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。


8 r% ~3 `$ R3 S$ v在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


4 @  b/ ]$ J; g. }# E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。

) _" z* ^4 z3 n4 l  D+ t1 D8 I* p* z
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。
! c4 X& W. N' \
! u. }0 N. t! B" ~( S1 M$ N
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。

3 b. |& E, C) h: z1 s: j
官网： https://www.modsecurity.org/


9 F! \8 f$ N  g; _. e) Q7 B什么是OWASP CRS
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。
% _. m* N, j3 J) O3 O

ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
, g* o% c" ]) H( C& W
- }+ ~! X+ r9 _* l" ~4 Q2 _6 @
) Y; `+ _1 b; x4 z0 O' Y2 HHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

* Z7 \( K! y7 W$ j1 @; z
7 T8 S& z) L4 H; q) Z+ q  @5 \Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
' }7 q* w0 Q) C  _# Y* W; A: y利用第三方IP名单。
# h$ d  H0 w; i  Y) ]% I4 Y

0 [2 [; q+ g2 I2 T" EHTTP 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。


( E- M5 c/ C& SCommon 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。
9 N0 `0 }: Y9 y" W  Z

, O* s7 E5 g) I' SAutomation Detection(自动化检测)
% C/ ?+ r: y) b8 L检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


" [* p* D( N5 u: t% Z5 T0 ^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。

% J' q6 L, O( M9 ]: I/ Q2 `* S2 ]+ `
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
* g% W$ y: n- h$ }2 a- C
- @: F" ?6 {8 |+ a
1 O- N' N8 }9 A- hTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
0 c: J  o" `9 J/ z9 q+ d3 i( p
9 x! H4 s5 E; @; m; h4 W
! v+ ]) q. V: E0 B% b+ q9 eIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
2 t, F5 j* |0 m. V" Q. j( C检测应用程序的错误配置警报。
- Y: ^0 p8 f$ a. B, u

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

3 t& P2 x4 E/ e4 F- M
安装ModSecurity
软件基础环境准备
  |7 H9 }  [. y$ ^下载对应软件包
/ y0 n! B5 S8 `( E2 Q' S9 d$ cd /root
$ I( C5 L  S% E$ 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
0 z. W  F: _/ b  E% a3 C安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
/ P  a5 J  Q1 y+ X0 C% V
; h" P+ \# [: A' V. L
0 b# V& b8 B( [% I$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
( l6 R+ f5 R' Q7 g* k

$ 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
6 M: V' V  F* R( {) A2 L6 I, JNginx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 b3 t. k2 a. h1 n# C# j9 Q

方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ R8 H3 a% R3 i) j- d, W$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
0 z( Z; B( p/ D! k7 t$ cd nginx-1.9.2
* S5 G5 J! r  X$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
' K  S) f1 E, X! M' \* p
# x/ t7 e/ t& [9 k. l7 v
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
% X# z2 Q3 ?3 i' ]9 Z6 L( K. U$ cd /root
4 \+ [3 s# b3 t2 Q" \  @, i) l$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
6 c8 \8 S5 g6 H- w6 e$ cd ModSecurity
/ _& G& q# N1 G9 H$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
& y+ q7 X- `2 S! u$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
; B) e! ~0 [7 m1 Q7 b7 j$ L; w! a$ ./configure
$ make
- {/ G1 u" h; ^8 @& ^; g$ make install
. K2 _6 p" {0 E! d  M) q, BLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
, ~( @* O! @3 y  q  R  m! ]

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
' l  K; W% T6 ~  C/ [2 Y编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
/ ?9 I: [9 }" J+ `7 o8 v

$ cd /root
1 [4 n* ]- x9 h! ]; s: u8 M$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
4 m  S# F6 C; e: D$ make
$ make && make install
: B; {5 [8 g; `6 n$ d" k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。
# X7 ?+ {# c% C5 O& e2 t
9 W; O' N3 u0 O; ^2 c- @0 Q' Z& M" ]
$ A' f1 P, r- Z0 s下载OWASP规则并生成配置文件
% X1 i  i  k8 M9 B6 u$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
3 U2 u! A: t9 a& G8 H/ N$ i+ _$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
6 [% T/ Y, ?; L& D5 T" R$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
" _# W8 J  B4 f! {' _配置OWASP规则
: Q) ~# R3 g. d4 U  f# \编辑crs-setup.conf文件


