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。
. S; \3 i9 m5 \- P. n5 v
- B& p+ X# s" L, ^3 W0 r. i3 E
* t& v) c* Z% g$ g在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

( n6 X3 A3 a( O
什么是ModSecurity
1 ^5 u4 t/ E3 o  ]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。
5 V, _. f- ]7 v& k
7 k# l8 R! C4 }* }! `, C/ p
  h- \) i3 G. X6 r" U# NModSecurity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。

; \6 y* k$ e. n
; Z. C  p2 I4 X; I  s; D7 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。
" P1 I5 |7 ]- [0 N* t

官网： https://www.modsecurity.org/
% L2 M* Q) X) t

6 H  S$ \. |! q! m2 G0 R  z% A什么是OWASP CRS
0 K" a' H- Z: j8 {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。
) T# ?' m0 c6 s& e- `) ]& ^6 Z

" A( g7 E/ b1 ^: BModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
/ a* a. _+ D5 e

HTTP Protection(HTTP防御)
3 B2 p# z" H/ N( U3 H; wHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
9 k( K7 o% U, @

/ k- I7 k* N' z" YReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
; c+ u/ D8 _6 g$ a6 `+ p利用第三方IP名单。


& G4 z% ~, b  M: I+ l" uHTTP 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。

0 X2 Q' \- f# Z* q) h- {) A& s  b
( \1 M) s$ P, M! V7 hCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
: f' l6 r) ]8 D5 y$ z检测常见的Web应用程序的安全攻击。


Automation Detection(自动化检测)
% }" v4 H- {0 C检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
. g9 r, ]1 w8 h
* q  ?0 d% l& V/ w. k8 h0 U
& s$ I3 a/ g% N% N! vIntegration 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。


+ r( w3 F( @+ ^& O+ k  z$ {, E7 XTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


( N) T: D! ]6 |Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

  \; Y9 L; D/ E" Z
: p. w( z3 M5 s5 w4 D( AIdentification 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。
( q! Y* p+ s: \) E1 n; k' |9 {
/ u, u+ c/ H2 J
$ t4 o+ A1 S, a. s6 o2 JError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

  Q  F% U/ z. W9 @2 S. e. b
安装ModSecurity
软件基础环境准备
- e) S6 Z  K( `0 S% o# V$ V下载对应软件包
$ cd /root
, u5 L/ Y- P3 K$ P$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
, K+ c7 _9 {7 Q3 f3 q5 ?5 Y& 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
Centos/RHEL
. z, r  D- I7 E, Z  @7 @3 ?8 _

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
) Y9 H6 b$ ^) X. ^( G+ n5 oUbuntu/Debian
; C2 |0 O# j' f4 K# I  K4 l

$ 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。
7 ]2 [2 n. V9 l
1 K% o- T9 _2 ^
方法一：编译为Nginx静态模块

$ q& j, P1 m" B" M
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
7 M  j, d9 A2 D! U$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
2 @1 t( G8 N0 s, z* r6 ?. a$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
# Q  o% W# R% q8 y/ H! B* v+ @$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
+ T& A# m, I, x9 s* x; N$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
8 u' V6 D, n/ q1 W5 d! D  Y' n方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
+ P' Z0 j7 _9 Z0 ~( z' n

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
, S+ [; }# S. v' \5 E1 ]" A$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
* ]. ?% J8 x* p- }, x7 e: D$ cd ModSecurity
5 k$ g# S9 q# m9 |0 A$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
5 R" k: f# H' B9 K% a- t$ ./configure
" M8 c) O* c7 T7 K+ o6 u$ K7 h. p$ make
( E6 U/ E- Q: \1 F$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
# K( T3 _7 }4 O3 n4 s& U
* s3 G8 n' C; V0 h
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
% d# p' ]& _, elibmodsecurity.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
& z$ O" `. d- {' n- U; s! N9 S使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
3 d' F8 i4 r* Z6 _. p: \$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
1 [* [8 _3 o: o) i添加OWASP规则
+ }0 w. Z# ]/ U* U5 j) n3 CModSecurity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。


下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
' b$ N: a0 D" o; L5 F/ ~- j$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
: J/ d8 |" M2 A4 W5 G/ e( h$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
; _$ P# J- h! R& H; j+ a2 i4 \$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
0 p' y; ^7 Z# m" y编辑crs-setup.conf文件
& \4 a1 R( o# |+ @# }
9 q* _. S" `4 G* T' m& o
! ^' U6 s. i9 m9 w/ f$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
$ 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
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。
5 Y" g* Z# m  a  r

启用ModSecurity模块和CRS规则
( @$ E6 N7 {8 |, c0 X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。

, E: X: Y* l$ Y( w8 j
! v, W9 |6 G% K2 i+ 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。
( I7 d0 z% f3 X% i8 K- i7 ~
. ]% S5 h; F7 }
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
' H% q( T9 Z$ Z5 q  ]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。
+ a" P+ [( D1 N) b: V& t  k( ~$ o
; J2 Y" ]" V  E; [
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
% o9 }# Q5 A" q6 ?$ [

( O4 B  w! f9 U/ b2 L1.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。
+ h& X+ `$ f( w/ O% T
: A/ v4 ^2 U: Z* S' p5 a
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。

  i8 `( m% u: L: [6 S! N1 [9 O9 T) @- R
/ j' m/ a! L# E6 @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。


& q& O( d$ l1 f: ~& f% X4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


* f& j; M* w( f7 h5 Z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。


/ `' T+ ]0 f! _4 V3 @6 Y3.x版本CRS
8 p7 r' }- K  b; |$ 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
1 P4 j/ T( E! u/ f$ 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。

/ m8 @% W: W8 C
$ 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

1 ^7 }" B0 P0 K* ^9 C7 x8 Z
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。

! A. F2 Q7 x' L/ S
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
+ p  W5 |. {$ t5 O/ O使用静态模块加载的配置方法
' V7 j/ n# y2 N, M9 d' J在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

, K* q# Y* J: f' s5 w+ C4 e% q7 I
/ }' Z. F1 Y2 ~( x; p, iModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

; ^+ }+ b& m+ }, C  k! l  @9 A9 Q
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
9 W1 E/ T. F  P3 K3 r. Z

server {
, Q3 a' D" \% B. f6 B6 B2 g  listen       80;
, L, D5 @$ u; F4 s1 c3 n  server_name  example.com;

* t) k. C, j+ ~. o9 X
' z( Z7 G# V8 i& a% L3 v# @6 f* f  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
- F! q$ C2 D0 V& T3 h    index  index.html index.htm;
! H. H( `$ Z3 X, Q  }
}
0 F4 d9 X$ \+ d+ k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：
) m- Z' J* W5 H- h8 [) q2 N

modsecurity on;
4 X6 P! r  t8 _modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
' v0 t7 u! K  S! z& q" S0 P2 M+ Q修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


6 l: X' d3 s) A4 d1 T# Z3 ^$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
: U. O6 J8 U2 R; ^" Q# x/ _  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {


  modsecurity on;
/ L% W6 a$ P5 w% J  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
! O; {; |5 {1 f: I6 |}
. k! t" D, S: b( r  {* n. t验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
# \$ d- k# w& u  T4 u0 h, J+ fnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
" N$ q  e6 w5 s" U启动Nginx
( Y) G+ G5 T0 i+ l3 V2 @$ /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。