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。
) _1 f) [3 e- q# d5 o2 E4 e! K

5 I( V3 q* k* B: b7 W  F在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

) d2 ~$ E! d: H9 \! H, z/ Y: f
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。
0 Z- `; B' ?# x. `) M7 h

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 H  L$ \4 I0 i
0 e( Q" d2 W4 n& |: }4 h9 n# }
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。

/ B! \) J! X- ^  _; E# a; X
官网： https://www.modsecurity.org/
& a. z+ i+ G9 k: a' z
" O/ {6 t" \7 r3 R
' n8 u- P% z2 b& O$ R' T- ?6 h什么是OWASP CRS
8 B- }5 i5 Q: [$ S$ M( ]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。
6 D  Y5 G! C5 @2 o' z! f& _) o
( R( b8 f  u7 `2 O
3 s9 T8 I, }& J& BModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

- w7 I4 n1 v0 p$ u* U1 L$ Y! f
HTTP Protection(HTTP防御)
1 G1 D" a0 G9 r6 Z- i, a* uHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

! s) Q% Q: a  M1 R9 M# d
. E$ e( V$ ?! D6 LReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
/ Q8 I" I% h& \3 d8 ?& \& h' C" {

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。


. C4 ~( j0 P$ H* \Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
) M0 K- v, n+ C: u( I* j9 r: ~1 s检测常见的Web应用程序的安全攻击。
3 j/ H, G/ ?' u, F) O/ ^' C2 u

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。

6 c: F; K7 \6 i* I( ^& z( T1 z
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
  b4 Q0 W7 o6 E" u3 H检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
% m* Z$ |$ {1 l! j. I; g+ [$ C信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

$ n/ l/ m6 ^% R
. x/ ~; Z* ]3 a7 NTrojan Protection(木马防护)
) C4 T) M; g8 ]8 o) O检测访问木马。

/ L! ]* j% r3 ^% |: k* g
0 j+ O# j) g4 b, B% ]* l7 XIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
7 ~7 d; W+ p4 T6 ~- r/ _: V$ N检测应用程序的错误配置警报。


7 c5 y- i8 y. {4 ~Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
5 u" L8 }; p" ]8 e% `; F- ]( P+ C! l检测伪装服务器发送错误消息。

0 E: ~- S6 S% _1 s5 Y
; e" H7 H/ ~3 P0 ~9 d( V安装ModSecurity
软件基础环境准备
0 A! j: U6 f, q下载对应软件包
, ]# a. B+ o) O4 I' u4 Z$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
& O8 A: V( o. V: M: S$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
9 }2 [0 O- O* z9 ~+ t- B安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL

) L' a2 _2 d2 M; L( ?7 P4 V
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

% Z) ?; V! N8 o7 [+ 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
6 O# u+ Q( [$ N# L  |' T+ c! x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。

; e, M& R& `1 J% ^' r0 k
方法一：编译为Nginx静态模块
4 I2 [$ z( b8 n8 k

1 ^, X* @, n7 _, R# O+ I7 S, Z编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
" Y4 m. G9 h/ l! X8 p6 R$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
4 p/ R: ?8 g# e- l7 m7 ]$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
6 g6 Q. c" I2 }! G4 G7 c7 \6 P编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
7 O6 ^" k  b  w$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
. b+ w1 n0 B7 ^  Q; V- O6 ?$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
  }* e5 v! w3 [$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
4 i) k! m/ @6 W: V

3 n# ?1 P& ]1 c4 z编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
) L- Z# C+ a  H9 L$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
1 J( E6 @" ?$ x. t  D- Z, G$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
3 W. ]; I" g2 T7 d) I  `; P$ sh build.sh
+ M  N$ j; A: j* ~2 L  A- |3 P$ git submodule init
( n8 Z- D3 d; y$ git submodule update
6 y5 J* F1 P- Z9 J- n: T  j$ ./configure
$ make
8 }# \/ a9 Y) G8 p. n8 E; B# m3 }$ make install
0 z  S; E2 I' v6 b) }LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
& ~6 ]* q' E: e% s# p

