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。
$ V2 f2 C# ?; ?; W/ I% h& B

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

- k9 X6 g, f# l7 C/ p4 R) S
) K& y! G6 G$ 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。
" y$ S; t& p2 d5 G+ t( F6 C8 R

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。
7 w% o4 q) i4 t4 M4 V, `, ^

; x. c6 H: r) r# m  w+ FModSecurity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。
3 n# `% X; i7 w- R6 T+ `7 h

官网： https://www.modsecurity.org/

/ Z. a6 u/ a0 I& ~% `% P) P
$ @  U$ y2 r# C& P5 }' w" L$ N什么是OWASP CRS
, u9 P: y# r1 ]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。
/ b  F; `3 I5 u% u3 ?  e: d

* z3 B) R0 G2 w3 oModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

4 V6 ^7 B9 X* i2 ~1 z2 N
HTTP Protection(HTTP防御)
  Z1 x! L! e: k% H6 V3 qHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
4 c; }% z) p( v5 ]  t* e

) s9 }$ |5 I6 d# jReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
2 x) \8 V/ i; ^0 ^% y3 M# j4 u利用第三方IP名单。
8 @' _% z. {# F- d

9 G- f& V- \3 e7 ]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。
6 {8 Q, o% ]9 ^
/ Y" \$ o! F4 a! a
8 k! T# r! I! `6 zCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
3 L& A: \, Y" B  x9 }检测常见的Web应用程序的安全攻击。


7 B# F8 z5 c9 vAutomation 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。

8 C+ _1 m% D& u8 H
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
* o! e8 J! c! a7 R: @! n检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


, f8 N# ?3 O! _9 ITracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
" d% `( W. |6 g' Z信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

0 w5 D' o; h$ t
; i2 ~+ c, U3 K1 W2 m9 T3 E- sTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
/ S0 r5 @6 ?! Z6 r+ }- L) y' H
) w" x/ X& S# v- Y
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。
# B/ q( E7 C# @% F0 B0 g# g
3 _6 \: s5 ^, c" t
" b+ f- ]7 c2 ]4 l! tError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
; e# k' ]% H) I0 j2 {
8 ^" a/ {+ o/ ^" Q
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
, W' J- M/ {. w  P* Z4 w$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
$ n, V' c3 l) l' x$ w$ 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
/ S! i! C) \( [8 |+ y) ^, s3 Z  N
9 Q. ~* Q7 Y/ R' g6 d2 z
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


9 d# H! w5 ]0 k0 {: h$ 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
, }" z& y* E0 N5 wNginx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。
9 T: K1 E' {+ a# r) L
( y5 M' O' d( Z& ^% r" Z
方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
' ~/ |! V; P9 k' P! l- N$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
; u* E4 O! Q' N# Q4 {$ b" J$ ./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/
. G8 r/ H9 c6 M$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

0 f% O4 p3 a6 ]
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
7 c# G( S& V4 }# F9 ~4 e$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
7 o& ~$ }$ P& r& D0 ^7 [/ xLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
) I: B8 c8 I+ Y7 v

& R) `8 I, |8 q% q7 R4 S1 W$ ls /usr/local/modsecurity/lib
8 G. o$ M" e6 m2 q& ?, ~' A3 Alibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
7 B$ p: j7 q8 O; v编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
4 Z0 ~# Z) q" m: y3 W
7 ]/ g$ J4 N* I4 }! B  ~
$ cd /root
6 a/ I1 x+ v1 ~; l( E# {$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
1 p2 R& b+ q2 x$ cd nginx-1.9.2
0 ^6 ]  y5 Q  @$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
4 [$ _( E& D' A/ p1 ^0 ?. V4 v+ W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。

