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。
) {- h4 w+ X' [/ X2 y& K
% n: S% g% E& s- O. @
' R6 I3 |9 N6 v1 h) M) K在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


( v, I4 K$ N1 ~5 Z5 c" i什么是ModSecurity
: \4 h1 y9 L- dModSecurity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。
/ Y- o, q0 `3 ]* X, R5 j% e: D( @
0 I2 H! X, ], p* Z# s
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。

) Y  l+ h. \* q  I) v
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。


官网： https://www.modsecurity.org/


什么是OWASP CRS
* f  N# m8 a% Y. r0 A. B( X' ~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。

0 {8 ?% Z! l5 l( _
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
" H0 j; k- W* m( C# K, s% Q) R9 B
5 z/ f+ I, B$ Q1 _; W
! O# i. B2 |. w' BHTTP Protection(HTTP防御)
1 w8 A, B9 W( G  ~0 o: H2 gHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
' f. Z4 l$ X% g4 H3 H9 h
4 T% W  f. {0 T2 n3 C* y
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
' x& d9 [( C1 g7 e5 K利用第三方IP名单。

5 m' @  i+ i" `9 w
1 C! S. E0 V" W/ A1 w& nHTTP 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。
  W4 g$ y  n! I& ]

Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。


0 `7 F- J! I- l& h1 @8 \- ~Automation Detection(自动化检测)
+ I  y! V% j0 b5 |! H1 U" w, ^9 }检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


Integration 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。
9 V5 I1 }! O2 Z0 }

% Y7 J) N6 j0 G; \; ], YTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
, d# y) [. R0 F1 ^信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

7 c3 z3 D6 m6 x8 o4 o6 j; I, |& ]
% g5 O0 k. o" r# DTrojan Protection(木马防护)
( i6 `1 G7 M8 M: b! s4 z$ ?检测访问木马。

( b% n4 o" y' }& L% J
( p  S) Z( u# E. x4 a3 `Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
' x* C( v; }, `  x0 r检测应用程序的错误配置警报。
0 \" k: j2 h) v+ z% b' m% {- s

& i, Y* F6 H$ R* OError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

0 o' {; r) W5 V. Y( C4 J
9 f% g# l4 }  x安装ModSecurity
) b1 l3 b* o+ L- ]1 D; _  J; e软件基础环境准备
下载对应软件包
; F. i  j! a" O$ cd /root
$ 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
( c3 A  R/ |0 S安装Nginx和ModSecurity依赖包
: o( h* R5 ~4 W; _# fCentos/RHEL
! o7 [/ |2 B. f! M" O

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


$ 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
: Q) ?, ^4 Y: Z, O0 E( rNginx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。

$ W, e3 O% G! A  }. j$ G6 G5 {9 k4 l
方法一：编译为Nginx静态模块

" [2 G) C" y: Q) _7 c
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
: j- B2 U7 v8 w) ]$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
7 `$ [# X; |5 _! _7 e) E$ cd modsecurity-2.9.1/
% Y- o4 b# e3 h$ ~, l$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
; h* t* Q) T% J+ e# z$ make
9 K; G+ s- \; A+ X- S* X- S编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
& x: x& p: ~" }7 `* R: Y$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ 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
, w, p! s9 w7 _% i; y

编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
1 Z2 @2 S. T8 o$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
  ~) r$ A6 T, N$ Z+ O+ G9 D: P2 ~9 z$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
7 H- M' i: W" n" T- }0 H+ M" D$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
" s9 g( Z! d# k$ p2 a1 m$ B! Z
5 P- a7 R+ N: ?) t
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
3 O* O* r" h5 z4 s5 U  I编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

: Z& M, `1 }. l
( F2 @% v% J  F/ E( ?/ @6 ^$ cd /root
  j# l# e+ |7 ~8 \8 p$ d+ B4 f$ 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
$ 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。
  u0 l. S& T1 k9 o' i% ]

