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。
" M3 E$ R9 Y1 V# P

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
2 U: f8 i( |* G+ t

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。


7 g7 w3 V8 Q2 u" Z* t9 b& cModSecurity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。

1 T! \7 j3 E! k5 k% @7 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。
1 O2 c, A1 L; W: n
5 u+ f, C; }+ o, O6 Q- S  ?
6 c8 i6 W( f  P官网： https://www.modsecurity.org/


什么是OWASP CRS
! t1 Y+ o( }6 r5 jOWASP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。


' h" r4 r* h$ V4 [- B9 P. Y8 oModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

% U& `' {! L) v
% e* F- X' u7 k9 T0 W& B& CHTTP Protection(HTTP防御)
& w0 ?& g7 @1 e/ L+ ]+ eHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
8 x8 w2 t) {9 \

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

$ L5 _/ e4 G$ Q7 I! D( O
% k9 B+ D( T+ R, `/ BHTTP 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。
, B( P& J% F: I! `( i

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。
, e) A- A( `# G7 d$ H+ B* ]+ p
& H  V, P& u* S9 W! [9 n+ ?/ [
- m" d- P+ \3 MAutomation 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。
& v; ?) n2 R( V$ y# |, y
' }# |5 G, r+ r' c6 @  j" z
! j! c1 r8 O, v. n7 DIntegration 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。
$ G# {6 U7 v+ [  n7 x

; u* A' i+ e# W  A# h3 ]$ CTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
4 z- K* p! X& E
, T3 p7 i5 @9 v' W. q
/ n2 V. c6 P. g; T( d1 ~. ?Trojan Protection(木马防护)
# G' t7 A' ?) e! v. Z6 |& h检测访问木马。


% P/ X9 G5 s4 OIdentification 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。

$ s: Y) e5 H# {  o# t# S7 K
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
5 |8 D7 _' U) r检测伪装服务器发送错误消息。

, O- b( q5 G5 M0 ?7 f8 q; e$ O
% p3 v: b. O' z+ q安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
4 f  _1 E+ i1 N! s# f+ \$ 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
8 I3 O; V" F6 Z. S安装Nginx和ModSecurity依赖包
& j* U% e) @. H" e. g) sCentos/RHEL
* V7 j! Q. C7 j, g
+ `5 P3 W7 M4 w) B5 g! v
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


$ 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
/ U! V0 \% b4 P* QNginx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。
% L+ A. \) I3 i9 _

: B  q6 L- g( F1 }" s  h9 S方法一：编译为Nginx静态模块
* F3 F' E0 r, T0 K' l; K1 y

) A. L# ^' {: v# ]$ N; A, o编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
: }. x* }1 _7 r# M1 L' t- g- s$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
) S; k5 ~0 J" Y% N9 \  j$ cd modsecurity-2.9.1/
: r" B0 l! L- T- T$ ./autogen.sh
* \7 E% S8 X6 c! }! M% m- |% ?# ]$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
/ j1 b: o5 Q4 Y' a$ make
, b5 I1 e" M0 W, |- u5 o* `0 \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/
# f" k0 Z" d0 H$ N9 v$ make && make install
* }: z  y) l! Z- h1 f方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

: W, \3 k9 Z& \+ O7 J- L" L
# D6 H2 ~! D3 m) N+ Z1 N" {编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
* q, t$ w) A0 t* S, ]1 j$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
9 B# [- ?2 }& ^# R) B! q- F7 Q$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
9 G. f! P& T# f$ git submodule init
$ git submodule update
; E/ o; I- i$ ~1 B$ ./configure
$ i, J5 ]4 q, [) {8 w0 _! q, S9 m$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
9 p5 j; [' z0 W+ v7 A& o
3 e9 M6 n% {% d% ]5 k
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
% t5 V! W0 e6 J- {( Klibmodsecurity.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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
; m8 t7 [' L8 d8 m! }
$ R# J+ c0 ?* C& T' ?
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
7 G* x, Y, X! k( z6 b& E9 @( ~$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
7 m4 h- a% Y" u* U: z. n/ w2 \$ cd nginx-1.9.2
" d) b5 B& F6 [2 m$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
# J* }0 K* |2 w) ~$ B" u  g8 s1 n$ make
$ make && make install
: h6 {% \. q( s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。
9 u& l0 X( J; `. q2 m* d
+ Z, |4 ~; J$ E0 ^* S3 Z1 B& f
4 t2 v! i7 b0 q! K) Q4 |/ w下载OWASP规则并生成配置文件
8 X1 L7 o) m" m$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
% ^! j+ t! w# A; w9 ]# Y& ^$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
4 U" @0 a" x' c( s$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
( \1 n/ E! [* I5 A- Q, ]1 b' p编辑crs-setup.conf文件

