  location / {


/ w7 C- L% z- A  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 ~! Q! j9 N, u$ e: T* t  f' K  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
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
  j8 y7 \7 h& p( P) k0 S3 L/ onginx: 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
+ L6 g5 a) X3 ^5 c* i

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。