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。
$ f6 d8 N# h8 }
3 T; l# r" V/ W+ @9 o3 ^
4 H' C$ n* R( w. ]$ |2 D在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


! ~4 G7 V% A$ u9 U6 y, f( C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。
2 [- e- G( b+ N/ H; r; o8 e

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。

" }& b! x1 |7 o
) y" l2 J; A6 X+ S* sModSecurity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/
* K/ {& P  t8 e% `5 d9 z) s

/ q1 l, j" @5 }4 ?  ]: u9 M3 s什么是OWASP CRS
! h5 v2 z. R# |# F* P' ]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。

) |. ], o3 z. x+ a" M  N0 v+ I
8 P: S- J, D& Q1 oModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

6 f; A' m* R5 G* |, E! g/ v! e2 K
/ y3 \0 G6 v, v# f' }7 L0 E, aHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

7 \) K1 ~1 a" q* D: A8 [+ l. x
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


1 K0 r' ?+ }! J1 a" AHTTP 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 r& a" e$ Q/ G- S1 R
2 d5 V- f) H. I- V- hCommon 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 W  l2 `2 \9 C. X0 X) Z: D1 [5 v" x5 m
7 K6 E( C0 o, z- B) T
" R: e# o+ [/ nAutomation 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。


9 u. r) t+ o  }0 T: E8 MIntegration 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。
/ ~' E' G& k: |% i+ z  y# m

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
$ l1 h$ v0 a) ]( w+ C信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

1 q$ ]7 b1 g+ l6 b& X9 i
Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
" X% _! i- x: l6 I' C

Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
6 I: V' c/ A( f检测应用程序的错误配置警报。
# b* D- ^. {1 J( t0 J% Y$ u
+ Q6 B# `6 {9 F: a( |8 r
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

4 b, d' s) I$ `  c1 x
6 n6 a2 {6 v/ ?0 A1 k' A' e2 Z1 J安装ModSecurity
% {6 J5 @- s3 l" R- d4 r" ]软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
2 M) e, [: K- t6 O% O  k8 Z$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
9 \5 a+ T% G. t" D- G$ 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
Centos/RHEL
' o4 P& m9 I4 \* F4 X

  F+ }) O0 H, S! C9 O# i* D& u$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

0 K- a3 t1 ]7 L! s- \& N8 }  m, J
5 [% h( [( Y1 R$ 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
+ O- j( p( N3 N* b& G/ F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。
) ^. P2 e2 y, O$ D' _, p0 e' p- Q
' q% K8 n9 P* b. V6 `2 X
方法一：编译为Nginx静态模块
  U9 \' g) Z% f# J6 I# Z
: A% Y0 E* s1 k- f8 j/ E" q
5 U1 o0 E* Q8 a- n4 M3 i: F编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
0 W+ Q, G2 G, e. p2 D! a1 a/ k$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
2 z+ v6 c: \/ L& Q$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
# s9 ]' U% ~3 q) N! j1 W& z编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
. {" j. I3 }$ N0 {0 _% F7 W8 ]6 C$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
: r- O+ G4 _" ?( R$ cd nginx-1.9.2
) }; n5 [  ~  ~; X/ ^$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
( q4 D5 z' x! ?% d) W  Z2 q" X$ W$ make && make install
2 ^2 }6 g$ P4 z- e* M5 S% V: t* R方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
" H8 f6 R  d+ b: g3 @
6 H3 a# W% j& \2 ^) t% ?0 C2 u' u9 _
: ~% {0 C  p. w  V编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
& J' g% n1 G) a$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
/ F' W# M/ c- K1 c1 }0 G$ sh build.sh
$ git submodule init
: y+ d1 Q& }5 g# A5 x7 z* [$ ]$ git submodule update
  x3 w- G' J) A$ ./configure
$ make
$ make install
$ }, \1 [- @4 V) U  b  b; ]LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
* x8 N# m6 F9 F
9 F: `% _1 K$ P. A( E3 W
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
( L- D9 v% J7 a: O1 Z$ o8 P/ Ilibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
, b" b* b5 u' [) O  x编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


