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。
9 j' x' a+ o* r& X& O
7 l8 M' m) f# @
2 S7 r6 N$ Q  _' [7 Z在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
! F, l0 }+ H6 i2 s0 i/ u1 x

) f3 @/ B' n- G# R; f1 L' E什么是ModSecurity
& D0 K, j9 F. j& q$ LModSecurity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。


$ J1 a& o/ N* d: X& lModSecurity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。


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。

  b* z0 f; ?  E8 @5 k8 \2 y7 B# p' `
官网： https://www.modsecurity.org/


8 M/ _  |+ ]/ t* K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。
5 s& ]2 F% w& x, r& n
$ U  a7 x7 \& }6 F; e4 q9 {5 t
, ]' V4 p& {6 X9 I; v8 MModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
4 ?* c7 a, ]1 |0 E4 G
, [2 c" j8 R1 `. ?/ J. }
" X, y0 M( N' O& S  ?HTTP Protection(HTTP防御)
( P& ^4 s# `! F- IHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
% q* {1 F* V4 N* Z  z: \
, u8 D' t% K. @# V
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
* z2 i+ T! o' g; y( |# r利用第三方IP名单。


# [' G6 r' }" L! j  M8 _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)
% F0 H* g6 G) e5 V% x7 D检测常见的Web应用程序的安全攻击。

" l( ?: }9 T' I/ f. m
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。


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。

) [% v; a, E- s0 F1 m& f% o
9 {5 g/ H- |; c4 T1 a, M+ |: U+ ATracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
3 L( r9 Q" U& K9 z  y+ l, B3 o信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

' {7 L! c1 I0 |/ ^
. Q: E& d6 o# v5 U7 P, SIdentification 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。
: m5 D% \/ T/ u% j

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
: J$ ~( D$ R, i' O5 f9 H, o% _

安装ModSecurity
软件基础环境准备
' A" Q0 R. `/ D. J1 ?' O下载对应软件包
$ C. z* ]! g. g6 t( k" y$ cd /root
5 S6 K' q# u3 Q$ 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
9 Q; z% i' M$ m安装Nginx和ModSecurity依赖包
! A8 ?1 X  F7 ^0 H' X& K0 ZCentos/RHEL

' W0 M5 [9 k- I0 ^, ~& r; p3 d% p
" {  {) Q: Z( z8 D0 V( n$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
& r- a$ B  I" t0 a, J4 a) d; M4 rUbuntu/Debian
3 ]3 A6 c: u" i! y5 K% N/ o- u9 z

$ 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
! a7 ]8 P7 K/ |, i8 F; f9 SNginx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。

1 ?5 O( M; O9 X$ H% x9 Y
' U. g- h( a' q/ N. r( j方法一：编译为Nginx静态模块
: E- I/ Y) M' _0 a' z! u1 K

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
) b( S. n- Q7 i  s# a1 A) ]6 o. ]$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
( a4 M7 B+ b% r! q- Y. {  ]; {$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
1 ?+ i4 @) T7 i  m编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
1 w5 Z9 L5 H- d0 ^$ a0 s- P' T$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
* [' s# n# q" \9 e8 ]: J# ?5 }$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
; |2 n" e' t. m' i0 ^  q( x# o+ C' Y方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
4 n7 `( ~1 ~9 x% j
2 F. @; h- P" M- ~
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
. r5 O, O! Q5 }0 D" Z9 ~: I$ cd ModSecurity
% I" \* t- [! a! \% D; n. f+ C' F0 K$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
( _- }. W4 ~' u4 y: A) e; e* E; a$ sh build.sh
+ m' r8 A+ T) r0 {' ~$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
" `8 d' J7 O  c! x' Z

  i" S" M  V2 e4 w$ 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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
( |. ]: j* i+ q3 u0 m

* x; `  c, p- t9 E  P$ 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
" I$ f  F9 Q. u! I0 a+ _$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
, k- q+ ^( \$ G" V8 g$ make
* t  t& v0 {! k2 `$ make && make install
3 y8 G0 f) V& @( y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。


下载OWASP规则并生成配置文件
! G) ~. y+ w+ ?  x  g$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
; k+ c, @) p; t2 y5 J& c$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
; k3 `& z+ D% v1 c$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

& N: u% L  \% @) F! ]
$ 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
& L' F% I) m6 z2 [4 _$ 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
3 w9 z* g5 B) A! \0 s3 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。
8 a+ r7 E) j- F. \5 o
$ ]& r/ p6 I' V. R4 g7 x9 l+ d
& ]! d: F5 z6 B- E% [2 i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。
5 o1 D/ [. g& L' C$ l
3 W) d; H" Q! S+ J5 }
1 t, P0 j% [8 W" Smodsecurity.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。


; k$ X* x6 O( V& o5 B$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ k$ y9 j! ~5 K$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
  A& N4 J8 {4 j' F9 I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。
0 E! d; m6 T# u: ]
. H, s4 U$ \6 @: L
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：


" N. v! i+ ~$ e; ~# c1 ]5 ?6 o1.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。

6 }9 \: c" B% b0 i# f( C8 Y
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。


1 h3 S& V6 n! p9 H6 A3.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。
0 t7 a4 E" |5 N  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。

( B* z; d* Z3 L1 q0 u! B
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。

$ H. R, I2 L5 _1 x, H
* L, e+ T, f) a' K& u7 L" j3.x版本CRS
: ], c/ s! s$ A1 |$ v2 g/ n$ 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
+ n  |8 l: u1 I4 `$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
/ v+ ~, J  W" d% a+ G4 H' A$ 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。

: k6 s3 V$ Z, j
/ y" w/ z3 w8 u5 J) x$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
8 b2 r- i0 P2 m2 ?( z
: O6 _: c/ ]2 e: t  l. L( y

[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

+ m& Y1 q7 P0 r; f9 |/ U( t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。
2 Q7 J' E, a9 G. u) f$ ^# O$ h

配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
! N9 R' u2 L8 T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：


6 K: x3 M3 q+ JModSecurityEnabled on;
$ I5 K& {& N. M2 F4 fModSecurityConfig 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
/ r2 y2 M2 L1 i% Z# |5 f

& s/ s( @# v0 D4 `. C  u. lserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;


# H  j- R; Q( ?* D  location / {
    ModSecurityEnabled on;
: v/ U: Q7 o+ G! Y3 g1 D    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
) u4 y. B7 t4 i/ k/ f8 B    index  index.html index.htm;
+ Q- ?3 N& m3 N6 Z  }
1 X- B/ c6 k) d/ M9 _# D4 ]% @}
, t" s- u4 m1 c( e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：


1 w1 S+ d( |4 f* Hmodsecurity on;
1 t. ^! m- M; Z' }7 ]modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# p# r- N- h- a( Y
7 v0 G, U/ s$ K7 a9 L. A( F
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


9 O% c- ]7 \3 h! ]server {
  listen  80;
2 Q: B4 Z8 e! b: |* {2 R  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


: u. a* z1 O/ I  location / {
- s+ Y% e) L# M3 M  r% n
$ O1 ~6 y) r7 S/ j4 @- O/ n
$ T1 E/ w' h- _, a7 A  modsecurity on;
" f- R* ^( V# b) z& g8 Y  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
' J7 p5 c% p3 I8 m  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
! E3 }  y/ V, [0 }( o% ?" Z验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: 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
2 R8 ^. n# ]# f! D- a$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
7 C$ [4 F; x; r1 A  o5 N- u

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。

! ^8 c$ D" S3 P! N