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。

7 ~( x0 S: `. c
6 B( ]4 c) Y$ |3 _" I在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
& ~2 k# Z! \2 K- ^: }0 D7 w

什么是ModSecurity
/ e8 v- ?- x  I) z5 CModSecurity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。

* G7 v: `& \5 R, M2 c5 \
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。


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。


4 C5 ^3 L- b* H官网： https://www.modsecurity.org/

: o3 ^. q" ^) K  I0 I
什么是OWASP CRS
( H$ ?2 d9 D# V- T6 R3 pOWASP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。

7 b5 @' R+ ]& Q* V
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

1 q# I5 ^9 p+ ~; y  q
HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
& y" g3 r% A6 W& T) G6 r, \
: ]( X9 @* w9 {: f6 ]* D+ q
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

0 l, H) }6 U+ e1 l
2 `6 Y2 `* R+ g$ m" _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。
5 J) s$ {& Q5 J4 \0 I

0 q" v: p1 T: |. i$ vCommon 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。

+ i/ f7 Y; k8 E6 o5 R
Automation 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 d/ o5 I, B) ^+ }$ [3 T7 H

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。
+ O8 L* l9 S( h2 m+ Q4 X' k* _( T
! F9 Y& M/ ?5 N( p/ K% t
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
) F3 Z0 y" {( K. j0 g
2 Y9 D7 r# s) K, p7 `
3 X: A, L" ?; G8 r% f3 \( lTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


; N' J' K% c: wIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 N. v- c+ m0 @; p5 A# b) w6 P检测应用程序的错误配置警报。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
! K& z  W* V4 i4 Z) Y
7 q! X0 @3 a' Y0 c! J4 q2 G
安装ModSecurity
: K3 G% U1 D5 v" r7 a软件基础环境准备
5 z2 J& w0 y1 |- p  p' ?  _) v下载对应软件包
$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
( W. i) r5 l4 }& X# z! p/ CCentos/RHEL


$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
" g' `% d9 @; Q: L) L# }# [Ubuntu/Debian

) c9 ~9 x. g0 A
$ 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
/ I+ j; X0 y9 o2 [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。

7 ~& j' J& Z3 F
方法一：编译为Nginx静态模块

% h( I6 e2 b; X* H4 w" }
" K: V9 _: M4 p% @0 q3 e编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
- C2 z, x6 Y; K" t  T. ?/ m' _$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
1 Z. Q% V/ M6 _/ y5 J$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
1 }0 T) C: I1 o- Z3 u$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
( H- J" p! r% J$ cd nginx-1.9.2
* |! v! U0 T; H5 n  V2 f- N$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
3 K; ~# \+ R2 e. I' O* {方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
9 v/ |+ |; r1 @5 |. r

# p+ j: D' c+ }: C8 N+ t编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
# K% ~9 X/ U3 j0 N& r$ cd /root
7 J5 y7 S4 {7 C3 M$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
2 `, k" {: G7 {/ n9 O! i, S$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
; p! t6 V/ `0 ~' }; w9 g$ ./configure
6 B" T5 z% ]7 L/ @5 t$ make
$ make install
2 @, P2 j8 f5 ^  NLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

2 ~3 I7 V/ r) G+ A$ t9 f
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
; x7 _, y$ B* x7 slibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
0 [8 M( L5 P7 R# z编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

# _& }4 o. t7 b% G3 }
$ cd /root
0 b" s  S9 v' i. f* E$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ a" m' H( X+ s6 {( B$ cd nginx-1.9.2
- @: `. P: c: A9 v9 S/ \$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
1 @. p& J* s: k$ }6 |% q$ make
( ?9 C9 L0 _3 t+ I' z- w" s  z$ make && make install
5 l4 o2 @8 \8 o添加OWASP规则
: E5 }/ e0 w3 @, @; K- A) Z( VModSecurity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。


