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。

$ K1 C8 o( G, K
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
7 F8 F8 z4 i7 D( m8 @* Q* Z: f, {
2 a8 q+ O( L" T: A& Y3 ]
# |( x" g$ G  W6 [! D, c8 A: _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。
2 P  b9 h8 E  ~1 l. [' I  p2 x
- q1 ]0 C5 g% T! ^4 S
1 X9 T' a) v  Y1 T# a, qModSecurity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。
: U2 X1 P- b4 V6 N6 ]+ W
  {! r" M. R- Y7 y% @9 U
( o% j- o+ j( ~# E  FModSecurity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。
! A0 N% r: k  C7 ~# ^

/ g2 ]- F3 j+ H+ U* _官网： https://www.modsecurity.org/


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。

+ p! H7 X1 I1 X2 D) }. C
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
6 Y- j) U5 ^2 J2 Z7 D  k
8 S5 m& a6 U2 z
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

+ Y# t) ^9 K3 ~# A/ @
+ T: p6 w) z% L+ }Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


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。
$ e& H: g( I" L
7 Y9 e& k. g) t) d2 x6 K$ C
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
( z& e6 Z, E4 P/ }6 r3 U检测常见的Web应用程序的安全攻击。


% \/ }( _; {# e# b9 q$ 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。

  b' j# f* q! s  o7 B
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
9 F$ X! m+ _; Y' s( R9 j检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

1 A+ s' N  U$ U: @, e' B
. ]8 q: M- g; K. b. i( A* k  pTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
+ f8 o6 p. _# V7 S; b+ r# f信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
5 Q, h' |" [/ Z4 W/ G5 Q0 D2 S

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
4 P: C0 X: T* j5 N

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。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
* m' v0 p' J  Z" S# S* a: |( Z检测伪装服务器发送错误消息。
) z0 @' M% J. A/ I5 T+ n

安装ModSecurity
7 J  Q$ Z: W. ~0 Z/ b软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
' U3 a, f) b3 |  n$ 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
  M( a7 t7 J* v% b3 g  Q安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
( n4 R- `6 z- V  {7 ~* D. X

0 f4 B  c" c$ V* m8 c  y$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

+ K* R* x3 i2 g) H! F: }9 c2 P
0 k+ ^1 i9 X9 }: v7 X8 V- F& Y5 [$ 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
! R; I" K8 r: b5 N+ R5 O0 }6 |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。
, i1 l! _: a% b8 n5 G

方法一：编译为Nginx静态模块

& E" A' \; ~; p5 b2 C2 P
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
) e0 `, b$ `* D* N0 x5 D; q: [/ w( Z$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
8 l0 u: h* X" w( Y$ J2 L2 e4 z$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
# h9 g8 a: {5 E- U5 a: \$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
" C3 Z9 \) E/ m6 z; b4 p" t5 ~$ make && make install
: ^/ G. y) c4 Q* [方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

/ T! W" h* d% W3 G# }% f" _
5 b/ y; |" S. ?% _编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
/ R  |2 a8 g4 T& e$ cd /root
) U4 h/ q5 z* M+ D% c) e$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
7 S& S" e0 g2 u  D8 A8 W$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
: d4 s3 E: T& x0 W8 `$ ./configure
# A9 X  `) o6 a1 a" [  _4 E$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

1 T7 n5 C* V6 }5 @+ j
5 o# ~& _) H/ D3 b2 P$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
) B5 U0 q! j4 B$ i编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
- q. X! B5 }' G5 M使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
# U2 m# @8 d0 l$ y0 |" [! {
" ?8 ~7 c' m" k2 y2 h7 D# v. m
$ 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
$ make
7 v) e2 z- q8 K  o$ q$ }, L& S7 d$ make && make install
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。


; F/ m8 r) a" G, O  I: w' C下载OWASP规则并生成配置文件
! q  ]9 V: |8 D+ p  b$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
: k* l9 l6 Y* p2 Y. d4 n9 q( \/ d$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
; j; F5 k/ I' X3 t$ 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
9 L3 h3 _2 }. P6 w! X

