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。

& D5 I: [$ N; y* D: w5 g
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
) K; H( V& }" d" V; H3 H
+ x; H4 M5 D8 ?+ ]) r
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。


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。

$ u' E; c3 c+ |' c
, C1 F9 e4 Y$ @- [! iModSecurity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。

$ G/ E2 |8 j- f7 M& z' S7 Z- i
6 I. \1 x5 \2 V# Z5 D$ i& |官网： https://www.modsecurity.org/

3 V0 X& m7 @. w6 b# r/ S) n
5 u# c- R/ R1 i& b+ d& W什么是OWASP CRS
' n6 ?; ^, L4 k* T/ z9 O" pOWASP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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

, L7 g# b  a5 @) t3 G
# J8 P% [7 L& a6 }+ OHTTP Protection(HTTP防御)
" h. Z5 C8 ?; t( ZHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

# g% f+ @7 B+ V& A) Y, p- H
* t0 {4 f9 |) N. FReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
& V5 G: a) ~7 w. s; m" w
" _3 o5 U9 [& d9 s: W
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。

7 q* w! z, \  u& 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。
5 L9 ?# E" ]$ M

Automation Detection(自动化检测)
" U/ s5 T1 ?" t" v检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
: W7 p$ {! K. M" |3 R8 V
; X7 X1 y2 v4 n
$ A' Z7 l. o2 x, rIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
& r: @) f- y- \8 r# A/ q* I检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
' ^, {# T2 A3 u- M  k
: a  F+ M1 l, }. o8 s
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
! ?3 |6 ~+ B: y- j, B: ~, y! v. x信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
' p! L/ |6 x) Z0 @% X' A

; o0 b2 }! f9 b6 WTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


1 k* h9 l: `/ x5 k' dIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
4 y, _+ h: X! Y, M* x3 h8 D检测应用程序的错误配置警报。


' B* p: n+ O/ R' E" @" SError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
4 ]( Y) k9 l( R1 \4 ]  K检测伪装服务器发送错误消息。

% _) B6 n( o3 u
5 T& g' G8 I* G. Q9 g安装ModSecurity
  B6 g, J0 v! M, V( n9 p软件基础环境准备
下载对应软件包
$ 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
6 K1 T  S0 o4 s) k' {安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
  |4 t- s1 F; l* F; M) x4 I
9 @! M* }3 x8 A  b
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


1 z, x- F3 v7 I: X$ 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
  i) u- J. J8 E& e7 HNginx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
" y, i* g) h6 V  d
; {% X( K9 ?7 G* d! h0 _8 E1 Z6 @, {
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
" L; p* S% L) A. \$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
; D& l* _  q) j$ \7 u编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
( Z/ ^& ]  d' Q0 M$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
% J, v8 @1 @: \( x" W$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

, `9 y9 F# Z( X  V5 F7 ~3 Y; ]% X
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
" x& \( ~1 T% Y2 f& N% q( [$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
/ D9 \, Q- v5 n2 W- m" w$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
4 Z0 o1 R: Z. P( |; P3 w5 [) z$ sh build.sh
+ d) q2 ^) n& a) f& T) s$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
  d$ ^9 D- `8 r7 YLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
9 V- V( m' R0 F' R, b. D' `4 w5 T! @
0 S( \2 Z  X: O2 k# ~
$ 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
: i2 P& T' t9 U4 A) t9 J3 f使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
8 C  h. q+ G! o) L6 n$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
9 P6 s# b' h7 w( T$ make
: k& }; m2 E. Y1 G, ^8 _' M9 K$ make && make install
$ k# _7 U3 n% l4 F  ?! B! t添加OWASP规则
! M3 Z5 k  q" [/ ?; \; B" R+ \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。

! I/ W& ?9 P! y6 h" F# Q# }) z" {2 ^
下载OWASP规则并生成配置文件
& f; g+ ~* k0 ?7 K* R$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
# B4 q2 q' I' t, }! Q6 `$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
: c! K+ S- j' c1 u! u$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
: c5 ~- R: b( X% f& E$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
: j' r" x# @7 }: e7 f( u配置OWASP规则
% v; t; g1 ?+ _9 U5 _$ }4 s编辑crs-setup.conf文件
: p) \% a. [" o( A

