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。


% ^  z  |& |3 q3 x/ P在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

9 R& b. r: R* p; b* N, I
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。
- p' g6 f4 d- y4 u) Q7 @+ r5 z
$ H) \% Z; _& a4 q/ W' N. I8 R
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。
$ l( q7 x8 _* }( A. ~
9 K( Z7 q3 Y! p7 L
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。

' Q6 v# @4 g5 a$ e* X: H
官网： https://www.modsecurity.org/
- ^9 W) Y' W4 O0 j# |  {- `
# w6 n) Q2 h9 H7 i0 q0 T6 H
6 P  Q, C+ A* |. L/ F什么是OWASP CRS
: Z6 ]! E. h6 u2 W- TOWASP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。
" P* U9 l5 @( r# b) S# G0 Q0 u

  b; u" P  Y9 l  N5 o3 \& ?ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
6 X2 [# ^# ^/ i& _# ^
' M6 q& T, }, i* N
) [1 ^2 ^+ G# |" z1 _3 n5 \$ cHTTP Protection(HTTP防御)
% c: z( a+ h+ \; [HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


% V- c8 `- F8 {& D3 O; zReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
6 _5 v$ W! }& M; T. o利用第三方IP名单。


+ g/ C+ S- K: HHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
$ o3 x* A) _, L+ K$ [1 N+ T! c1 K( F防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。


2 Q9 P5 g) v. ~- wCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
0 E0 }' V8 `$ H0 N# w- P6 ^2 `检测常见的Web应用程序的安全攻击。

9 c! W  P5 ]' m. @4 c# c' \
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。


0 e% k. o) A4 l  PIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
' @2 _7 M: ^  P( P- a& p" J7 C检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
/ ]2 Q8 V' I2 }! O: q- s; T
. [& d3 C% ~# Q+ R5 T; a; I
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
2 W) P) j% f' Y7 d

# I( i; o' e. r7 k9 g" ~1 n" }- lTrojan Protection(木马防护)
, e% R2 x% P& i: u" G* T# v检测访问木马。
9 w! B' N1 p+ ?3 e: r1 `% ~

; ~3 t8 z; @8 B8 C  q5 b4 dIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
& s5 m2 B9 o) I' A# m' O检测应用程序的错误配置警报。
8 a1 J+ x/ w5 s- g
; l6 v, b' W+ w
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

9 I0 }; G3 @* F; q0 X# k
安装ModSecurity
软件基础环境准备
8 n  |/ x% o2 T4 f下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
& q. \# g- |5 c$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
3 r+ y% u. L1 K' G  P$ Q  Z安装Nginx和ModSecurity依赖包
7 H- B$ S3 v) C# \4 l* l* XCentos/RHEL

7 h) r$ _3 U" D3 y* N
( e0 j( S0 t, x) e/ L  `$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
7 s; J6 ^2 i- n) N- ?) Q
3 R7 z3 T/ |5 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
编译安装ModSecurity
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。

6 t% b  x( _2 R- ?
9 O& {, O) Z( y2 o方法一：编译为Nginx静态模块
0 T. e3 r( ~  T

" F3 H( s4 Y. E  n( m/ q1 F编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
- ^" K# `" g, [9 p2 v* y$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
: _# ~3 m1 o: d3 Z编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
; z9 i6 c$ i# R) [8 ?) u$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
- m6 k8 g5 X) L$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
6 ~7 n) p  o* u- O1 e5 p# V$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
6 |; t! S# s" U+ |6 e( m
& [& ]3 g5 n/ }
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
- _' L- J- o, B$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
8 m# I2 U. h: D: A, j0 J  z7 k$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
- |& R, s. b% a5 C: ~. S$ make
0 l( H) `5 G) p1 E. s$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


( w+ J4 N6 R, b& B: M# f6 m/ i$ ls /usr/local/modsecurity/lib
7 [# e1 S. E9 j# b& Xlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
. |3 L; L! x: m& C& Y/ r编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
. j2 E5 |1 Q, n& I' ~( K使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

+ z7 j' u. C1 H! Y! X3 _& _3 P" K
& V  \+ Z+ _8 |: M" c) N! ^$ cd /root
# I# k) O, q% `) w. }$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ F7 T/ v( V* S# p4 ?1 Z$ e) ~$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
# o$ W2 b' [3 z$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
" ^1 b+ ~/ O/ ~  d+ l1 N$ make
/ K  }; F6 R/ l( V/ g% q$ make && make install
% [1 }" Q! p* s! V+ B6 \, o4 Q/ r  f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。
$ J: O$ G* c& B4 f, |7 D! k

