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。


, B! K/ _5 n2 \& B9 c在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
6 E) w# G5 @2 C% ^4 p3 R& @5 ^; j

8 g9 Y* x3 S* b) w+ X- T; o什么是ModSecurity
0 V/ H; r  d5 G+ I* F) OModSecurity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。
* C$ d# }3 o2 {; ]
6 G8 d+ ~: g8 O  N
3 W; D# e0 g# V  h. Z6 @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。
5 ~# k) x% W8 L: v; ?8 S
  y8 F+ ^6 D' I2 K2 _- S$ l! N
. L/ ~3 K0 _2 s" Z# m5 NModSecurity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。
3 g9 q$ v) k- b8 y- Q

. {. {2 m0 C, O( `官网： https://www.modsecurity.org/
+ K3 B; o8 s3 `

什么是OWASP CRS
, D; D/ C3 m! vOWASP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。
6 C. k4 [* W, {5 W+ n

% C0 I+ m* _+ zModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
1 v3 w4 d+ u6 F. U  |& H) M
! }2 d1 i' L; A) ~& O
6 W4 E7 X. n3 m) H9 w8 pHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
2 `7 [0 j6 ?% [: k% E* U1 D) M  i! @6 v
2 Y6 |/ l& w. v3 p, p
$ q& L! r6 |3 v# aReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
5 A/ F& ?. v2 l7 p+ f# \4 M

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。
5 x: S6 E, Q. N; b
( [! @$ o% }6 t$ [4 A: T
6 t  g0 `& d4 ?/ RCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
1 v+ f3 ?( D$ j8 g# a检测常见的Web应用程序的安全攻击。
+ i( }" D( L, i/ k8 M3 o

Automation Detection(自动化检测)
2 }" E( J+ }* Y$ t" _5 P2 A9 ~5 a4 M检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


$ ?1 S/ c" o$ \, X- E: _9 YIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
$ n( b7 u9 h6 T6 V检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


& N) c* z3 I* w3 s2 z7 O* @Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
# Y/ S  E3 d" Q4 h信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

0 S5 u4 H  {+ ?, z/ G) }3 @
8 D( d: X- o% L9 V1 `Trojan Protection(木马防护)
- p% J% m/ N- s- m$ e4 K检测访问木马。

6 T7 n/ _: Z% l2 [! C' I' D* g1 W
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。
. m+ S) S7 z/ Y+ H

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* b5 r% l6 H' C, l- v' ~
1 n9 m7 F& V! c/ m+ R$ b安装ModSecurity
. Q+ b* j) D$ a5 L软件基础环境准备
. W; V" m4 l- H下载对应软件包
$ cd /root
  L+ o8 @, t& u! `; @  H* [! j( _' [$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

+ X9 H. X' f" m/ |5 E" q* t
$ 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。


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/
+ |6 I. K3 g/ o, f" L" ~/ |$ x$ ./autogen.sh
0 b0 b/ y, J3 m# |* L; K$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
; r, h$ K" Y2 \' d$ v" l$ make
6 Z8 j4 h5 Y0 I编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
! r6 [) _- ^0 U# L8 d1 C$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 u" h# g  ~8 f) l- e1 @$ 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
* N$ d, E+ d/ ^6 u3 V% l
2 @7 ]. n1 B! i) o0 V1 o
# |1 u) o' V+ n编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
7 k1 n1 I$ J( Z$ cd /root
% f' \% f( w6 R) x) I+ ~$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
! D/ n4 i4 `3 p$ sh build.sh
3 R( Z  V/ r1 @$ C$ git submodule init
/ }! l8 s. i# z4 G$ git submodule update
$ I' @- E# A+ G% d$ ./configure
$ make
$ make install
7 H1 s% z# S! U7 B$ G3 b0 jLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
$ U2 J& N& {' c1 O. f

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
4 M( j+ H! a% y( Flibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
$ A9 @6 W; K" }& n; h$ [9 }$ j编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
1 U* ^) r) `% K0 G使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
  v7 S) n/ V. e) m: F5 S8 c
# \9 z" |" B1 Z5 @% m
: E5 k+ E  d% \( f( O, W5 g; H$ cd /root
+ s# r2 A1 S* |$ p/ Y3 h$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
: M6 q7 _2 o) H6 I, K$ cd nginx-1.9.2
+ w2 M* b, C/ Q2 M( h" S7 b$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
' _! Z7 k; U5 s9 q1 z0 E$ make
  E1 j/ t% [8 L9 h' w! B1 T$ 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。
6 `. A. X) K, R) r  s% F

