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。

, W  v4 O8 \& l7 v$ e  a( H( u
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

$ \- }1 H) @% l* J: j
9 i. K0 R( N3 Q0 M什么是ModSecurity
$ q8 Q: z& z# \# L4 C3 ~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。

+ F' F0 g+ T) o7 L& ~8 K, H  n. f
  t" u9 K) d. P0 _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。


4 r  u+ I9 [5 x+ D: BModSecurity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。

0 c, s* j7 R* Z2 n( _! c# ^2 |' v
9 x4 U) p' m/ Q, [: e官网： https://www.modsecurity.org/

% P* @# H# U/ H' G
什么是OWASP CRS
, o; d( p+ b* w9 f( bOWASP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。
3 o- y  D, ^4 w; o% g
6 D$ M& \' d' n0 _4 T, T6 d" Y
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
+ c  y; M3 Q4 b3 A; g+ [; y( m
1 ?. K, r# ?& V) z8 u
0 \: g% V9 b0 ^& ], Z* PHTTP Protection(HTTP防御)
( Z( j: h+ S; H1 R7 e$ n  a8 oHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
  r' o5 D1 A6 c" R2 R0 @7 V
2 [( C6 _+ K: F3 p* F; v  \+ ]
7 y# m4 Y5 G" H, zReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
8 [& f, }! |5 x6 ?
3 M- ?4 {$ P5 K' A3 |2 N% W! N
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。


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。

! {/ g' {% m  {  I; O" i, j
* Y( l# w4 o  E2 qAutomation Detection(自动化检测)
+ b* k/ ~2 ~1 }检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
4 L* l' F3 u4 C

9 R9 l: z( H$ d# h: r' [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。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
9 q) u* f4 \, l' B8 b0 V( G! l# m
- \6 D. `: @1 N) ]/ `6 [) D
( M5 _' x9 n0 j( h' f5 z8 ?4 N8 VTrojan Protection(木马防护)
" _4 y( I+ C# Y1 A6 `1 q% ^检测访问木马。


7 f/ k) A) a% S& K4 E5 b+ ^( `Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
- I1 c8 e, f4 o1 H2 d# |  c检测应用程序的错误配置警报。
0 {/ J: s. d2 Y+ ?9 g

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
" ]4 ~5 \" \4 G& O3 l" V/ G* d0 d/ e检测伪装服务器发送错误消息。

  \$ F' X: }+ @; g
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
* K4 m- L7 u9 F2 M( h/ ^7 t( n* @$ 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
8 |0 x$ |* l) }2 W! d. `
9 Y+ h. P" b1 V7 `, F% M& w
: u8 c. @. X2 |3 d$ i  I- D$ y$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
/ h7 X8 D- S- Y( uUbuntu/Debian
/ P9 F7 p6 Q, y5 F$ S& C7 `0 L
) E8 K: J6 R/ f! {1 H! K8 |, R4 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
4 l" V! z# b+ M& Q: D4 |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。
5 y0 Z" l! j, q3 S: F# g8 y7 q

6 k& l9 a6 C8 o' \$ b1 h$ S方法一：编译为Nginx静态模块
. L8 B! F9 ?: u2 f
+ ^1 z4 r. Z4 p/ p4 p. v
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
* k: D! V' Y3 a/ Q( y. k: V; V$ [$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
5 ^0 \. }& B! E( ~. G$ cd nginx-1.9.2
4 w2 j9 Z/ [0 b0 X$ }  a$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
, N3 ]) t: @$ O$ O$ make && make install
, W* n9 v$ f+ P& Q; i0 D. j- u9 R+ T/ a0 R方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


/ z. V7 \6 b8 b编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
, R0 d$ v, n3 b' h$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
! D: p9 Y4 F- s8 c$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
7 J1 _: S- L- O( |4 g/ s$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
9 F5 A" ]$ T! W; H% |5 h

