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。
5 y7 [6 v9 R2 _8 }: s. J# {2 _

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

  K9 H; o3 w9 Q
/ s" [0 A) G% v3 Z) g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。
) Y! v1 i# S2 L! W3 q

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。
) O4 @9 s- ^0 u6 j: ]- \9 \
2 L. l  {- I' I! p4 f% m; k
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。
9 N, K/ j/ m' O
6 U0 C, A( j9 u9 ~( W( j" C/ Q. x
官网： https://www.modsecurity.org/
  I. J! f( M% [3 W( h
! B6 p7 K) b; `6 U5 D1 {: v8 E3 b
什么是OWASP CRS
, h8 k9 u  h9 E8 D$ [0 A- W6 I- T% R: IOWASP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。
( D+ v3 |' H8 X* ?# `3 W5 E# K& U
; ]  u3 Y0 h5 D  {5 z7 A* R
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
! T, n) v$ t8 J

+ A; @+ I+ O+ s- ^# i/ b+ M" VHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

& N1 h$ T/ U; j3 Q. k4 I2 Z
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。


! `) W0 X* i4 y& THTTP 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。
& h: S! U9 Z% z* s

. B0 f2 @8 G. [' g, Y3 j  vCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
% u! E; K, X$ d6 w! s* V1 |, S检测常见的Web应用程序的安全攻击。
; O: _+ X, _' R, b

! \- \5 D7 J( V1 UAutomation 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。
' h  ]# n7 K2 N! {
# J0 c- A- F; z  x, q" }0 b
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。
  ~2 d7 @$ B0 s/ F0 d( L  e- `" U' P
! N" S/ B+ H/ E/ u
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
& ~6 ^5 J  f+ P- C% k/ D1 R信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
4 R( c7 c; C& x2 n

Trojan Protection(木马防护)
) n" X6 e8 l7 d1 X: X8 j检测访问木马。


Identification 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。


& p. z# l' `, e, K# P! jError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
) c: b: N7 U; ?3 r; y检测伪装服务器发送错误消息。


& X/ r  m- n0 h* P$ d' g安装ModSecurity
  a& Q8 P, l- ?% C! a& w软件基础环境准备
8 a# \- F4 c" L/ H6 o下载对应软件包
  Y' i2 W/ r& Q; d2 |$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
1 ?% @2 P$ U* l8 m' F8 P5 BCentos/RHEL

; B" y' c: z/ T) c
) J& }0 I8 m5 t7 K. P. f5 }& d$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
* K6 K+ W, z/ l% F+ o
! [0 q* x9 `5 `( v. K( |7 T
$ 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
+ q+ G# |' b8 {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。

2 T1 r( H& \! F( {; @
方法一：编译为Nginx静态模块


: i8 i4 @. S. c9 q6 F$ P' \编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
( h8 ~$ ]& v% L- j& U: Q. i. k0 [$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
/ s4 s8 ]1 ^5 w+ E$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
5 J+ D* W8 S5 Z7 ]* u$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
( D/ C7 i* h% L% t$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
/ [/ K9 _$ W6 I$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
# O, i, J/ X4 i$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
- Y( R0 }* J4 p! G* D
) Y1 G) I/ |" j
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
- R$ F5 V6 o3 z4 d. B$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
: X) b6 P" A8 U$ J" H3 @$ y$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
  \+ E) z: K! X5 L: E& x$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
8 J7 C7 }% u+ [' U

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
3 \5 \! Z& H1 `0 X  r+ tlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
( `4 |3 G5 T. M7 b编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
: n+ H. \$ L  [使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
$ W$ n: m3 g0 D