  J3 [$ A: U8 _' u; I下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
: ]& S! r: C9 O. E, ?- ?$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
4 U" r. c- e- r8 C: z$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
8 R9 U1 L2 h, ~4 v  ^  O; M. q8 d+ v编辑crs-setup.conf文件
2 A4 c1 L. `* E7 M7 b
) o9 x2 j1 U1 u# v) `: U
# d9 h# S+ N* w% T$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
6 P' j6 a1 j' E$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
9 W3 ~0 R! M( ^$ C! [2 V: I$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
7 a( ?6 N9 x( V: q& E3 N: Y) Y$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
+ T# U0 T# X9 P. ^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。
# E& n9 A+ B! |, K. e% }$ T- ~
! T  _9 I0 B& B# @) u
7 B; w! e! }5 l启用ModSecurity模块和CRS规则
; U  j7 u0 t! ^! m+ A& R2 q2 S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 \' g' t  h  S1 }- _! ^8 pmodsecurity.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。
  {/ E) V$ l4 ^5 z% C4 E

: e1 Q1 F. X1 M, ?* w# m  [% d! r$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
$ N4 x( z4 r* ?& V% n+ L+ ^ModSecurity中几个常用配置说明：
2 V9 S4 D. n' `* u) }
3 ~$ [' [; ~2 {- k$ k
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。

1 U; E. Y9 G0 g/ q7 i- s5 d  @" c1 n( E7 [
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。
2 L' Y2 M: n$ S- U  J
+ F/ O) _! e( E2 Y& g
( u: z+ X7 {' p' H  s) S3.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。
) a/ g, Q2 s5 U+ K

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
7 J) H( O' ]! ]* o* e/ o& l/ \. ]4 O
# R4 N7 I7 u( l
) O" o. R: z/ m+ ]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。
# |: z- X: J. A* T% ^# @0 U# h% u

" K' c# {4 E* {' M' b) V3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- ^8 r1 r' |4 q$ i6 t/ M& I( S# 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
, ]0 c% i1 K* m) l$ B$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
! w4 H; A# j5 \4 J+ r1 t. A$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
* e+ \; ?, p9 }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。

6 k: J, _* |5 g8 K( w( b4 t( p  ]3 B
$ 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

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。
5 l* a) J, L4 i, C
6 ~. o% K- ]" i
% |4 \) Z4 V! I2 z. M) t9 ~, d配置Nginx支持Modsecurity
' k1 e1 b/ Y$ C+ P, y) Y- X) \启用Modsecurity
; G3 g5 g5 y$ i* D7 e& Y- ]使用静态模块加载的配置方法
! U4 |, [, ]+ [4 b* S& v: v+ j在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


6 e6 P  y$ y; f! R& LModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
8 V0 ?  ^4 d  r/ V9 r6 f# t% }修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
9 ?! J$ y1 p6 e7 D5 O! [
0 Y* [  o5 j5 n  L- v- E
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


4 z/ K( O' ]. o  L; y* t; dserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
2 _  C- R4 X8 G5 s5 w

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
: L( {& c. P  x& u- ]' c    root   html;
# B. \( @( {: n: @& n* ~# h    index  index.html index.htm;
  }
}
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：

( K' [' Z1 l( Y/ `; D7 _, u: F  E
6 W8 n$ P* c1 p; Fmodsecurity 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。
2 A3 C6 c7 k. {+ f& m! P

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
# D# l, C' N6 @1 V
  y, c. f$ \' j
server {
  listen  80;
8 F0 A. |8 S# E1 E, F& ?- i  server_name localhost mike.hi-linux.com;
3 x, f2 {; [; @3 ?. B2 X  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {
( c4 u3 I2 r8 \' H% g# f

/ b2 C* b& m! |0 k. R4 Q  Z  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
7 U! h8 [" W/ V" n! c  index  index.html index.htm;
}
2 h+ m$ }- F5 j) V}
$ `- l* Q" Y# j5 n2 Z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
: N: v3 P$ ?0 i2 ]) g/ [* wnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
, A- ^4 y9 ?/ i' T! O$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
& f  w7 h0 K# Z* ?
! O# e5 d0 Z: g$ ]3 H

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。