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。


+ F# S; I  [8 n在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
" C+ t" ], ~, I3 Z* [

什么是ModSecurity
0 b# q3 V& v; E7 oModSecurity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。
- ?  a; @+ m+ o' g4 ?4 k
  W( J$ Y4 `; e% r3 v
  ]! F+ h! Z' T# l0 S; ~3 [0 TModSecurity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。


0 T5 z; g( u* J' M" \6 d1 P/ vModSecurity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。

' S% u: ]3 \- d+ q7 [" Y) G
% l8 Y) A5 _0 i8 M/ e官网： https://www.modsecurity.org/
* i% J+ W; [+ b3 l2 ~; `, `$ H
0 X* I" C7 B* J3 L  y0 z
4 _6 u' p4 L( D- R% i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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
, x) v4 V. p% s8 H
: V( C7 |9 v+ n! Q% R
HTTP Protection(HTTP防御)
, F) Y, {0 o2 \3 ?HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
7 B4 {& b. @% H3 F6 H; x) H) ^$ ^' `

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
# y4 ~/ W) Y8 w" R1 o0 o

5 T% n" X. q" A+ d6 ?0 @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。

. D1 h4 T" n! c
) L/ [8 P9 K7 _: [0 JCommon 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 z1 N# s- W+ Q6 T3 T' y  y
Automation Detection(自动化检测)
8 f# R8 y7 w: S* X7 `- A检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

# r8 h+ n3 R$ N" h8 E
( B& r' {1 Y2 }0 \0 n, hIntegration 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。
# ]3 Z( C* W7 X/ Z8 P

8 y* S7 M" I( _, r7 _! STracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

: B3 K" [  J( ]- E4 k4 d! Q
Trojan Protection(木马防护)
8 L0 w0 J2 Y) r7 O4 f4 H检测访问木马。
/ B7 y% {/ k7 z3 E

Identification 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。
( l' ?1 D' C0 o. C
5 m% Y2 z2 a8 L  h9 R1 o
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
' f; d) g8 z$ ^1 @* v+ {
; G: _* b$ o* Y% b& r' ~
安装ModSecurity
1 D5 T4 C; g& r& L- N& b; N1 g& c& s软件基础环境准备
: K! S$ K5 {3 v' _7 I/ S' l5 l, h7 `下载对应软件包
$ L4 Z, A+ C( U" I0 e# ~+ d  W$ cd /root
. K! k% M. l3 e$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
  t3 k! w+ ~$ R! W. Q; kCentos/RHEL

' m9 T, N& Z( F% _3 W; R/ G
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
' _, z9 w- Z5 w1 j4 @

; Q7 u1 x; Z6 b7 [! V; M$ 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
- {% w3 S2 A; J5 V, u编译安装ModSecurity
/ G3 f  f5 [% [4 n% Z  n) M0 O3 sNginx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
2 v" A' D% m$ |/ }6 p! ^' U. E* O
& ?- L  W9 |  p
5 G! P+ {, S* y; u) x; E$ d( e编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
0 @  s: r: O* Q! U0 Q$ p$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ B4 u9 L: ]( n4 |7 b. J$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
7 Q, a6 c9 f% T4 J4 F- R1 Q+ q$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
* Y  `/ ]. k" h5 [& A$ make
) b( [( M& Q1 K$ N: c& g编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ _& Q+ P$ _- O  p! k* s$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
' T9 J9 g. Y* M9 S' d3 g! b& i$ ./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
# E7 ]* k7 Y' m5 ~
  H5 l/ K, O; `4 c( W, }+ k
: f' ~/ @  ~  e( A编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
* C7 ~7 Y6 f9 x  s$ ?8 w$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
2 ^5 Z, ~! Z( E  ]& g$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
1 ]  i, ]# R. _7 I2 B$ D: Y/ I$ ./configure
$ make
  G2 w: M, k  C* a$ make install
1 v3 L- t" |0 Y; K8 q0 Q; M# wLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ ls /usr/local/modsecurity/lib
% s9 I0 [( o7 u, a1 a$ d; xlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
6 J( v) z4 [" L' p3 Q& C编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


