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。
( h; {' }3 k! o* I" X

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
$ K' i" H& j  t! H, v6 J3 [
$ q  D+ D2 d5 o" ^# n; f9 R" S
什么是ModSecurity
1 _: J5 n( U8 D; P. M7 ^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。


) m9 ?) H, \  [4 t# y6 jModSecurity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。
9 J( a: {) k( W
3 S1 A+ _/ G; I+ H( u/ u* A
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。


' X) D% k8 \; Q1 _$ v官网： https://www.modsecurity.org/
1 {# m4 D: u$ p: y* P, U. Z% p

什么是OWASP CRS
% J$ }, d" ~* h4 |. F0 {; V' \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。
' ~4 k- {7 p8 l0 i7 Y' |- z

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

# E, C% w& C1 }" T0 I  E! `* \
1 [- h( w( H" b" `1 yHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
. ?0 }1 J3 N# I) U9 h% H6 V5 u
7 m+ t9 ?% L' q" _0 @% h
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
: ^1 @0 d5 {+ t' u& F: o+ W6 ]( e利用第三方IP名单。
0 g( K" p5 n' H# v8 `6 a, }

HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
9 o- J9 C, A7 G3 ~. @0 r( P防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
0 M4 o- a* m- p& k' ^- Z9 _
. e7 v, x- C0 X/ C' l7 a1 V
+ v0 Y  A5 A- v, U- h$ ^2 S5 GCommon 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。


) |) V. \' ^' i( U- n2 fAutomation Detection(自动化检测)
# n% E2 _/ r" X: u: s7 F; N  k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)
检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

4 k: h" e# e: @' S8 `0 S
6 E8 M* R4 k7 UTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
3 c5 `  R% {2 x% l* z2 j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。
) J- T+ V: M. U3 ?
* \1 g9 `1 n4 G/ a2 t1 [7 u2 U
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。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
; L/ c4 b7 H) Q2 ~9 L检测伪装服务器发送错误消息。
0 z' Y+ [3 A# g
' \5 F( j0 U) W9 R& r% O
! Y! Y; ?0 ~2 d  A8 g. w安装ModSecurity
! r- Y0 g6 {. i) k软件基础环境准备
1 |- D' ]3 |% S5 H$ |下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
6 {, h( P0 k3 k: i9 a3 q6 l$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
4 }' |" k2 v" |3 @安装Nginx和ModSecurity依赖包
! o' j/ }+ w- J( B0 [3 xCentos/RHEL


6 I1 g3 Y0 D1 W$ 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 h8 M; }0 J8 Z0 Q9 r  I) T
$ e" _& r' e2 s4 s2 e) P
$ 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
! `: z" I4 `- Z4 L, y, L+ `  d编译安装ModSecurity
+ T: }0 t: b- d& l; i3 a. rNginx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。
4 w5 G. Q+ r7 f. A: v

方法一：编译为Nginx静态模块


, S' \& E0 w5 M) M3 I. Z编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
  i* N) w, K# c9 \: a- b$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
6 V; c& Y! P7 a; k$ make
% Q9 H* w/ }/ ]编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
1 e3 f0 t) H) A' y/ G$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
/ g+ }" y& ]1 P$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

! u" o. x2 ?' H: K7 S& D. W+ f
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ n' b) u: t* e& d" `4 S: e$ cd /root
- ]' e& P: T* B: F+ D. e4 K$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
& e, r3 w2 J# R2 ?$ m$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
' G  ^( D1 e$ Q. x' s2 g. U$ sh build.sh
$ git submodule init
( l5 X2 i6 @6 ~; B7 O, h$ git submodule update
$ ./configure
' y6 V! `. Y3 L1 W$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

' Q% Q% y' _; J; z+ m* r. X: h
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
. D, s5 i( M; `5 `- Jlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
. p$ t, ~+ S1 p6 y9 c编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
" m" ?7 u* x' b9 L使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

) C4 M& n) ~1 h6 K' P2 j
$ cd /root
3 i: u$ b4 ?; T$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
9 M4 ]# Z$ d' r7 v$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
- u; d5 t& j8 Y$ Z( Q1 Y9 X$ ./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。
# m% r! ~9 k" m* u; [0 `
2 x" G5 J. A& Q5 z& _9 a5 j! m
下载OWASP规则并生成配置文件
$ 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
8 B1 @8 u$ q3 G- U4 A  x. o$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


' b& W" n+ C) W, U6 f. y( u$ 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
$ 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
4 j! ^; j! k$ m6 b- L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。


1 _5 Q  O) e& P  L3 B  Q启用ModSecurity模块和CRS规则
) l# |' @5 ?' o8 X* W0 c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。
/ C5 u5 p% A2 g  A" L8 |

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。


7 w, A& X5 D7 U/ D  h$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
3 o1 p  c* [. ?# [5 {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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
' K. L- [5 M; n1 G! w4 z1 _SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

7 }) A0 P# t; w5 W2 S: P
, e4 l" E8 A2 v0 L1.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。

" o. `4 \, \! B; h6 M3 s, r
* P  Z/ n, o9 h8 \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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
$ v0 Q) k& Q# v* b4 U, ?& m! \
, O1 r% C* M' p) s" T! P
! j0 Y1 C( y& 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。
9 m' s( g5 u* t- B, V9 P2 s; G

3.x版本CRS
2 `$ l; Q% ?0 B- D* c" a6 g$ 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
6 V4 D" U% i% J* p# \+ ]$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
9 w3 E: ]) I. v& F! u! D; Y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 `* U/ e9 D4 H+ X: ~+ q
4 A$ W/ s- A3 F: C! {
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
( ~# z$ q/ q6 y& m: s" e
$ y  e% \  J. t# `

[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

; q2 }: g, |  y0 B" r% k/ p. ]
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。
" {! P. u: t- P! H5 q, m+ E. ^

% W( ~) d( ]% f' P) F配置Nginx支持Modsecurity
. E" f' L6 l" U1 ^启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
  P7 k) d  q* a  [4 [在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
/ U( q4 H$ O* |1 r  d+ J
3 _! k# n& X9 y( z  d
7 z% Q) O! x" |! ^  w; g* L- e- u1 HModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


! P2 D0 L: J8 J$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
4 q, t2 y, d8 `5 H. |+ a* a
! L# A+ H- I* ~4 i
$ h  u6 S" {- ]! Z/ V+ kserver {
% e$ K  a! F# w( J  d$ R! }  listen       80;
  server_name  example.com;


  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
& w3 t' ~3 e2 e0 b1 B, {    root   html;
    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：


' p- Z1 J; Y6 w4 O; rmodsecurity on;
1 ]  g3 d) e2 Z/ m0 Amodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
0 y& U" }0 n  w' @# ?/ G' i修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
! v" N: T2 _/ i8 L0 H* K
# ~+ @; c0 r; r
( M9 k: G* M- V9 V' }4 J. w0 W$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


' Q2 \' t* i/ O! gserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
0 x% W. x0 z2 E6 q  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
0 j+ F( |: E+ @# I
% b( y/ Z5 k; N
( c, C+ a. L! ^/ ^3 w( A+ b: Z  location / {
5 j  U% f. |$ p- K

6 m6 O4 A; A) S9 N  }  modsecurity on;
! A: s3 F4 S; |% r: a9 @( m  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
; n3 H$ q& V* R2 O# Z4 c}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
1 u8 ?: Q0 u( n8 s% w% m7 ~6 anginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
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
! i" s0 A9 r9 |8 M
: z# o& T9 {9 P" S: g: c

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。

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