' S+ i1 r* S* [$ q: ~$ ls /usr/local/modsecurity/lib
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
: d0 n  I7 ^+ v  U  }2 z# G使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

7 Y8 b' c" \; ?1 Z! X, w
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
# g5 }5 S2 S1 d: A* z& l$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
- c1 a8 a5 l! y7 ~' U$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
* x2 _( ?8 L" x( o, {& U2 ^" V$ make
$ make && make install
9 S% r  l3 w9 h3 S. ]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 Q- Y& z' L5 f
  I4 S7 r3 c3 i1 z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/
* [7 G2 h# e9 x; J# w% L$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ t1 }( V0 z: Q$ y4 k2 ^$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
! f, I% I8 M& n/ _编辑crs-setup.conf文件


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
" o5 o* N% k( `' ]' a0 A$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
' b0 X' A' P/ ]6 p+ h$ 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
( s: K# @( |3 u$ V9 \: v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。
0 ~, j8 S5 |  o2 B: z7 m9 n

启用ModSecurity模块和CRS规则
" I- Z2 _: [+ L7 w9 Z0 P9 j( a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。

+ R1 G- X. h! i. x! J, @4 R+ |
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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
/ x% `8 j+ w8 s1 S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。
; O! E1 a% z  a! ~

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
; E. H9 R* k5 V- M7 N5 D" j+ [SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
) T: N, [2 X- r- d

7 k+ A8 e4 V. 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。
7 J6 I7 F) _! y; D7 z- g+ I

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。
+ o, o. B& ^( v) C5 D7 n
' @1 g3 l  D; h+ ~2 _
  m7 L3 O; c( j/ P6 d5 q: i, H% E3.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。


0 g3 e/ g: V2 o0 v5 }2 J4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
- J& U2 ~, H2 C  S: h- ]' m
/ `- o0 ~6 R+ W; 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。


3.x版本CRS
2 v# S4 X8 x4 S9 r+ Z5 x$ 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
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
+ D4 o; R" f9 z7 S: A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。


" D) V$ x+ O1 U; L. @$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
+ Z) w! X- H% L; ~2 F8 J

[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。
2 C6 U+ y" o8 k
2 \) ?, d3 F( s9 ~6 x% S! H/ A* h
配置Nginx支持Modsecurity
  ]* m, P: K: U% u) S! a0 @6 S启用Modsecurity
9 x0 }+ b" w9 y$ ~7 |4 y8 |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$ l* F9 W; r& K& o, `

ModSecurityEnabled on;
6 t/ T4 B( ~( M/ j9 G8 yModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
' X' \0 |% w" w
; J8 J$ P- I; p  \- T) u
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
  ]9 {. n& X- V1 i# z

server {
3 G. }+ o  G( h, {9 z. \' S0 K3 t4 S  listen       80;
  [( u$ B" Q* _2 H! G1 D  server_name  example.com;
. n' T4 j: [" N& c+ r, n

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
6 t0 F# L! a3 |& G4 n$ L) _    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
6 w$ m0 R* c  A3 t    index  index.html index.htm;
  }
}
! c' O( L) N, h% |# C  D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：
" O5 Y! y4 B; V0 \( D
1 r; A; r, q/ R3 N2 |
modsecurity 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。
$ _+ P" F9 [& w" U7 r

* Y! O; N9 y' @3 o2 |$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

7 U% v7 w/ Y0 S  B  y9 y! ]
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
" [- p+ g# A7 {9 J/ w  p. k  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

7 q+ x- e' H0 {* g
" H& u, n: `- n" b/ c  `7 f# H  location / {
, a, N; _0 S8 L6 `- `6 B1 V" C

  modsecurity on;
, q- N# B# I9 r, Z. q2 A+ C  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
0 j" D2 l2 j1 L, v9 b9 {  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
) x/ H; q& o* B$ `}
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
" T' {1 L2 q5 B! ~' I9 l: l/ Bnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
9 O3 l% _' C5 b- ]. ]- U- O启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* G7 W" O6 k  S

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。