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。


什么是ModSecurity
: F6 r1 k! a$ P* k+ J- u4 N: j. sModSecurity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。

" Q6 r+ v6 s( @
- j4 @/ c  Z$ OModSecurity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 Q8 Y7 I# E5 v' l
. v2 a7 E8 v2 ?( N/ _, AModSecurity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。
2 W8 p: A2 A1 }2 z7 m* V" {

官网： https://www.modsecurity.org/
8 `0 o7 |5 M; J( H) G8 F
& K& I5 M7 L  p' O& i4 \' ~
什么是OWASP CRS
* W4 i' [3 q) K) U! l* tOWASP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。
$ n' X+ p* {* D6 V- U$ ^; i
! ]- h6 P8 K$ p  q1 m, w
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


1 g  V3 m# ]6 Z* T1 b! cHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
( ?% |3 u. }' e" w: |

! W3 C3 m7 t3 d  y/ ]# wReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
6 s1 Y$ t9 ~; y* h# _& a利用第三方IP名单。
* t' l% J' u- A$ i% x/ N: i" h4 S

  w, }; G! s0 i% a- uHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
% n5 s; T! f/ _. E" x防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


: M  A9 E9 l3 }; x' V' n' [Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
# F8 B- Y  h7 Q' B0 T; s0 x检测常见的Web应用程序的安全攻击。

! ^9 e8 S5 s6 V
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 H- N/ g) S0 e1 {

+ {+ X6 g1 m9 @7 e' e5 k% X- WIntegration 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。
0 f, k& f0 L- [! }9 k
+ q; m' _8 A+ F4 r7 C  }1 m! Q# d
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

) W( J' q+ }" @% i
7 F8 t' R8 ^/ ~. E' V9 r  vTrojan Protection(木马防护)
+ I( _2 ^4 f. ~检测访问木马。
& x! |' _/ F9 B0 z* d6 C/ d( m0 V

Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
4 k! A4 E+ Q# ^" q  \+ n$ p4 }检测应用程序的错误配置警报。
) B) Z- Z' G' k! E4 W2 l/ O
* h0 g4 X; b( [# A
5 A% Q7 X6 @! d. i$ uError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

( j- J6 g, k" u( t( x
# e+ K- Q% {) B$ [/ I( m安装ModSecurity
" M' i& s) ^" w; h& y  _软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
" S7 m& z, ]% d5 M! e& V0 y$ 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
' |" d+ E3 x) D7 f5 `, 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
5 |, Z6 |* P$ c

$ 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
% e4 H5 Z( g. ~; K' \6 I0 t' N编译安装ModSecurity
. C7 f3 f% v9 }3 g. ?  GNginx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。
; p" E" G5 ?1 Y
/ F5 Z8 H- d1 ^* v
方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
, ]3 p6 M+ _" g9 t( P1 X$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
7 F9 t$ J6 Y) D5 \$ cd modsecurity-2.9.1/
  P  p6 b4 t5 r: ~0 X. M  u$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
6 B# ?* e1 T, J% G+ F8 Y- p; o9 D$ make
" r/ ^5 e( f, c6 v% {" _% F. z编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
9 k) |$ }4 Y  f6 ^6 [2 r/ J# I$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
, E" C9 O- }9 C# e$ make && make install
; }7 O+ B8 Y. c. _! }+ J( Y方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


+ D& h1 _8 @9 H) ?2 y7 A编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
& B  c# |0 N  w  U  I# J$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
1 g' V6 D: q2 {: H- m+ T( H  M, E, B$ cd ModSecurity
! A8 W( v$ U. u8 R! ^9 U$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
, X  x8 w* E3 Q! U/ A+ f1 W9 r, j6 ^0 fLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
3 a/ a5 }$ V% T) ~* n! P4 m

# }# p8 {  M, D# q) _/ \* s$ y$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.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
; {1 i/ t7 w2 F4 b  a6 F% P7 W使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
  @& a( X: Z  d; K! u7 S$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
. t! t% V8 e9 t$ ~3 g) m$ make
$ make && make install
+ z' i. O/ w5 K; _1 i添加OWASP规则
# T% N0 X. B* \! ?1 h6 w: z& X0 ZModSecurity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。
3 ?( j0 n! F, D2 @/ e) Z