3 H. H  P  K. s  O' I& _0 d下载OWASP规则并生成配置文件
8 a" r: M: a6 J: S8 m. i; C/ J  Y$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
6 M; i0 ^" c2 A, u$ `6 t; b$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
% ^$ b; o% e' n6 E% V$ 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
' t; Z* o9 n$ b9 @0 A
0 i4 i* g7 M6 U1 R2 K" ~7 K
  [3 H5 w' d, N% D0 _4 _$ N* e$ 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
4 O$ a1 w: g8 ?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。
. v1 f+ ]" a/ e- b! W2 |- x2 t
. ~" E% Y) W/ ^: Z
启用ModSecurity模块和CRS规则
3 D5 }( W# Q# B4 _8 r+ ^- N6 f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。
, ?% c1 S; x2 j7 R5 @; d4 y% I
: V: i" d  a6 M/ Y
3 I' i5 c5 y0 u# }5 D+ S: y5 x$ M$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
  v3 D+ t" h  [# @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。
9 a; J6 V7 S5 T& p

' S  F0 s3 B6 Z; a$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
* u: k/ e$ S' w$ qSecRuleEngine On
+ l- r( x; {- ~8 lModSecurity中几个常用配置说明：

: }3 c+ \: f" t( C* |6 ~
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。


: o0 S& J- {( ]9 O2 [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。
) ?) H8 ^4 Y# y& N) q1 x! o1 m6 b
6 E+ _5 E* U' N/ H3 Q5 s
1 P) K1 N) ]4 J  Y' e+ o3.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。
' l' @8 V5 v) `3 D+ X

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


  F( {7 @$ J5 v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
* H9 b9 _% L* A$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ O/ o: S/ P; l8 W# 生成例外排除请求的配置文件
2 n& l2 r5 m$ ?" \/ P- T; s! U6 M$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
; J  q: U3 P: x9 ]8 Y: u$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
2 C' o$ Q( w0 I( ^6 U$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
! D5 B7 s9 d/ H! F+ e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。
/ N# w: _7 t7 j$ G% C5 r; f
. _3 X' P; ], R8 ~7 Y% m8 f% |0 k
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

[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

3 Q% S! @+ _) t5 X2 i
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。
4 ~, v: @6 [( Q- j  m
: _+ l- q: w( p' ?& V
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
. \3 {- @1 }# h8 T  Q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：


ModSecurityEnabled on;
/ u: Y) ]* b" S2 H) l" x) GModSecurityConfig modsec_includes.conf;
* i. [, |, {% R7 |3 f5 D9 z/ [修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
) d, l6 g+ ^+ G+ _% p& i; H
8 @$ d$ a+ F; q6 t: g- l# j, p
' h( j, ]3 q5 N8 F% o7 o, J- k% R; H$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

: A4 i9 I, h( t4 J3 I/ _# m! s# ?
server {
  listen       80;
9 [+ Y- }! m3 b7 Y$ T3 c/ @  server_name  example.com;


  location / {
    ModSecurityEnabled on;
6 B1 ?; L! E' O  n5 B0 j    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
$ ]" x* G' |3 Y9 o: [4 e% u4 V    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
1 m3 Y8 M0 d% \5 J' \/ 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：


; e4 j: J# O" f  emodsecurity on;
5 C* [: ?( O' r6 wmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
: @& E9 |7 O- D! Y' ?2 G8 e

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
6 N9 U. t6 F" [$ _3 e2 o

0 z% \% d# \# M# `1 ^" L6 tserver {
# {  e# k# Q7 N: z& j% D. L  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
4 O3 s: d* l5 A
4 ]; l; r- [* q. T$ O9 V. w
  e" N. o$ G7 K5 h, d  location / {
( C9 Z; E# h1 H6 w0 j
! ^0 U( N: n. L8 m: {" k! X' m8 I- W
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
% C( q/ l# y/ `7 S9 ~0 ^5 b}
4 @3 ?$ V9 T* K4 d验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
: L! \# G" F; Z0 }nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
" Q/ \7 c4 `$ e! O$ p. M; L1 {nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
  C" e' L' M3 Q+ w启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" M$ }: _7 i1 B5 O- f7 g3 t6 q
! L& F  P5 N' @1 u3 M) @! I

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。

  t; q4 R+ R" d# N