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。
: O% `0 }+ A8 U9 z/ u

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
! H, W7 W1 s0 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。
2 b1 K& I+ u6 M

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。
1 g1 W4 m  }3 J" P2 S( O/ g$ P4 g

9 _- f3 r" A( E: e$ XModSecurity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。
  d8 T" G8 K6 j) N

官网： https://www.modsecurity.org/

% O  a/ x$ b9 n( C3 O9 e
什么是OWASP CRS
! K: b/ ~; {' A: b" b/ l3 ~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 |5 V. d: X- ~
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
* g$ M% ^7 L$ Z8 b0 W9 k" s; }  R

HTTP Protection(HTTP防御)
3 ?/ ]3 L. p9 N. ~! WHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


8 F0 H/ ^  q* l* J! @( \Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

  l0 I0 Y( j! ?' y8 i9 Y7 g# _
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。
+ w, L6 |" T* c8 x

Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
$ j7 A/ T2 v* j5 f4 n8 G检测常见的Web应用程序的安全攻击。


4 u: J( W/ `. m7 T1 R% q7 RAutomation Detection(自动化检测)
# h, W8 i' q- n5 C; K! x检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

7 x  X7 }$ o7 J( x
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。
6 ]6 _# H& L1 q8 q4 l' K3 B
# f$ A* K8 ~' e# [
: K$ O3 j' J+ ^7 STracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
0 K! v$ C, n& S
0 x; y- B$ Y9 V' k0 {2 }) z! ~
Trojan Protection(木马防护)
% B; k: }, B8 R1 B# c4 E  Q检测访问木马。

) Z" M/ Q! n3 m" X1 n
4 G" w/ u1 R# {: AIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
/ r$ b% O- q5 P  ^$ ?- x4 l6 |- F& C检测应用程序的错误配置警报。
9 ~9 s* \, h' V: N4 t

4 O4 |* X0 N0 S, IError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
5 J6 m' X4 i: Y, A) c% J$ J检测伪装服务器发送错误消息。
3 S4 y& ~$ u/ m8 b
; T/ J5 d/ `( ]! i. a
安装ModSecurity
5 k$ c0 q# k+ i6 X- p软件基础环境准备
: s, {' Y) c2 Q! W9 }下载对应软件包
4 T) H7 Y& I: w" M0 y$ cd /root
$ 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 g1 O& y( c# q安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
' Q& G+ d8 p3 G) v! [+ F

6 W& J9 [" ?/ h& @( F$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


, h, b) m" _/ O) ~$ 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
: O; o  w# f  [2 n+ E' s& F* @( r编译安装ModSecurity
  X9 r& K/ G* ?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。
7 P8 Z% c, r+ }
/ U+ P8 `8 I# w5 t, G( \0 {
+ _8 M2 u' P2 i0 c方法一：编译为Nginx静态模块


- t& X8 b' [9 @! j编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
' z9 k5 C, d5 A2 p& \$ cd modsecurity-2.9.1/
$ W7 r: V- f) H$ ./autogen.sh
# V1 c& t" F" Q+ }4 X$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
( k2 u: V2 B1 N* n9 f. Y8 X6 T3 Y$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./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
. p, e2 V: p! P' w! `# B3 {
; i$ ]* D- O& ]- V& x: k3 N+ a
; H0 [6 E5 p( i9 l编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
( L1 l7 `7 e0 X3 V# _$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
2 D: d- O2 E7 T( ]$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
' {/ r7 }! `- \- v# g# Z5 \$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
, z: r, @- p3 b$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

- x! f7 i2 W* o5 X
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
- O( i" B/ j& }/ x! {2 G, J; o0 Z编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
$ x. d+ T2 y- Y* F  y使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


. P( ^0 [" c2 G7 E$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
6 O5 F6 j; I& u) i% O$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
8 M  t' h1 f% j  G" X* ?: G$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
8 K! Y9 y8 f) \0 `% }& |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 n8 Y6 x* F; p4 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/
+ n  Q7 _" s8 N6 `! k! e$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
2 X* e, R4 j- Q  B& a5 C/ n1 x5 i$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
& _& ?1 z# P! v& S- @编辑crs-setup.conf文件


