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。


- K& b, F: o. L! a* k3 \在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
" I  D$ ?5 ]* K# |5 @
# I3 e5 Z, B# `5 A' K
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。

4 I( |3 x' }7 B& c  U8 p
2 ~6 F$ I0 I3 L" ZModSecurity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。

6 y' u1 B6 ^" I: J4 K' j
" z# E! x+ v3 P& u# UModSecurity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。
: R/ s( Q" ^3 ~7 @, h1 u8 t

3 P  V, r5 {1 @: }$ n官网： https://www.modsecurity.org/

- s3 c4 |1 y5 l% L
  @% h. J& H# C5 T2 a% K) D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。

4 o6 Y5 n4 \0 `, M9 Y; x
, M9 h1 F) x0 H* b8 ~4 E  j' }ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
0 F* z( S: Z: b9 O. U( p) i

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
% ^3 n: j3 s8 u* ]5 ^
! z0 c' V! S/ P! \
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。


) p$ ]$ G2 X$ ]* l4 }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。
+ B, f) s7 u1 F2 N% Z, @1 c

Automation Detection(自动化检测)
& L9 `  q" J. p, `7 ~检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
, F) u7 z3 ~  N( E! [

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。


$ E( c' V# t3 V7 RTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
$ P7 K, ~0 {) g, b信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
; c2 k, R7 N( ]: c6 K
* q% `, c( e) M
6 Q: M8 h& b& d4 Z' UTrojan Protection(木马防护)
- H6 n' p- P9 j1 y: s0 O  B/ x检测访问木马。

% P# `/ e8 Q- ~/ R! a8 e
Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
; F" ]8 m. N5 _检测应用程序的错误配置警报。

. n  x. d/ F) u6 H' n! ?8 A- ]
) D4 ]2 A% B% I2 {, h1 o2 O- k5 BError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

& P0 c; }5 b% U- [" Z* Z
安装ModSecurity
软件基础环境准备
% q$ s4 H9 n  v下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
+ H" g+ b) r7 O% k$ 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 n/ N4 w# g  o" E" h安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
9 b& \. e; u+ s" S

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
. B0 c0 s9 Y0 H9 J% HUbuntu/Debian
6 l! q0 F5 V- M. z- `4 T( O

3 ]% k2 x" I& R8 Z4 q# g$ 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 o6 t5 \& u6 MNginx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。

0 x: {" ^2 M" v7 {* q+ ~: r
方法一：编译为Nginx静态模块

( s& j+ p: E9 c
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
) O% J4 m7 Q. Z) q$ A1 n1 |9 O$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
; i9 K1 [0 n/ N1 y: m( A* X$ cd modsecurity-2.9.1/
% m8 G! u. F& }! M. m$ ./autogen.sh
$ d! X  H9 M' l' N4 N$ ./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
4 x( [4 m! Z  `. D  `( X% i. W4 \9 B$ cd nginx-1.9.2
9 J8 r; ?7 E6 d. m$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
* ], b4 z0 S) W( p4 U& g4 k方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
  F+ D6 a8 S, k8 J
' x& i* h* F9 W5 G
' r+ C7 g" d% @/ z, E: e( v  y编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
; d# G) R+ }- G7 c7 O' E* b; e$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
- u) |1 x& R6 n) d$ cd ModSecurity
% J) m) V9 ]7 z4 j" m2 ~# q$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
9 e$ P' g$ l6 }+ N! E' G$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
, n( }& ^. Q! u6 u. G$ ./configure
1 T2 _4 _* p2 ?& P$ make
$ make install
. s1 {3 x  l$ w% O2 s# l: b. o# QLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
1 |; |3 U' D* p* b编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
' p' `% p5 g5 j, ~使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

' h! m3 |- h1 W& n0 X1 b: A
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
+ |: u4 Y! c# ^* V8 U* I$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
3 {% M) y0 z  v' u+ X" M添加OWASP规则
8 {* Z) Y! i4 N+ N" I8 L" mModSecurity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。
2 i4 z  O& W3 c7 Z% j7 ~

