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。


在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
7 e' r9 V$ j0 [7 S) \

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。
8 Z5 N$ r0 \+ z6 T" H9 F
% g: A! M# I1 E8 q  W
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。

8 l6 O) r2 O2 Z' ], T
ModSecurity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。
$ d4 l. R  D/ X/ x; J+ G

; @; I( S  y4 }* `官网： https://www.modsecurity.org/
& v, p5 {6 T" \9 K6 h1 d
7 K7 m' `  m8 C" m3 p: E
5 T% L: Z$ [8 P% ]. p$ ~0 ~& d8 p% _" V什么是OWASP CRS
1 e: k  B- y" p; h$ FOWASP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。
% F9 o6 L1 [, G# c5 c

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


HTTP Protection(HTTP防御)
' @3 O8 b: i: {0 w% jHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
! Y6 O0 s0 @* c+ ]; x

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
, H, s: [4 h5 U' t5 I- h利用第三方IP名单。
6 B7 W) r- l% D5 U; r

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
' n! a4 U: J7 Y$ U* C防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
# W: j+ z. k% [3 E/ }; J

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。

  P5 Q) U' f* z0 v# n6 s; k
: B2 D- |* ?3 B  S+ g% vAutomation Detection(自动化检测)
9 k" Z- h) L" l" I' L. A检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
9 B5 J+ v7 R6 M0 Z5 l检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
9 G3 E! Q8 k% z  N( {

& N6 Z2 u* J& V7 p2 g9 nTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
/ v; e/ @/ m/ t* E8 b1 y

2 x2 V7 ?$ T* h1 x) t; S! a4 g4 PTrojan Protection(木马防护)
# S# s% f. k# ]; v: C8 T检测访问木马。
  r1 g  n' P+ I# ]8 i

: q* a8 C7 e( t: H9 r# xIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
8 Y" t! w& A: F- J. F4 m* I0 o检测应用程序的错误配置警报。

+ s- P6 m* K' u- V
9 X2 Q' T5 K# f+ u4 ]  |- oError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
9 X. H8 }- }! c& ]$ D' M3 M: u6 ]
, E/ {$ b/ R7 t2 a* z
安装ModSecurity
, s! z5 \3 c2 t软件基础环境准备
4 F7 Z% s3 t& l* h) P5 t下载对应软件包
$ cd /root
  w+ u' [4 T' B+ s) H5 {% S$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
4 o1 o& R+ h# a' J- z) I6 d$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
/ ]" q9 W' i* H% z! X, o0 \安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL


" {) F, O/ T! V0 f1 o% q$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


$ 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
5 E, q3 d9 m2 r1 V8 B- n编译安装ModSecurity
; B1 ~, e- n! K; jNginx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。

) G2 u/ W0 b2 p& S8 x
1 g2 T2 S# A. D; }) j8 s9 x方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
) I3 k' ~5 e8 V9 `$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
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/
4 v8 Z% g5 B4 k; j% I+ `, X0 \9 [$ make && make install
! o9 @& @2 G& V7 ^# D方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
. t3 W1 p  L" V5 i4 s! g: B
+ g( o2 r2 {6 m+ q2 @* g0 h; C2 b
* N4 ?' E+ u  V3 W编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
! [- \) [6 a" A6 ^* r- N+ j$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
+ e, p4 o) l" u/ [/ H! W3 b- m  c$ cd ModSecurity
) Y4 l( e; t9 t( o' F2 \$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
! b' {) @/ @) a5 C7 j1 f$ sh build.sh
$ git submodule init
1 V, T" r2 s1 U; u$ git submodule update
$ ./configure
. \) d% ^& w1 ?( R, @$ make
$ make install
+ G4 |' e/ k" `& lLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
- g9 v# ?* P& r2 C/ X
$ ^2 K5 O, ?5 E8 b$ _
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
9 j, q) U% z" z9 V. w9 w7 ?- tlibmodsecurity.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
# a! `1 e$ I& [6 Z3 l* A使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
" w$ F$ G7 h* ~. @: F/ [9 C
! |5 J' p1 ^4 Q5 V2 z. o: E( g
, x3 I9 @; n" J6 s$ O/ X- T$ cd /root
! ~" F/ D# f( m$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
# a* c. j( X$ ~+ i5 R$ ./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。
7 }' j% b/ `7 {. T) J  k