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/
2 o# r8 T4 B( t3 o% e5 e- o$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
/ R: t) F, ?# y& j$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

' [' o$ g# O6 n& a* J
# ]0 U  T2 ?5 M9 v$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
+ l" X$ U) ]) x7 p6 \$ 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
3 G! X5 E" Q% M8 q$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
9 f: W& a' Y3 d0 e: q) m* n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
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。


! w0 E0 }1 y7 cmodsecurity.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。
4 Y  s3 n2 x- {( Q
  b6 e2 k' a0 d  L4 p
7 I# ^! |( _$ B* E4 L3 W1 t$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
2 X/ Z: Y' E( G5 K& p$ 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。


2 ]- T; z# t9 @) V' C/ Z# I( |$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
0 a% P1 R8 g; m; L, c

6 g) ?! Z3 E- `0 s  }' A( ?  ]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。
4 v) D  y2 \( i7 ~6 ~* s

. Y5 d' y6 ~4 K, n2.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。
; y' i( W$ Y* }2 V& \5 R; h. {

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。
4 ^8 {5 |4 V5 t  I
4 k0 X+ z9 p! `+ x
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

( l0 a' w2 F* f8 s! 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。
7 U! m" L; w. v: d

8 j. Y0 a4 C: C+ @2 O3.x版本CRS
2 O: Q6 K& W, d3 @- n! f$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
+ v9 x+ q5 y: v& b. I4 J: e# 生成例外排除请求的配置文件
! x9 M0 G( g) x+ q: z5 N7 j$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
" P7 q* ^- e1 J' z0 {$ 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
! N7 c& Z/ ?. n7 T9 W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。


* V% \" l) g6 r, j$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

( H3 `9 \% l  o* T! 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

# T) \# A: g1 G+ z
, ?6 w+ j% f$ f6 I& ?" a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。

' s: U: P  ~2 N) a
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
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：


ModSecurityEnabled on;
3 P6 q+ Z9 O3 e( y) aModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ Q" F: p+ Q2 O6 K0 B2 d3 g$ ]4 _修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


  h/ }# G: }- u4 w9 ^3 U# s# u$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
8 K$ O. C& Y8 t. b  server_name  example.com;
3 Q9 u/ `( f+ ]8 U& a5 r
- u* @. }; m( Q
) l, Y- ]: h5 k, a6 N  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
" i! |  @) p. w! `# W" F# I# Q2 A# A    index  index.html index.htm;
4 g( t8 F* `% Y+ A) z  }
9 u- R7 f4 z: @1 V8 S}
使用动态模块加载的配置方法
" `& c. H5 ]2 a% V2 s在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


modsecurity on;
1 d1 D  ~- V5 k0 P0 Smodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
" w6 v: q1 t! D# z

+ m" C% R4 ^3 I  O2 z, e9 q5 }$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
; V0 v! M3 Y5 R1 O% u  [. H) r$ G

server {
6 G- q7 n) c; X! n) g" r' J% U1 T; f- J5 y  listen  80;
1 Q# ?  i1 f; U! A: x8 L5 n  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
/ S$ X: \8 i2 B! ~. o
  r" X3 i6 e- {+ b% s5 f1 b" Y
  location / {
: D5 m5 g) @1 ~, e$ W! {/ C; m: B
: M1 T& ?+ X9 Y- `  d: v* `1 f- m
$ h6 x5 S6 N. J4 i) E7 n$ o. ~  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
0 J7 i8 w- P* j- Q  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
3 h$ ?  ~: T/ ]- J' X  r0 y$ m% V. O/ b验证Nginx配置文件
& b$ y/ q" P1 R! ^# |$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
9 \: p: {7 I3 i, J- z$ J4 j1 fnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
4 Q" ~) l- m) ?nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
8 _# w6 ?* A9 H" c  H8 y$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
  S* j- K" P( m- j

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。