- M. K0 I4 I8 I$ A) C下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
3 V4 A4 l: T. i2 T& v# [$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
4 m. f% _3 N  J9 D$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
7 t, @; L5 K/ x/ E* N配置OWASP规则
: c- Y. z. X: _# D1 ^# j编辑crs-setup.conf文件
2 D; N  g5 n1 p4 T. Y1 n1 {7 L
  y2 I: M& L4 `' m+ Y
+ r8 M% |) `9 [8 P9 ?7 ]5 p' ^$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
* _) C3 [. v+ e- n5 q, H$ 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。
; N4 e: ^5 c/ z* a) ]" p

启用ModSecurity模块和CRS规则
+ z7 I/ g! c3 x/ u: R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。
+ u) m; o; }6 \2 G/ X# d# D/ s  d7 d
" i* d- c0 _1 E$ m
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。
* m+ K! l0 v. ^$ I- r: B' d* }
, s# n+ J) E- H  Z% m3 u7 n
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
- l/ }% ~+ {: q) Y$ 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。
! M+ T7 G6 M& y
5 h3 ^$ j& c) V9 l
: e. i& p4 w# v$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
: W! i$ V% D1 X; ~& `& C; WModSecurity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。
4 S  P- a- t' L9 ^# x3 P0 j

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。
0 x8 d, W5 C! b+ C; f: d: {

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。
; v2 Q5 o1 c+ T+ q

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


& Y6 N( ]; J% Z2 \; _! {* l/ a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
' g5 T9 l5 B* }/ ~# 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
" c' ?3 f% P2 Z. g$ 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。


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

9 P3 x  _& v& a4 s" [1 O) A

[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。
$ u5 `1 u; X, s9 p! W' T& r3 j7 X

+ b! H  D, f: N配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
' A0 a6 K+ n* N: |7 ^5 }- k: p. F使用静态模块加载的配置方法
3 A6 _- C3 e% a4 S$ A$ X在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
9 b0 U0 K' _- c, ]8 F! _! `
/ d$ [: T. y; S6 P
ModSecurityEnabled on;
1 s. v0 d: D7 a* o* L$ L8 |! l9 LModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


( {3 ~% ~% I. z" f, d( Y# \$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
$ L5 r# ^6 Z8 z1 ]# v' g8 o1 T2 R3 P

server {
  listen       80;
. I2 T& ^; f4 P6 N  server_name  example.com;
3 ^1 \1 u7 d: y- z9 B! |  ]
6 R0 J8 P, P! A
" _8 a0 j& V$ J0 M8 P  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
# p2 }$ n; B- S% d9 `4 W) M8 f    root   html;
    index  index.html index.htm;
; C9 {" G! I/ {% ]  U4 w! y: ~) h  }
}
6 U" u; H+ ^5 Q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：


modsecurity on;
3 s  k4 a  c9 Q3 Emodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


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


) l5 i* R$ M* P0 L6 Iserver {
* M: K: W$ N$ U: X  }1 G1 n  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
3 a; v( I. J0 m7 f, q3 Z  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

( u/ R1 r1 R3 g$ O7 X4 G. Y
) V: E6 W* R8 [3 ]( z7 Y  location / {
' |8 }+ f5 l  b, |! \2 e- B

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
8 v& F' e8 ~1 i% E+ E) d; @( E}
验证Nginx配置文件
" x3 @6 Q  v$ p$ t! [! ]. |$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- e  `$ j( r$ q" N) D: s. y) d" onginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
- \6 u6 U/ Z7 j5 ]- G6 w! p2 r4 n2 l* s启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
5 k" n% m2 k. s) ?$ `8 Q* 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。

! V+ X: c' _3 @) g5 r  R. Z7 _3 Z