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% D. C/ s0 [+ H9 u$ Z

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
: b4 y% Q. i+ [! i- t
2 x" Y. t, K& H
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。
$ X: K1 e! n2 i" K/ {

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。
4 G9 u) T4 J' ~  @
) J0 \/ j, f2 U! N: z; r
; z3 F  r" d. LModSecurity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。

- [( d+ |5 k  I" @- I; N
& a( L9 h( E# l/ D0 N官网： https://www.modsecurity.org/
) S6 O- ]4 e3 d. X' H  M% f# l% ^
. E3 e: R+ _. W; P# m! S7 y7 L
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。
1 [/ a3 p* S+ g8 l

" b1 T. I4 P# P. p4 e5 l! o! D8 LModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


& x, k' h2 ~* i$ i$ PHTTP Protection(HTTP防御)
: D$ l& I5 l8 A) \) L+ U8 F5 mHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
& g' X& {9 S2 s$ O) E1 i

0 E4 H* G4 \2 F. D: eReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
( v9 J$ y3 X2 W" j/ M5 H# w9 z利用第三方IP名单。


) B0 i- J) [4 S+ Z% 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。
: F' z8 {+ R" F1 n' u7 h) y) Z
& t. m/ ^$ S+ V* |5 {4 W
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。
! B9 n9 m; [: i' v; `. D

Automation Detection(自动化检测)
+ A" c8 l8 r* B7 ]% X检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
( S. M* w1 h+ G5 E$ |8 I7 |" U

$ n" W7 I0 a; U8 b: X! R& ?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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
) N4 X1 k9 i# A! h/ Y, v信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
& r# b/ A: [' ]* |9 P
! L3 J) K& L- G' h* ?
+ G& e+ w3 T8 W6 N4 TIdentification 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。
. m# \" U' s5 B  T2 N1 h

* S9 u7 R& O( B- y0 u1 sError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
3 i6 O4 y% V, H+ p; U2 S* G1 {8 H检测伪装服务器发送错误消息。


+ j5 {' }/ [5 L安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
/ ?9 ]* c3 p0 k& o9 {$ 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
+ r3 r1 j8 U0 o. R1 `, \% n6 H安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL


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

' x* r) b; @$ `
$ 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
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。
- q% m/ c: J: V' s0 m$ m; T

$ x( h# c  n; O( N& y: s% Y方法一：编译为Nginx静态模块

) W2 H" o; a$ s1 c# T
' c# @- W: T4 T: S2 Y/ D# O+ u7 `编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
9 o. Q' j7 }  N( O) \% u$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
7 V+ e: p! B' J) e) r2 |+ g/ o$ ./autogen.sh
% \* ?2 S2 V+ H# F! P8 p- Y$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
" ?" H! z7 H- x' w$ b5 Y4 [) ^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/
$ make && make install
5 n0 b( G4 M' k& ~6 F9 q方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
2 p' r1 E8 h7 x# x' F
8 E* O" R$ t9 y, ~! _8 Z
1 f  x: y6 F2 a, Y9 }& N编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
7 I# _: Z1 K( q3 T& D$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
1 g8 H+ V7 @* |: ^- K+ _8 g/ U3 n3 E: q3 z$ cd ModSecurity
1 n2 G7 p! t$ j2 {$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
- x2 z9 t( E9 I6 d( u$ sh build.sh
$ git submodule init
4 G# S8 f& `' c0 E8 ^  @$ git submodule update
$ ./configure
  ^' U8 Q+ ^3 o) p5 f6 J$ make
$ make install
1 V& [6 j. r4 q6 `( E' yLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
. Q+ {7 r: p% g% z8 U9 m: q# }

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ B3 S1 a8 ?! a0 W- H. j$ u# Clibmodsecurity.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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