下载OWASP规则并生成配置文件
- [" b. |6 o. i6 M$ \( O$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
" {. E4 J7 U9 B$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
1 ~  c# j' s  u% E  r  m7 p6 P$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
# M3 w9 t0 J! V# S. }" x: c% }配置OWASP规则
! {( |" W4 U: s% t6 s编辑crs-setup.conf文件
& r( E& W: D% D+ n  }" C8 z+ G( g
: o9 n! _: n* n) K' ]
$ 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
. N" E- ^3 q4 D4 Q4 c- o  n! N% d$ 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
. y1 X( v4 S$ A) 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。

' w" Y, v6 X- X$ h
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。

' @' p/ b2 h% Q( N
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。

! d  U- I9 X2 n, T( u6 U; N/ F" r
' E3 O: C8 ?4 U( Z$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
' H0 ?; X# j- ^! g$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
3 F/ b" Y& @! ]3 G. h3 k$ 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。

, j+ |9 C0 g+ P* K) L, Y
% a8 p2 S% i# W$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
, ^6 K9 ?- q2 z$ _' u  c9 H# h: CModSecurity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。

$ f% z9 G9 a& x3 {8 f, m
; O- P3 V2 z. h1 J2.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。
# b5 e2 P9 F* q

. D( o' ?$ K' `% B; l; _) }  e3.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' T4 Z4 `0 w: E# d' G4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
/ U+ X. T' ], Z6 ]! }# `& |9 ^
/ N; Z8 }$ t* U% j
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
# 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
: \2 Z" o, \: r7 J: z  y  ?$ 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。
% U6 W6 n9 s( Q. p4 S/ j( U

7 G7 W( ^/ i0 \' d4 u- W$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
% [2 e7 }5 U3 C+ j8 p  ?6 W
0 U+ ]1 x8 Y- s( y' H

[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

: o1 t) ~4 d, ?% D
( s* V$ `9 e7 M9 B; v  F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。

0 K+ Z5 X# M0 R( S6 Q7 e$ t9 K
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
: d* _0 g# ?% l8 O- V0 y/ n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：

) R9 r* A% e( v" e4 j' m9 l
ModSecurityEnabled on;
# }; l$ G* A! iModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# l0 f! x( s6 c# \0 w1 t

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

# B+ S% H3 k( ~' o
7 R0 J* m! v8 q6 `) O+ u' ~6 Vserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
1 K1 J7 K9 {0 I5 a$ u

  location / {
1 H8 w2 ~6 O2 K8 E6 c! l    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
3 s/ i0 U- {2 C5 ?0 x& A    root   html;
) Y( @5 _; D/ i' C    index  index.html index.htm;
/ y) U; z, [1 B* c- h  }
}
# I4 }0 i& L6 N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：
2 M. S+ ^* n2 r) \' n4 e6 M
6 H7 v) t4 z4 [/ H
9 Z) p" f! K- R( h* l5 r1 A2 {# r2 Tmodsecurity on;
- Z3 @! s0 W9 `# I( I. e# \% J  Z4 mmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
% e! `2 Y) D. u/ K3 j
- C2 \5 B6 w4 C# Y
5 y! S& Y* ]# q! j( X; o0 H$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
" M- P" u; Z( ^0 v" K* [  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

1 Y' U8 N9 u2 L' c4 ~
5 q8 V" a' `& y* }# U8 y/ e/ k  location / {

! V; c6 t' ^# \  w0 w
  modsecurity on;
# A  s3 q6 ^  i3 A+ I8 t  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
+ F% s6 F& R; k5 U2 {* K  index  index.html index.htm;
9 S# c3 h7 X& y* h8 r9 u9 ]/ b}
}
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
6 k# `+ l4 r7 C' L  Unginx: 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
4 y* A3 I3 v/ |( \- |" ^1 Q4 Y9 Z. a
) M$ k& u# J& R9 H

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。

9 \+ g# i# e! w  B