下载OWASP规则并生成配置文件
9 c. ^% F  r1 Q0 Q8 [( p/ y* q$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
8 ]" I# S+ Y- r, E$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- V% Y- V; K4 Q( x: m% i$ U, Q8 p  @4 S$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
3 b! u/ `' n5 D' B编辑crs-setup.conf文件
+ |% o5 F+ e2 h2 z2 e
  g. b8 |7 S1 C. X$ H6 H8 W2 t# W) M
* h# R9 y( a8 c. Y( D2 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
/ a8 Z  N& F7 i4 L( K: R' g" [$ 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
) p! ^2 D$ X; n. v" W4 j: h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。


$ L, B9 [; B, _6 \& W: N' L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。


5 ~3 l* S3 R; O0 m+ X! I2 gmodsecurity.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  
) V0 G, x' X. F5 R. y4 \) J$ 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。
; {4 W- D$ e5 o

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
3 n% u" U# `4 K7 G! C0 JSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


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。
8 P7 h. t/ Y  F- @% o; L0 ^- j/ }

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 y0 m0 H/ j. [& N
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 o, Q, @' W0 }4 p, `  D' d% r5 Y

* @2 i9 ^5 m( [5 w. `& a8 C( y0 l4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

" y, x& v" i1 f3 M/ `5 d1 m0 \$ E
9 M- N3 R0 f8 g. v0 n, y# X2 f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。


* |; Q, ^" F+ S% p# k% {8 Y3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ A4 K! h3 v1 j9 R# D8 l$ n  Z# 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
; D/ N# n0 H; n$ j# \5 b  S7 T( c$ 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
$ y7 L# d* x* {( x- N( a# e2 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。

" H" Q# @) N  X6 y$ R2 t6 e$ 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

+ t* e6 S, ^5 u( J  I, s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。

/ [* Q: G/ f! S/ l
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
# s. P8 v" Y% z, {" i- z# l8 ?使用静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：


ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
% e+ A% z) H! |# G: S) n- H7 f
  @/ Z! j1 Y9 {
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 J1 G- Q2 t# a3 k: r- n% ^

) d" Q0 v- r2 x- ]server {
  listen       80;
, a" c) U6 b4 s  server_name  example.com;


0 g& }  s! Q: @( G$ F; M  location / {
* T8 @4 C* ]. L3 d9 F6 R) a# E; d    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
0 o' ]6 z) [$ I: r    index  index.html index.htm;
  }
# c3 W$ u( H" n: x}
使用动态模块加载的配置方法
, q. P' \1 k" A5 c在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


7 e7 O6 }% Y& O5 x, x7 jmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


7 n# i" B- I9 F& `* G  s7 u5 z$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


5 s/ W* l9 k! Pserver {
. B& z) H, D2 U: ~8 ^% Q, e  listen  80;
; f. R+ L2 ^& Q+ W* f  server_name localhost mike.hi-linux.com;
" h3 g" o- A5 n- T) f+ f0 @  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
4 K7 T' X; p5 ^6 l$ C" B+ i& C

  location / {
5 \* Z) c- \" F. z8 d) h5 o

6 D% v# D; J2 `& T3 T* P; a  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
3 d  q# P' T0 m% p  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
! x$ Q9 d. A5 S! o$ d  |1 @验证Nginx配置文件
+ N, B+ g5 Z( F' h) P1 d9 _: ^+ s$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
0 ]- p3 `9 k; G: \# }, O% A3 ~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
- d3 \7 ^2 x+ R& Z( W启动Nginx
/ b; K, J, w1 R* g5 J# h& ^( h$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 U4 B) E  s6 \  I* Y; `

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。