2 m9 x2 w5 N' B- c
6 M5 [: u* c# L* _* q$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
( y2 n! T2 A+ y7 \+ _$ 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
& {; S! f3 S3 ^8 v$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
' N  D) G+ D8 G+ 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。
  R+ v9 f- U2 R5 f% X% q2 Y& M

启用ModSecurity模块和CRS规则
2 Z" g! I3 }  E. n$ O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。


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。

; y0 f: r- X( y: B$ |+ e
1 I" x7 T. X1 f9 }( C& Y2 H$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
- Z  n  u# a/ \/ H9 V( t4 Z$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
1 b1 ?( q4 v" l$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
5 p" \2 u5 K/ S& q9 ]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。
/ X7 f, n) ^7 C9 E( ]; R
. f* F1 h6 Y3 p
2 n5 M8 ~7 x# \$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
$ z4 S% ^% Y2 O/ b( ~& m, P

7 s+ F; u* c( s! t, B: ^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。
- U) r$ c; Q% o3 C7 Z8 b" C0 K" P

- O6 ]2 U. I' M1 v) ?4 `/ m' U2.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。
) Z4 ]1 B0 _$ n' |9 X  V

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

1 F* I. {, z2 A& i
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。

( P6 I7 G6 n! P+ N/ ?7 h! ]1 u
3.x版本CRS
" t' C8 v7 A2 w& E$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
' F: Y* f7 H4 F7 M! ~# }# 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
% J& i, O: k0 ]. T( f$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
! r% y, W1 X6 m3 \/ 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。
$ I2 P  C8 U9 B- m. S% @+ a$ W
! N* e/ J' w5 W2 h
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

: C2 v6 m$ }! e: [  k

[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

# ]1 p' `* \: e- 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。


配置Nginx支持Modsecurity
% `( w- n0 x  U- B( d8 w启用Modsecurity
5 y9 y! J" x; e! s, A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：
; X9 M8 ?9 k- x  K: w' [" X' s

6 m. [! ~0 ?+ ]# R2 d& OModSecurityEnabled on;
8 E% o# a% W2 _ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

$ ?6 c) c, ]+ i5 i  x/ S9 ]
) Z) Z  o. b$ P* \3 ~$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
- ^% _7 e7 c1 D

7 _6 S3 x* L! o2 R9 iserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
* P- R( c  M0 R( ^1 D3 I5 P5 x
) a9 y$ M7 ]. o
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
. o  y& P$ m" T4 w! z* s  }
1 X* O0 l! S1 ^6 ^; c( h}
0 M$ L2 V& s: C9 ~; A9 m) @; R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：
3 u$ r2 O. }2 s/ E3 x. p# q& E! c

+ F/ n8 U" k1 X$ T, ^' Wmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
$ R' S- |8 M6 s2 M修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
" Z. R# \! n8 M( E3 \& v

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
7 c& F9 H$ I9 n3 ~) O

3 p  Y( V( I. n- q# Mserver {
  listen  80;
, \6 j3 q% c/ J# q4 S' f" Z$ a  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
. d$ L4 B, p, f' R- P1 R: a6 k
& [% D% e: Z0 D7 g; x# }1 H
6 F: x3 v  u5 @; u/ b+ t! J  location / {

% g, |; Z; W7 G- _6 _$ T% q
2 b# T3 N" V# q* \" W% ?1 R6 o  modsecurity on;
. ]. F% d+ @% R# P  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
4 Q6 @1 x8 E* |+ i+ N  J9 v) ^" x  root   html;
  index  index.html index.htm;
- Z1 M' M. K" N3 v}
  t% B% H+ p3 t5 W9 ^7 O}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
1 }$ ]9 m. B# z0 b+ Snginx: 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
- X  e, G: l3 V& W$ /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。

. y3 i* z* b( m- D* |' t