$ 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
4 P# ]6 F  N, }' X; p) i8 q9 w% _$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
! n9 Z, |% u' j% {5 j3 E4 Z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。
  j# B* j7 w8 K) a1 @9 \. L

! B. S$ Y5 @7 f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。

3 M& G4 a* e3 y! y
' v- k* V/ k" o) U8 l8 |* l% Dmodsecurity.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。
" [7 A) r8 E% I6 @

. T' B: w! P0 s% b& u) [$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ O4 l+ [5 I6 b" m  \8 Z& V$ 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。

$ o. {' Q1 @) I7 e- e8 q7 e) ?
& Y: B% I/ z: E+ t) f$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
+ j+ ]9 y; ^; ~- gModSecurity中几个常用配置说明：
+ y  J( P7 s& n3 `4 y
  j0 X) F* g: V0 r/ C
# |* |7 Q2 f& G; a  v1.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。
& Y3 i: I) a# X1 ~! Z# [1 w

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。

5 g3 x+ v& N' X, C% L5 X( d' B' q
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。

0 e# n5 z( c& o! S+ a5 W2 I& `
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


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
8 X/ P( R! n# y2 I7 H# 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
1 `  d" {3 `- v: B* F$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
5 Z+ }7 Q( @9 }1 m- E% s3 ~3 _$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
/ K! p1 p; O+ C. a, q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。

( I' W; X5 z" Y, f& f
1 P1 F, n: J) C: Y2 m, h$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
, A! K; A/ P2 y' t

[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

' h6 ~3 K" u' I, |
! F; L- O" N$ z) G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。
; c, u2 S) Y: s* W' T: E' V/ y6 u

配置Nginx支持Modsecurity
$ ]. z' [0 J9 z% p4 G5 S启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
: d; p3 f# t# J% |在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


0 G5 Q0 u5 |0 _7 zModSecurityEnabled on;
9 M" x5 P! U# T8 ^. N: DModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
; ?' ^1 G. W% r
; [* c! S8 j6 @" ^% J
- X7 u& [7 J+ i: I3 r$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

4 U! s: f. l8 M6 u+ t
server {
" n2 T/ ^5 L/ v! ]5 v( P! C( H- S  listen       80;
  server_name  example.com;
+ f/ d* I. e# }8 ^4 v' _* w
# x( e0 B3 ]( m" p7 U
  location / {
! |1 G- i& X) j+ X/ B: l    ModSecurityEnabled on;
" V# _) S# Q  M& k, p) L    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
6 D) M) d: J5 h5 G  {, h+ ?    index  index.html index.htm;
* p) S7 J7 b  o. s* \$ ]  }
2 V$ g) N1 e9 F8 P: _}
% w; p! ^0 P" P5 Y" m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：


modsecurity on;
  d$ B4 L2 w3 ]3 A2 imodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 }. O7 @5 Y; l8 g修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
0 N. J! z4 @8 J; Q# E
& o1 Q( U/ f' {& O6 E9 y8 C2 ~. }3 W
: {4 a+ C4 j8 z2 o. q2 V& o% k$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

4 d* p# J3 w5 H4 x* x0 M
2 w7 Y3 B/ l7 Y5 K9 l7 Mserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
8 X( m2 {0 M5 X# L2 E  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

6 |4 c3 ]/ H: z; A; s( o+ F, E
  location / {
7 _$ v% a/ v. |% w3 G! e- R

1 ?2 }! k8 F) M; D+ w0 U  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
- g6 X( ~# p( `: {/ o}
; Y6 P' U4 H) v  A}
: I3 }9 R3 f/ s0 H  \$ U. h/ W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
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
8 c( @. g; a7 b+ i+ t( I) K启动Nginx
) O: a0 \/ N0 z' Q' B$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

+ [; m! R! \5 O, z( p

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。