' y) t' l6 s; o) J( u$ cd /root
8 d; s9 `& B  y1 w* V% Q$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ c' a: t/ N4 V% f# a" \5 V& E$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
3 ^7 _1 m1 Z4 m$ make
7 m9 b$ _& R! X$ make && make install
5 P6 D  w. @. s( e8 r. L. k添加OWASP规则
- T3 h. m, S: L% y0 m$ w. V: |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。

7 u+ B( e- A" d' T4 f+ v2 B
下载OWASP规则并生成配置文件
; |$ N0 Z. X/ v* ?1 y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
' x6 o0 p; ?: F4 T* Y6 j5 x$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
1 e+ v0 Y) H# h* v4 I$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
) Q1 F, `& }6 s  O) i6 D编辑crs-setup.conf文件
+ p2 U9 g) v5 A8 W  u& @+ s' ~
  x+ w1 h5 x; d
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
% ]. k6 `# Q/ _* N1 A$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
3 \& I& B+ ?* E  @$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ r- l! T- D1 H% H4 j. d/ ]$ 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 y5 G; [8 k5 H( r* e
; r% z! D# Q5 U* b' A. ]启用ModSecurity模块和CRS规则
! t- b' m4 |1 a4 r$ F5 g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。


" d3 x$ L. n% r& D+ \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。
. z  M$ }: z9 q0 J" ]( W) X
% s" I$ }; R( B" f$ n* P
- k6 Y: D0 J. B$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
, o3 x: {# N" Q7 g, D# I5 f( I$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
# u9 U& \* p! o/ d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。

/ g3 i: k) A0 E, _% l" b1 B
  ~8 ~2 a+ T. _% V9 a5 E+ W, Q! i! j, \$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
" W& x) K4 j1 f" {; }4 X  D/ uSecRuleEngine On
0 [7 f$ q# r9 N5 M2 EModSecurity中几个常用配置说明：
5 V# B5 W# q7 g6 f( @! B: ?5 ~
; [% p  ?. _) B; j5 \, x
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。
3 D, S# g& x; K! P/ U, p

: `( Y6 d, R' }: m) o2.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。
& r* x* p6 X4 L2 b

! t: r. d* u. z9 b3.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。


+ `8 k0 o) ]; V: \4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

  S1 g3 W! e6 h7 D  _2 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
/ ]% @8 A2 [8 z) F8 t# 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
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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
  q! d& B8 \; S" `' f
/ V! P0 Z, g2 E

[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

" O  T: B: }) O" {1 U
- n" k/ b, t: V) x* G% x4 _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。


6 H0 I) n9 W  h2 F7 a配置Nginx支持Modsecurity
6 c2 [+ A7 F4 A2 b# l( Y% O' y启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
2 c9 U# M! P/ B/ d7 @' F$ [0 g在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
$ ^6 I3 a9 m% |) D( G

2 l3 L  f- W  @# R& B) T$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
! h4 i- i: y2 S8 b" }6 H3 E  listen       80;
  server_name  example.com;
2 l9 y1 W  R/ h+ |

, n2 M' S# a/ U5 f/ A, M: _  location / {
    ModSecurityEnabled on;
* p# |, R' c1 Q. G0 ]# i    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
# k! h: h, _0 F4 {8 _! y    root   html;
8 ~; u0 _, E& g* }/ \4 b0 A* F    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：

0 b9 |! ~3 }  K6 v: t5 e
modsecurity on;
1 \) }2 l' H. P" T) qmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
. Y/ D8 P9 F) B; @7 Q
( _! ]4 d3 }! n  H$ h; F) _& A
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
4 c/ l7 R2 ?: Q# S8 X8 d* v% L3 [  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
5 j8 |5 b" E0 h: Z2 B; S: P

  location / {
" j( {# C: s! R4 V
5 E1 t( [( s6 ?; ]3 w7 ?
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
" t0 Z' f& H  N$ i  root   html;
/ C/ B. V( f% r8 f) w. f. B  index  index.html index.htm;
( h  [" F8 G5 s9 i' @. ?& P! q}
}
验证Nginx配置文件
" w  h; n, {8 o; _$ X$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
7 M- ~6 p4 F! l. L. ^( `nginx: 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

* j) r0 ?  p0 G" R7 _* }3 J

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。