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
: E! ]+ M! e, N2 _2 y5 n* j( v编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
! ~/ g! d$ j3 \3 s+ }
! u, ?+ j- p! `2 S  x1 F
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
* c" K3 E" _3 ~. D7 w' H3 h3 P$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
3 t  K8 H5 T: p" }- x$ cd nginx-1.9.2
( V; L3 l/ T: G$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
6 k. v- @7 b7 r$ 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。


& v& y7 M0 J1 w" [0 ^9 Q下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ V! q3 T$ S. |$ g# l2 M$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- E# s: o/ J7 T* u+ m$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
- F8 `, t- E9 ]& W9 h- m* l

$ 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
2 |' A" q! |; P: B$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
6 S% }" m  q3 l7 E. w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。

4 f, W- n" ~* Z9 L- w0 M% z) B
启用ModSecurity模块和CRS规则
% V8 E% s) @; O! O* S- O' M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。

6 I& g! W8 X4 R4 V
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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
' j' D! G7 w/ Z# v5 O$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
+ E! q- D+ N' a1 V! M' q/ [* ^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+ Z( A3 _  k* v6 p

. {1 a4 e4 ?, ?; r2 ^  b$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
5 }2 m  m$ i& c: Z. Z0 pSecRuleEngine On
; ?( t8 J- S. ]/ a1 @, H% ]ModSecurity中几个常用配置说明：


* c2 \5 Y3 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。


  K- L+ N$ E% O2 e- V; ^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。
; B+ V$ e' [% K6 v
) C8 d. P0 v6 F& c
2 C! g: ?% f7 ?& ?, g. a+ t3.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。
" _. B" D" W# P- `* j; Z- z# u5 P

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

7 d/ o8 d& x* B
, i, s: ?5 _$ f  |2 s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。


% Q2 p& J% c$ H' L- j3 O5 n3.x版本CRS
4 x! e6 D1 K$ O1 L$ 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 |1 w5 A0 x8 Q& o$ 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。
) V8 x3 [* F  T; B+ X+ H; `
/ |$ j/ Z9 v# @$ ?2 G. W" o" N' F
+ ^) `& V' F* }& U' Q2 S3 o% S" E$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
/ }9 D1 E7 n4 L) Z# V
7 f+ I1 W( H! D

[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

$ q' j9 m( T5 K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。

( F  f4 Z6 O, i5 d/ S0 w( v
/ {# ~7 u6 ^, P% R: q8 b3 ^配置Nginx支持Modsecurity
& X" p4 R6 ]6 F3 f0 K启用Modsecurity
- H9 L) Z3 o6 F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：

( v, d1 f# J( i
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

( I2 ?2 W. {7 C( T
+ n! Y; v& E9 B7 H- k+ ?$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
* L  q) u& L3 o7 p, i& t
+ u! H& h$ T# w) v% T7 R# X9 c
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;


4 b+ ^1 b% i) l* o0 W  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
3 s% J6 a% q  d; R; n  }
}
使用动态模块加载的配置方法
; U: `; T4 G- v+ u" P9 b在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

7 N& @6 ]3 v6 |7 H" H
' h. k& h! R8 P9 z( k- Wmodsecurity 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。
9 `- u" F5 B" S" i8 l& V
5 `$ S  ^' }; Y0 {# z" V, e
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

  D; ]# s+ ^/ g! C$ I1 @
3 U* a7 K# {6 D; [- B$ D  D# Gserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 p5 m/ [* H1 b! P' y( \5 Q' o) N

  location / {
  j5 {* z: l( }: z/ t/ k5 f
  n4 c; J3 h# a/ ]' k% b
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  O# h& _0 k: V+ c6 F  index  index.html index.htm;
( p2 z+ q, c" X. K}
}
# B; z1 x+ m9 R5 o' H$ i验证Nginx配置文件
, U. y6 r4 j9 u1 A$ l9 r$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
6 y0 F1 s3 ]8 v! ?: f; Z- Xnginx: 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

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。

/ L3 j6 o: d) k