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。
: v" C; o5 [3 s

9 t% g5 W) {6 m% e3 G) h' A在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
2 H5 \, H- a. v! N* b
# V; d1 R7 }; Q
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。

! o6 B; j! A8 p; ]
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。

6 h! k- H' b9 p% w' \
: e0 r# j- L7 \% m2 Q: O9 `" tModSecurity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。
# |4 W6 _# C- o. r5 I  J. T
- |) T0 R9 h- g5 {
官网： https://www.modsecurity.org/
6 T9 R3 P2 W: |7 {2 C

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。

  T4 Z  x% q9 |" }8 \4 k& I
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
1 n2 t! L) `$ d$ E% ?
7 z- P7 J& a  f* A3 a6 y/ \7 E" A
HTTP Protection(HTTP防御)
  s1 g4 K* w& T; J  V( R+ P# c& IHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
( C2 _, v: L/ O# G: W  i# e利用第三方IP名单。

% G: E7 b8 {7 v* H4 \& H% W( \- ]. l
5 m8 l7 f! i6 D1 k7 ]HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
" H2 S& h/ b# c) O防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

" j1 E& I$ c" c2 f) r0 `: |8 ~
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
7 F' ^) ]' v( Y7 p检测常见的Web应用程序的安全攻击。
( ~9 P9 H( d. e7 R- n, U3 P
0 t  H, X4 e- z$ K" b' Y
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。
  L7 _3 V4 A. J6 j5 i& D
9 F' j5 u1 ?6 Z& w
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 Y' o8 D% Z4 ]$ h
0 y. L: I8 ?# z% K, `$ L" k+ J3 _$ Z: \
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
2 T& ?+ o  u, A& G检测访问木马。
0 e# T4 L, V  D/ g. l
: N( n: K6 L1 Q
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
1 w8 X( y$ u% ~5 J' G- z检测应用程序的错误配置警报。

! _' r* m# i- M& [* R( i
- P' E! o! V4 [8 y/ T5 fError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

: u" Z. {, o7 u. _& w
安装ModSecurity
软件基础环境准备
- ?  o' g* w. K4 ]( z下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
/ M: l$ V; f5 ]5 i. j4 T: p$ 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
/ \* T6 b2 d; @* y, iCentos/RHEL

; F$ z8 g6 S6 A; L
) r% Q. J/ C1 m( T: i1 D$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

  b8 \3 U: D) E  c- |/ |
$ 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
( [4 d; r3 R& g: _* E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。


- h; |& I" O: }( P方法一：编译为Nginx静态模块

/ Q3 X. N& b/ m
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
* H+ \7 Y7 r- Y3 R9 d编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
: k5 @: q, S3 w9 p9 `2 t$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
1 Q  ]! L" h% B- w3 S1 v$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
; g! Q8 {6 d+ Q$ git submodule init
3 v3 d* N2 P2 H2 d2 m$ h* {0 Y$ _$ git submodule update
* w% y% _; V  }1 R4 ]9 m3 z2 j$ ./configure
6 F3 Z6 E. y. |$ make
$ make install
' v( @$ p* l" G0 x( ALibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ ls /usr/local/modsecurity/lib
' W& y+ J2 D. Z$ [. B- S/ A+ Nlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
; a; C* @( V# |( K5 g编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
8 T' \7 ]5 s; D0 {2 J使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

9 y% |' J/ |# B" N6 Q
  Y7 {( X4 S1 I$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
9 _; ]% r4 [% ]# f- O: J$ 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。
( k/ I  X. z) x3 O8 s5 |9 R3 M

下载OWASP规则并生成配置文件
3 j" l4 a! i2 h$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
% G0 o* C2 w+ t  ^$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ 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


2 k4 q! F+ ^/ y! B, I( I3 Z$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
  O6 p& i( P+ `6 M& x  p$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
) }7 L9 ]( t, U0 o$ 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。
4 n% N3 b8 O0 C- a- r+ [5 P

启用ModSecurity模块和CRS规则
( p: e) }$ _2 [. J4 {! F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。


9 c, \, V$ W* [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/
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。
: ^: g7 H0 i& h# p8 G' ^* p
& v4 L$ Q# d% E* C$ Z) |9 K% L
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
: |: [- |4 u1 q3 m
2 K/ r5 G7 Z* r3 T
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。
. v6 L$ S3 d) W' e
! D0 W0 G! ]0 L; P+ {
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。
! Z/ r! F& p: w5 i. m; `
  l9 T! r# k/ {1 O% `
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。
* {6 n9 v* ~/ t' |9 f
: `% J' F5 b% F- l& Y
& a& e. D- S' _9 h4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
' [' ^& C. r# k' U7 U; u+ z

  v+ m' k0 w" 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。


3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
9 K& G, E. _" |4 H! U( {4 j# 生成例外排除请求的配置文件
* I3 {; I3 J# q! e" Y$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
' H( v/ {2 }9 w  K) A/ l0 P9 ~7 s$ 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
9 P8 T5 l. }) m# X4 d1 j* v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 S+ J  D) p  Q% c* W* B' c
" f3 q$ G; c4 z! s+ g4 w& E$ 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

7 y( T% J& {+ m, l, 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。


$ J% p. F" X4 Q配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
* L6 G$ n9 |5 E6 f; e在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


' J/ m6 v  m7 p5 z9 {" L; P8 `ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
) E7 ^+ {) K+ P( F) j5 {/ o修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

, |  l  g  x" e1 o% i
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 J% L5 T  q8 Z

3 {6 ?& r0 I9 q  m2 jserver {
2 s; q2 \* l' ~3 w  listen       80;
" W1 S  P$ \3 g. ~& {+ a  server_name  example.com;
7 Y5 _0 [, m8 k$ x% y
# d' d% S# M& [6 r( [0 h3 u
. s' _, G! r. `6 |  location / {
# N) m2 _0 |6 `5 h    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
( L: X: m  C4 L# M( W, `}
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：
. p8 c. Z* A1 \  s( F1 E# ]

9 [  w2 m# v' V+ Omodsecurity on;
- W' Q* `; s; d, N/ f3 Smodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
1 E0 M5 p; ~0 L8 n" l  C) r. B" H+ \修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

9 i$ B% ?; n; I2 X+ O1 }0 }
5 G! ]9 ]/ Z% Z: D$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
. k# K6 d* Y& }! n7 h* w/ |
3 [7 i8 Z. s9 x  f( s
, P) z0 s% a/ X6 b4 b. mserver {
  listen  80;
2 x8 u* ~! @3 M9 \2 \( k' V( _  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
5 {& H- I$ }# V8 M

9 j0 F, e  V; b: I+ L  M  location / {


, ?; }4 V# `! y) f* v! n  modsecurity on;
; J! j7 k. F8 }  N# ]  c- q3 R2 i  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
, z5 @6 {  M& e( H7 W  M6 I  index  index.html index.htm;
}
! m( l5 |2 Z! O' O}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- [/ h7 X) e& k8 j! H! ?nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
  v2 r; Y$ M9 V  o# k6 E1 anginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 b5 P$ W: O6 X1 C4 r

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。