5 q- C/ P0 X1 y0 b2 U$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
& x! e$ r" _* A0 s8 e$ n$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
" b, F/ C' y3 Y1 X% e' f  R$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
# D1 W; j7 q* u4 T$ make
$ make && make install
+ t6 \5 r" H! M: c6 [0 I( y  D6 |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。

6 B% J1 C# q: i8 Y# V3 O
+ U! x0 Y3 X  D) }3 a下载OWASP规则并生成配置文件
  f- _) ?0 a) g, w  j( Y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
# K  e$ Y. V  g$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) A9 C# ^6 O! P+ Y0 A3 I7 o$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
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
2 k8 u! ^: F+ H; E( c$ 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。
2 L. ~2 ~1 \0 A* {

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。

% k( E1 m" L9 @+ F, Y, B, _
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。


2 F, r0 ]% m7 B  ?+ d* W$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
& l; F6 R. d  S! r5 z, H7 y3 r" u5 Y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。
5 r; T% K+ _" T0 P! Y# r
5 H, M. D* k+ q7 O2 N+ D% ^; G
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

# L( P. c5 a8 i" {9 h
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。
! \, s! s! U8 D4 M2 {

" L8 A3 F$ a# |3 N& U2.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。
4 k& Y  o# R3 j3 m7 `) b8 B
! L: i  j  Z- H9 s! H
6 O1 a. [6 Z3 g: `+ y' I) ?# k* U3.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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
" k/ {. q2 H! l. r$ s

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。
( H5 {  o  X6 [9 O$ o" Q

3.x版本CRS
! G. g) b' w0 m# ~. `$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
6 x8 Y! `/ w( E$ E5 R# w' x$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
3 w$ G. P) l( [( w* g* i  _, q1 p$ 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
/ O( K. v5 R1 e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。
% r  e' E' h; G& p" }) X9 U$ K

$ 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

; |: X; C( T5 u* e6 g- M- h3 [6 e
2 l7 c& S" z$ k7 y# ^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。

# \: r6 d' @& E8 i* ~7 X: F
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
3 }7 K' E3 n7 B4 v$ W; a$ J4 [使用静态模块加载的配置方法
* k+ s. Y& h2 p! D9 f- u* u1 b在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
* C( ^/ `8 H5 T0 f1 RModSecurityConfig modsec_includes.conf;
$ `& _) _! S$ q) b修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
2 d, ^. a% @- B: R1 w6 v
, x$ s4 y2 W# x/ Z( m. D+ q
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
! {6 v/ z1 d7 a% J

$ i: N4 H3 V/ N+ d3 |! T! ~: A* `server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
5 D9 [- E2 ^1 M& m) t7 B: L3 x

  m, w6 m, M3 c9 L( L  location / {
+ }1 ?3 P/ k. Y. ]& U; ]" I- [    ModSecurityEnabled on;
; f  o0 [4 G: a) n' N    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
" {* t. q. o& L8 z+ x7 y    index  index.html index.htm;
  }
}
* @* z) K& q$ M+ R! u+ D* z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：
/ [; N+ ?( F( B9 W4 F* d
9 z& J" C( l' C& u. A% P
modsecurity on;
% ^1 e. Z. U; K  ~/ Hmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
/ A4 {  d& t+ N2 h: p9 u

server {
% t/ {) z8 Q, x0 p  listen  80;
$ z# b8 Z3 v+ l5 b" l/ V  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

$ a: [$ I, F* [# w& i' b
  location / {

, f) M# B5 i6 X7 ~
+ [/ r. a  J' }  modsecurity on;
) @& r6 k% ?1 `7 A. C  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
# X0 ^/ C. G- _% h, F}
}
验证Nginx配置文件
4 H# [0 E; c( e( G& J$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
+ m) A: U9 \, K' ynginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
9 }- y. |5 J8 t# D4 i" a% j- M启动Nginx
5 |" m& p+ r% D1 Y& A. P* b+ i! X& A$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

; i: q/ J: j: \, b9 j* Y: z

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。

, Q3 N4 L7 e: W7 e! G- z& l2 J& M! T