: b9 x: t( c( Q/ x; H
5 i5 R6 b/ Q* I; g; v$ cd /root
1 z3 ]0 M+ R; _' _1 x4 n; ~/ C- x$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
+ j: j$ ]) C& ^' C" g1 E$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
' U3 Q+ s4 R* |/ T) D/ J0 \5 c$ make
$ make && make install
( [. p& }9 h+ d; V4 w添加OWASP规则
. T- |3 J1 `5 \3 t2 x" M3 gModSecurity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。


- C# u  |+ n5 Q" Q3 O下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
% H4 l7 Y) p/ T% I6 X5 y$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
- [& i0 E3 t8 X$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
6 o9 t# i8 w9 `8 Y! P$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
" H! q) E3 U5 ^" _1 R  _5 D# n

$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
1 v% {+ \* y% n+ o9 E$ 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
1 \9 e, M! T$ w. p$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
- W% \* Q4 I/ j5 f) X7 j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。

: C) z3 K$ H; q% l& N# B) 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。

3 w5 ?2 ?. {7 [9 ]' I
. H+ l  c" Z% _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。

8 K* a( c, E3 S5 E7 ~/ R% @
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
- b1 |1 P9 g4 x( _1 {$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
/ r- \" o7 O' }3 @" ]8 f1 ~/ n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。
* s! l- ~! e. F2 T. P( ?# q% e

: A  a- X1 I. h# S7 S3 \$ k6 ^: b$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
; \. A2 x+ D% w& T. nSecRuleEngine On
+ L8 p! C! H4 a" L7 jModSecurity中几个常用配置说明：

, h' ]  H4 v2 @
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。
) |0 f+ I1 s8 k% n/ f
1 q- G0 I7 \5 ~) s- f4 x/ v
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。
8 A7 I* @0 w! D6 |: u

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。

; D  b* `$ C* y8 u; G1 j0 I2 O
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

) n7 u9 j% m: R/ H: V
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。
: x2 J' h4 L" Y3 z/ U" }

3.x版本CRS
8 O; V9 L; M; r% }9 s" \$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
: Q) _: y' m- r+ q$ 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
6 N6 H; n' J  C$ X. y4 y" d' [. h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。


" _9 P. f% z, ?2 \! S% V' R3 E$ ^- V$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
$ u  ^8 S1 c; L- d
) M9 t+ ]1 z& h* Y! m# y1 J1 M( `

[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

( {4 E& M" n' R2 Z  k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。


配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
) M& O9 w4 g9 F/ x2 p在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

" e' |5 ~8 ?4 z! ]% K
: \. e9 b+ ]6 ~ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
& ?( e8 r. q# `) e修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


8 P) T) ~/ j1 Z" W& G! s$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* x4 m7 H4 D8 g4 |4 x8 r3 G
$ Q  v2 L( a5 [5 s4 X6 z- M8 N( r' |
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;


) n, e  ]7 y3 L# @; d5 Q! L1 O+ G  location / {
  ]- ]3 @2 ]6 q+ Q' N    ModSecurityEnabled on;
) Q: r  H- p  n) L    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
) N5 B3 @  H# z, m% H使用动态模块加载的配置方法
: m; k) K* M1 X: f在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
4 R; K# a& o4 f0 R

modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
. X  t) ]% O% v1 ]8 h修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
9 z; V8 N4 g7 I! [
0 M; D+ p& |4 W; V9 i& G+ E8 `) V5 F
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. m( g$ n* y4 ~4 T2 Y) [, P* h
server {
  listen  80;
* L" O0 T6 \$ t- i! i. u) I  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {

8 D( T4 `' D/ n. s
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
- Q1 ]: c# ^& |* H2 A) U  root   html;
" ?& c. Q0 o7 l: y! U3 P0 Z  index  index.html index.htm;
}
7 I( T6 C' r6 E4 k}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
4 x  }& I1 O1 F: n# Q1 I- N& H7 ^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
/ V6 P5 f) C$ j2 S, B* u- m启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。