$ cd /root
* i) E" ?$ q, ^$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
6 P( F4 b$ \( D/ [* u7 X$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ z' S% U! ]$ b0 s& P  Q$ make
$ make && make install
: m+ g9 @+ Z) a$ Q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。
# I8 }5 v* p6 d& f  P. P3 p& K# D
- `- h9 a/ f  Q8 q+ Q2 X' K$ g& d
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/
9 w" o2 a! S9 a; r" `8 n$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) v; r+ c/ T7 r( K% r$ l6 E' V4 k$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
1 h  r9 L, f- g' q$ t' t配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件


/ ~! [0 a# J( y3 C7 v$ 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
0 A0 [! s$ U, O2 l) h+ v$ 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。


. Q1 }4 K, Q" b* B( 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。

, f$ b6 s* z$ @
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。
& m9 f+ a/ |9 |2 j! |
3 }% L6 _1 o" b3 m; m7 j
5 g$ G: [6 V$ n& ~2 }' Y$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
1 |( P, |$ ?2 b2 u( @$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ 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。


& Z7 F* b, m0 u$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
7 x( a" M2 Y7 D2 U" L# iSecRuleEngine On
" K8 s- o: y2 N3 A; C6 u; cModSecurity中几个常用配置说明：
. r& w& u8 C1 M* N2 {

1 v) w* h; L, U1.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。
0 p3 I( P$ o" n( I/ T) z

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。
3 c, p( C0 |+ y% s4 H1 H0 P2 b
- Q+ i; w8 F$ I
( \4 C. z* C/ F; `3 {0 ?* 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。

+ \# W* o2 g2 n. v, 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。
, A) \" U6 e! F: |: }
, g- L8 v+ h5 q' K" v0 X
/ Q0 e4 y' S( U+ T% V6 l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% ~0 @- k/ G' }3 Z
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
; c, Y* u2 K: U& k2 C+ f' M2 T$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
# e* t" ]8 }- e9 h9 m# q8 t6 Y; j$ 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。

: |* Y( p/ u  e) ?% \" l9 S% f
! Z3 j- A& v/ P$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
/ M4 P2 b4 L: C+ a8 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

" w6 h1 o6 a) U0 k
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。


; v2 q  ~$ c: d1 z. y7 I配置Nginx支持Modsecurity
& B6 d/ m2 l  I5 Q% K) d% ?启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
, O6 o$ j6 ]4 n# ]& j3 \$ q在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


4 A* A  s- h9 ~* bModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
2 ~: \% u9 |+ h( J' A
  X/ {  s% E, e" P) |5 V' z8 l# {3 e
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
9 P9 L3 O3 b* R, ^8 O4 H# A0 C6 g2 Z
# U7 {4 z, ?; t
server {
- |* O: Z# Y2 G  listen       80;
  server_name  example.com;
7 e: D( ]$ q) w  E; [9 T9 V# j
- W3 k0 v1 R8 H7 B- y
6 d3 w" I: U4 D  location / {
! K: y8 B4 p; l    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
$ g% N& s+ |- [    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
" P& `/ H/ E0 _+ U, D" p# M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：

/ x/ ^. _! b! q0 U, D7 C
modsecurity on;
$ c( b9 L1 k$ M. ]. cmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
7 C+ ^# N; Z& x' {

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ D$ _4 L: z2 |& Q5 ]

$ S% j1 \2 s9 O& Z, m0 Vserver {
9 l: E* V/ S. j% ^; H  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

8 b; s/ \& S. {+ p' F1 z3 F, m
  location / {
* R  t3 r  s; j: w% W. N- W
% W; [/ S; V. L+ t
4 x+ U9 c# ]/ f" E1 ^: D; _  modsecurity on;
' l9 ^4 N" g! J1 P  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
9 w1 l4 ?+ i; p" V$ H3 y, C  index  index.html index.htm;
}
% S/ k: j5 M+ \& y$ K}
: F: R5 E* R" B验证Nginx配置文件
# z$ D, l& E$ Z3 U% K1 c% b9 G  k! ~$ /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
  P$ p$ e& i3 ]  X$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

8 h1 I& C9 p" m, H" O

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。