$ 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
: l4 _' T1 p, M$ U6 K! l% }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。

' N( L3 R! g1 k, C: u6 K- H& r
* g2 u$ }3 _# v' M) P; O; K/ w- H. h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。

* p* R) W! Z) @" y
8 v6 Z4 T0 ^5 l) b) g. dmodsecurity.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。
$ f: r2 y( k' R3 D$ o

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
% q, A$ H- y. z7 [% f$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
5 m; [3 a' G6 }, C* [$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
2 n; R2 \  i7 x  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。

7 Z/ p7 |5 H& [$ i
( L2 O0 q5 O# l6 I$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
' T* T9 \* I5 E# ~ModSecurity中几个常用配置说明：
# `: W1 `8 \2 ^$ L2 Q+ K
- C( z# e- P/ z0 [
  ^2 A/ B+ |- B# }+ W1.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。

. J! g' K$ |% U  s7 Y+ [3 g! o
+ r9 P6 ?# E3 B8 \0 G2.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。

. j7 P' X% h% a6 n0 S
9 M, i/ ]% Y! r2 ~* C3.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。

: Q5 n; Z+ `- 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。
( V2 C# i) o$ w6 t( k- f+ g" q0 }

- C" [) _% H0 `8 t* X5 X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。
- ]; Z) z5 v' U

3.x版本CRS
3 r& [  g: t% Y$ k% u3 R$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# P4 |: [# Q/ }# d) Y# 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
- F- p: P) y& y- x$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
; C- K6 x6 h  |; u+ ~" I: q, X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。

9 T7 W2 l' _3 h/ q
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

8 {+ y. [/ H3 h, \

[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。


配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
6 B6 l9 g7 f; B/ z* C! x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 l6 y+ w: e. `- _
! v6 G# b1 F& ?6 WModSecurityEnabled on;
" f& B6 J. c9 n) ~8 M, MModSecurityConfig modsec_includes.conf;
7 |: V5 t8 F2 `' }; A: J+ `* v1 h修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
6 A9 J6 r& c8 s8 A& b, ?

" @( X- {1 a. v8 f' l$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
- f$ |/ B$ |9 C

server {
; G5 V( s1 Z. b6 N4 y  listen       80;
  server_name  example.com;
7 q5 H8 V7 I0 @# N: Y2 O
9 w8 T: U) P4 ~5 M% m/ F7 r4 G% g
  location / {
) L$ T9 L: P4 v    ModSecurityEnabled on;
( p3 S. L- W/ O" }; L7 C3 W    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
: t. k" ]  M- s9 {    root   html;
6 w9 y! |- s; Z" A    index  index.html index.htm;
  }
}
3 Y7 Z$ R, |& f3 K使用动态模块加载的配置方法
. w4 q1 y/ `' M. z+ X在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
$ n1 [: {% I  _2 q6 t/ X
5 C# b$ H( @$ \6 J! U8 b+ [4 ^8 d
modsecurity 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。
/ h" G, R* _8 M6 N$ z
, Q+ A3 _$ R+ b0 o1 ]% V
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


* w6 c2 _' o7 i6 b1 H4 Lserver {
" s/ D4 V' I- u4 Y  listen  80;
0 \7 m( g! h* F% y3 s( X" w# h0 V  server_name localhost mike.hi-linux.com;
' ~) A- W4 \0 p& f' {  f1 T9 B  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
0 P8 h% B: b3 M
7 ]) g+ w  \% X% @( g$ }1 W: x
2 |- n. [, C5 a4 M  location / {

) s7 O9 @! k; @7 \# U
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
2 j/ v% Z- \  w  root   html;
9 T% V; ?* a! x% _8 ]- |  index  index.html index.htm;
; C2 T3 o8 ?, a, E6 I4 M) I' ~6 l}
0 k- I2 j) R  i) I, Z4 c% t1 E}
% f8 i8 l. b6 G  p验证Nginx配置文件
1 @* y: \3 P2 H$ /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
$ /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。