0 C. Z7 n1 }+ ^/ {: b$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
3 Z+ N8 s, B3 q- F6 L$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
# X# o2 y/ a9 k# I9 A$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
- w2 d  s% L9 ]6 N$ 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。
/ f- x: {, \8 _0 B, }5 u) J

启用ModSecurity模块和CRS规则
# A9 }2 g8 o8 T( L  G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。


0 i# R' B& v' w  p5 B: p* ^; {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。

: u: Y+ s/ p. a: A# z* V
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
4 V: h' c. T9 ~4 W& B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。
8 `2 h9 g% ^) H5 e7 b7 G5 k

( H5 i- F8 @3 g0 d- p$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
# r/ {+ m0 M' ]; RSecRuleEngine On
! D, m1 O3 l# a; W& `0 o% @ModSecurity中几个常用配置说明：
' T5 f# Y( g+ {3 O# ?
0 I5 j: k  Q* O  p" K: e4 d6 Z  a
" i0 r) ?9 i" w% r7 w3 @. v1.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。

( V, s/ }/ m4 x3 w& ^& s0 @
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。
/ `8 D3 f- d" @
* V6 |0 b: ?4 i5 v
9 ^$ _4 e5 \/ }$ U  \3 g' C/ w8 u2 r3.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。
: R3 _$ Q* V/ l8 f" j
. K, @$ G& x6 k; R
3 J$ [, h5 x, M! G7 U4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


0 `4 N* y3 w  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。


3.x版本CRS
2 |, G- f0 k8 R) t5 \- n$ 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
/ q+ _) w" B" \3 }! I+ G$ M$ 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
0 A" z1 o; e8 Z% ~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。
: |) p9 N; Q5 M" j/ |
8 ^7 Q  Z9 ]. x( m+ d! ~
% `% T$ z& `- l. D- k" z$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
# _. J4 ~3 X5 b* m

[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

4 n! P+ y8 P: V5 ]: \" C' H
! y& P, }3 {2 L5 ?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。

8 K( G) C6 M, P3 P+ A# ~3 s2 }, V
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
# a. v& ]/ Z: {* P( P9 M6 W0 c2 f使用静态模块加载的配置方法
3 B/ s) o  H# C在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


. Z: L4 Q. R, X- v# ]ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
5 ~; h# ~9 k  w- f, T) o7 f2 `修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


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

( w5 B( k6 J0 J" ?' I% u4 ^! t7 \
. y4 U# x" d9 U' i1 q- sserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
5 Z+ P5 T1 g, C& ^: b. v
. W2 A" {0 k  K
  location / {
' A0 i/ |7 r. `0 p+ U    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ P' N; j) Q% U: g+ m4 y# Q6 s4 r    root   html;
    index  index.html index.htm;
! d* A) |- M2 K3 K3 W  }
: U' m/ i  A, @8 |( X% a}
3 K  G* C; x" T; j0 \9 f$ D7 K2 T7 H使用动态模块加载的配置方法
% q( ^- @' Y0 v  p在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


modsecurity on;
8 B8 q, ]$ o3 v, g* J6 Q8 Pmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
( D7 H5 `+ t* w& s# w1 E: K
& R( F9 V& }; j
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
) q1 _* ^+ B' {* a6 ?5 L
9 P1 R, k  U3 x! p7 c: ^
server {
* l2 @9 d- O" J5 L& X' W  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

+ `# t; S4 p- U  ~  R) G
, D& G- }' G5 w  location / {
$ C; _- W& H1 ?4 }' X

5 h, d6 x- L1 A% b' |+ T6 _  modsecurity on;
' d; z9 G+ q$ q" S  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 A' ^8 L' Y3 O" R  Q  root   html;
  index  index.html index.htm;
! I: b$ G9 B. \: ^}
}
验证Nginx配置文件
$ R2 \4 T' g/ ]3 \7 u5 S6 u  ^: Q$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
3 x2 s+ {8 I% N  Snginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
3 u7 V: _4 y0 t9 S& R9 P# G启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
; x: a+ z7 @3 M. L! B' ?/ }1 f
; ~4 }- m9 p- U

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。