, `/ H5 X  m0 t$ 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
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。

" I5 Q* c" `8 J9 o. X; m
& R& y+ ^' A) R; d( S* U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。


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。


# f5 @, f* l$ G, w' a$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
7 o! q% Q1 ~, K% r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。
- y* W. \3 T+ a( f

6 d6 F- X0 H: m$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
' H2 S6 m' j0 W  d, L5 oSecRuleEngine On
5 O' v! m+ a4 G4 p4 d  x: ~7 [" ZModSecurity中几个常用配置说明：

* ~  {! a4 z9 M! A6 j
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。
( [  T1 \2 o+ O6 Q9 w
( y2 O8 a1 `4 q' N4 o  f1 l2 \
- p/ F/ \/ S! s6 [, 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。

' Z; \/ I0 w9 b7 T# \
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。


1 v6 V' I6 e  v7 D) `4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
+ z$ u) N7 h: b/ h0 X9 Y
6 X) d8 h1 v0 ^" z$ b- F8 `4 f5 l
) b+ H6 b' t1 T6 Z# H( C+ a. t) |4 q8 N, Y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 ^0 d* p( P" z

& E( d' }' k% j' f, T, c( V3.x版本CRS
/ k/ w% I* ~6 J6 E9 S# I' \$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
7 c; t0 Z0 d3 [8 |; \, i$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
0 t  Z5 y+ e6 t' P4 S$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
7 ?: w8 `" U  w" a9 h* @1 |2 D$ 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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
2 \; [: s$ v1 _. d( t* P
* U. r* H4 R& c4 l* M: }

[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

9 R! ?, ~; O% }5 w' E
7 M/ W1 R! z2 F1 E- L! p( U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。
% i, a2 E4 c* N# J/ {7 |

配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
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：
2 O1 q. Y; V. b" Y* _" r

* N& T( t+ G/ K, G7 `( L. OModSecurityEnabled on;
) V7 Y, i: }& z& I; zModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

6 q5 H' |: A, k& _: V  Y$ _
1 o! ?# p* w$ }/ x/ }# B$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 Q6 ^! G1 J# p- y5 [; q

server {
  c6 y: B+ ]5 H; x  listen       80;
  server_name  example.com;


& @5 |; e( @, H, ^) M7 j  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
+ w5 T, g2 k* W}
! T3 P+ a+ b0 u$ f使用动态模块加载的配置方法
7 O  j' a+ w$ x/ f) z# ?* s在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
; ]3 l) I- {: c7 T, K

modsecurity on;
0 z/ {, s. n  y: W" e% tmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
( O$ T4 q  B/ i修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
. c- Y7 W2 H5 B# Y+ j! E+ R

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
. s, i$ I' v6 @$ {: m

$ G- r, q" ?; l) j3 Eserver {
1 _0 @7 u/ E+ L( Z: k3 \  listen  80;
& ^/ @- L/ Z( o% y9 h' j  server_name localhost mike.hi-linux.com;
+ `: R1 Z# a6 m" C$ h' |  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

; L0 j3 h0 G7 ~1 z# b  C" c. w! R
, g+ O; K2 T& G4 \& V" a  location / {
7 E0 n- Z- j8 I" H; ^

9 T) L+ p1 k$ g) i  n7 H) C  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
, Z( [& o* W5 k: O; E7 f  index  index.html index.htm;
}
1 C) `3 J9 J" G6 P4 c0 j. w8 g}
验证Nginx配置文件
: A9 V# u. F7 V$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
2 s2 n- Y& Q6 w7 knginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
3 I! b4 l( T( S1 j% Q启动Nginx
. r- w" N3 [1 U  V2 l) g9 `$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2 F3 p3 `4 Q8 r+ S

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。

2 N- A0 v; h4 H  \/ q