下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
% u5 e* n% X! t# z' b$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
! U! f# R* O" T+ a- N  S$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
4 ~' ^8 Z, v, k9 Z7 Z$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
) b. A$ E$ E2 g  X! @: I编辑crs-setup.conf文件
1 n; ?8 D  H$ g# m" }3 `8 V

$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
) k% ~1 l) g, N4 j2 W( ^* d$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
* J* H/ r) ~0 j% I0 Y$ 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
+ b5 W7 W1 r7 I) N( f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。


启用ModSecurity模块和CRS规则
3 c8 d2 a7 g$ o9 a! t) {" ?7 q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 Y- t$ J: Q7 n2 L

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。

% j) A. O% P  W; \/ B4 g4 A" F% z
4 C, {0 h% O1 n* A$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
2 l6 N$ J, G* |" w4 n+ j% `7 M$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
0 V4 H  L3 f( X$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
* Q* n; b# w& 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。
. G% K$ P* b8 z+ J1 D8 ]8 S
  p2 m0 `3 J% X5 v2 q/ F. N9 }7 f
( F9 ~; j. E' c  M, m$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
+ V* c8 L9 `3 P; E# ^SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
6 x: G$ `" F: S( \, \
: |  P6 R/ {' q2 u( L6 v. k( ^
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。
  \* g! i8 A! p0 X

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。
4 @3 X; ?, r2 ^7 y% J3 ^. h

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。

3 a: P7 M$ P& C$ V) O+ o
0 [, Y1 ]7 T3 p1 [+ r! a4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

$ g4 \1 a5 \4 B; R4 t
, e: ~! z5 B; p  ^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 q) R# ?) U; g2 {! A
" N, q) }/ p" ~! A( R
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
# w! \; u* ?5 E( ]$ ]1 m$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
2 F8 `3 X+ L% P; T$ 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。

$ m# Y0 b. Z. q" n3 q7 h! d4 R
$ 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

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。


- x) V) R/ T  p配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
+ q) H( O3 W3 l7 w. D使用静态模块加载的配置方法
0 @5 N, n8 C/ ]: h2 d在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
6 d+ V+ [0 t6 q9 e5 D: |  \
% @6 E& |: Q; @
& @& t! E. G4 M2 m7 a) X0 z( R, oModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
; l9 Q/ W. G) H# T1 v5 X0 I) A修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

0 P* C9 X: O+ s7 e1 [, G
7 c# r# ^2 \+ S, S6 r# @$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ T, j3 R3 y2 a7 N! ^

server {
- U! _! r2 z. [/ d$ j4 b& D  listen       80;
+ z7 K4 Z- {" ]  server_name  example.com;
! X8 E. v7 O8 q

  location / {
$ k7 e$ P" V. |    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
( o. o' y; {. w}
使用动态模块加载的配置方法
7 I& W- D+ F9 d+ E. J' r, E在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
, {& S) M( P3 M( ^/ A/ ^# H

modsecurity on;
1 W5 ?7 m( q0 w( X# U2 K4 hmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 B0 g  T7 C: o修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
/ S: Z! @8 p! T. j% F9 T! l$ X& W
2 `2 V, ~* u* Y1 \! X7 z/ U
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* @$ Z+ b$ u8 r( {

8 A; J) o% ~# S- I5 |server {
  listen  80;
0 F# @6 C3 L+ z& x  server_name localhost mike.hi-linux.com;
- k: q+ R  g* Z5 I6 P  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
3 R9 C' C0 {! B( h
1 t0 M7 x" f0 W: j8 S
  location / {

0 X* Y6 g6 Z; X- M3 t/ M+ P
- K, U' Z( j2 @9 q- g( a  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
* z0 y- k/ Q$ X. g, u7 e' R) }  index  index.html index.htm;
! d8 Q. _4 b" s% O}
}
  ]- j* A1 M$ \4 O9 B. y验证Nginx配置文件
$ W( h1 R) r" W9 w$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
8 m5 v: i: s" B9 |2 P8 ?) anginx: 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

3 S; u# h4 `4 P/ B

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。

# f8 n; n# E9 q# v