8 f& T7 W3 C" i/ F
下载OWASP规则并生成配置文件
3 I( x# J% N/ V3 j# F2 ^8 z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
& u- b6 B$ h+ T; V$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
  B( N$ ^+ K7 q! x6 ^* @配置OWASP规则
- v  K/ q# J: m' F. z编辑crs-setup.conf文件
1 X. D( a  {8 ~* Z* d8 ?8 P! f
# i, P. [/ r) ^! F9 ?
9 b/ z$ A# G. W, r, ]$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
8 J! E! T' N0 O% a/ q$ 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
' n% Y) q) P6 ^( K$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
" E) h  \- s6 H$ s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。


' j1 j+ l( B' K3 [' Z* p) N* \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。


2 R$ H* U  b0 `* i! 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。
7 l, n" Y+ Y; Z$ e1 n

7 n; ?( l  m/ I$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
  V7 f) G0 _1 C4 O1 f. W$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
' M+ H  Z: X( I: D! X0 H$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
' R% m, p0 I' u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。
& _: u" i3 W, Z  E+ |' t4 G
% J9 J1 f! ?' A6 M: k/ y
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
. E. F/ }6 u3 n5 i7 fSecRuleEngine On
. Q& U- f) ^+ D0 L5 N5 q5 P3 EModSecurity中几个常用配置说明：
  z- L, B4 s& P: b* e" g
# }. T! f* h, a& P; z( F9 r3 [# m
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。
% n9 C8 j% O0 Y2 C3 T  s

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。


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。
: l3 b9 Y1 K8 z3 a" E9 t5 ]: h
  t/ B' G. l  U# W
7 y0 V% }3 M" Q. g- i4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
* _, }+ \. L- @

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。
& Q1 ?# i' Q; e. h
4 q/ {3 X& I0 j6 i% }  a
- Q; c8 [& ^; P( ^1 I0 R8 [# e3.x版本CRS
$ U! N3 S- z( i0 H* S0 D$ |$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 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
1 E: p: N2 C2 V4 d% M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。


. i3 Z1 G3 Y* o/ R! B$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
1 [( W/ m5 f. b) N) [
5 G/ s$ C% M; b" e7 J. q

[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

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
6 C# A2 o" D0 l0 _5 }. U4 B% |启用Modsecurity
3 r/ C) d& W9 \! F1 @! W; o使用静态模块加载的配置方法
% E, H" _* c+ q. C) T# A在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
( S0 Q& }# c5 H: |
" T1 W) R. ]  P5 n: x4 d- j
ModSecurityEnabled on;
2 o% u# [# ~/ a& G6 O1 L! l0 gModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


% ^& I+ Z9 q; A! d5 X6 E5 o0 v: u$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
2 o) u9 }$ L1 B+ i) i

  location / {
- u& B8 J! _4 Y3 L    ModSecurityEnabled on;
8 e7 t1 w3 }4 z    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
; B( Z, K& r8 h3 s" u( P9 B) m+ c使用动态模块加载的配置方法
4 p  N8 {1 S- `3 B: S! z8 @在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
1 t' Q, [& E: W8 X. ^# w' e

& y5 m4 A" t! e& J3 Pmodsecurity 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。
. F8 }, U5 L, D) V( g+ l
& w6 d: ]5 h+ X- Z% B! x
, }) j4 m! L) C$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

& i4 h9 r2 t  t# `) J
* |; v) q- M$ |$ @0 ?0 dserver {
( O7 T/ g/ b+ J5 u2 ?  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
) r5 |5 v' m* U. q5 C- z$ c  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
0 o2 Z0 x3 K2 S) w2 S
9 n' s9 f1 w( H7 p
" Y+ M0 h! i2 K' h4 n4 A& W  location / {
& {4 n- e& ?* d7 P  L7 p: _

& t7 Z3 E  ?& D5 e  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
% _* S) l+ W0 [& ~# G1 A  root   html;
0 x4 n  R+ c& v3 Y2 v2 @* `7 S  index  index.html index.htm;
}
}
# ?2 {7 ~$ V! l- b* g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
) d1 j% j; P; ?9 W8 |2 `$ ]$ b启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ T' K( Y& {0 n, Q8 e' p+ y/ X

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。

% I2 M7 A- i; d