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 B& l1 N0 i8 {2 d% t6 D8 g; g% h) ?

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

# b$ A) D+ X9 h- m+ c  y
) \+ ]7 O4 P  N; d. F; h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。


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。


/ y1 l* \% _: Y- B# gModSecurity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。


' [2 X& u' T" x' b, F! L4 v9 L3 M官网： https://www.modsecurity.org/

" q: d+ v+ E- c
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。
& V. p5 y+ G$ Y1 \: b9 z
; m: A, e7 ~' x/ H" ]5 K) W
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
$ L2 ^9 D. e% ^, |; p  h

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

: W" W8 f! V% g6 K4 s' b' z3 g
6 c2 Q1 O" I8 J/ [/ T8 c& B: FReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
, [" Y6 w0 f1 N- Y: j$ y+ L利用第三方IP名单。
, M  Z9 B: V6 N8 N$ J
" R) P, T! p8 W: Y
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
$ g7 p+ R9 M. i  N" D/ u防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
3 o. s4 j7 U0 u* _. b' n8 N

; y" N: l4 l& x/ L/ @. W/ g) m% tCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
' h' Q2 L8 V8 l5 @检测常见的Web应用程序的安全攻击。

+ h* P7 B, I3 \( m+ X* \/ |4 t
6 F% f' _. [/ eAutomation Detection(自动化检测)
# x& v' e5 C* Q/ z! f检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


/ d% P4 H1 Y% I: t6 q* FIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
! [7 O& v6 E& V9 g0 K/ a. {5 r检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
/ Z- R& ]; A' f' I- _4 V2 G$ k5 ^
# d3 R( u" v- X4 ?* X
) D  w/ L, v0 c  ]' P( `3 HTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
1 K4 c, j* H4 _5 }$ |8 s5 f" Y信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

+ o2 A' d$ W! Q4 j  z
! F# x" v; D3 C4 j. X9 Q/ b8 hTrojan Protection(木马防护)
. `; G2 C# I* h- h8 k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。
3 X. s' n7 a4 W; F5 Z2 ?, b% I

, e6 P4 h, k. j" ?, gError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
' }  D% a+ h6 c% {软件基础环境准备
& X' j5 C: u& c6 z2 T/ c3 e+ d下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
7 y7 |% ?9 p: L* L6 N$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
6 L* P$ p- o3 E) t7 O+ A安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
- L  S: f+ Z+ ~# E1 N
# ]$ U  q) s6 }; V* P' X
6 [8 K+ Y- V' b2 ]1 [( T/ c$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
, M. L3 k4 X% kUbuntu/Debian


$ 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
4 @" F) c# z. B' k' X4 ]6 uNginx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。
/ _$ L4 @% R0 I) }
) E- y6 Q7 F# H4 R$ C9 ^
方法一：编译为Nginx静态模块
1 y( v* M( M& F" E6 b

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
( a# x6 u% Y+ ~2 S1 t$ ./autogen.sh
2 m& `4 ^5 [8 H+ b  l  a2 ~) f$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ x/ T* Z" A3 b, I1 t$ C$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
% y0 B2 F, y' w5 [+ M$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
6 h9 ?; F6 |+ V方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

  d- ^6 c/ g& f
6 g7 O2 D7 ?0 H2 p2 N, @3 C编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
0 u: ]2 f1 K# m9 X- E5 J- ?% w$ cd /root
% w- f" s' S# b* Q; J$ c- _$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
. p) |, S3 v! j0 F2 G3 J8 X$ cd ModSecurity
& Q& Z( D) l- \$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
" b- ~8 k$ F5 r* b9 w$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
- u5 b# l2 c. g$ x$ make
3 H2 l5 u7 l; c7 j$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
3 J+ j% N. Z2 O0 X
0 O" {- Y; J* h0 U: ^$ c
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
, u+ N+ J) d' \) V$ r编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
6 Y. G$ d# O- Q# h2 @使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
0 I& B7 v$ a/ [% h/ e: G; p5 ^

$ cd /root
  D1 c' o+ \6 }4 Z$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
9 K2 U! l. {- a( J; s6 n$ a/ h9 M* {# p$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
( V. v5 K' B4 Y$ cd nginx-1.9.2
& }$ `% S. V2 b  u" T" X+ v$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
" s3 g4 M7 R# k+ e5 ]$ make
$ make && make install
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。

) e1 |7 u, [) d6 I% g0 ~! q
下载OWASP规则并生成配置文件
8 N& B% s( V& V( b$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
9 ^* K+ {6 ?2 f" Q, n% Q$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
$ g- }2 o: B  S7 L3 y$ [; v配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
( a+ t6 r" f3 Q& i% [/ G6 b( L! D

$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
2 \. P$ ~* ]0 t4 N" E. r3 q$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: E& T  B9 P; n, }) n$ 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
" Q8 `/ ?9 r( C! O6 F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。
" G& L# v+ G7 O+ o0 L0 d& Y
7 R1 U! |2 w( e5 w* L
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。
& i* A' K* c1 [: J+ Y
: `7 T, G, ^/ Q" G$ Y0 @
& h% l1 U+ a' w3 I3 i: T8 L. }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。

2 s, C% H$ z: p$ B0 J" a
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
* h* W; ]4 @3 r5 c$ Y% w( u* j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 V  h) f; L4 N$ d# R, C3 _% l$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
! r. U% b) h) B2 \# J& y: N( ^
, e% P6 r& q+ P, Y1 F
+ w' f- V- W- B% l" R% T1.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。

) j1 X7 H/ ^4 x* P8 i4 M" C
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.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。


4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
8 R: A+ d1 f" g: f* I* r8 U4 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。


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
$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
* }/ y$ g3 H8 v" @$ 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
4 i) ^) Q% j9 ?* C' j3 m1 u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

[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。

# R; p& @* J7 P9 s5 a7 B2 q
  r! ~+ _' v3 M7 Q& g配置Nginx支持Modsecurity
- q2 n* n- |1 P& w% M启用Modsecurity
* \; ^; Q- T- |* X/ W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：
5 R7 x3 ^  u9 p' M) h3 b' k

ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

7 O7 {/ T0 s) D$ Y5 r
( N3 Y7 F0 r& g7 N$ [4 K6 U& E- s$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
. X# k; l% V! _8 J, p' o- c  server_name  example.com;
) y1 s5 Z* e9 G! l$ c. D- O
: A( h  z# a  c7 }; X" W
  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
5 o& D3 n2 y5 K    root   html;
% m! {* U% T# z# W+ }    index  index.html index.htm;
  }
. \; I2 b* m, N* Q5 W}
) s# k3 V% k; W9 u使用动态模块加载的配置方法
! g+ [8 \3 x* T在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
( v0 j. [5 W" \! U
8 z0 b1 m- P; y5 f  L5 y+ c
modsecurity on;
9 ]$ F1 n1 _  e* Nmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

8 I6 _, ]# i4 `$ X( p/ ~
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
$ ^. h( j  q8 i# Y& H  c. j# h: x  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

0 E7 J! c% g, C* n
* J. U, ~/ H$ i. m$ c  location / {
2 b0 W5 [; h( l9 M8 O7 y& J( c
! P6 S; j  W3 c& J3 ?7 Q6 U3 R
  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
$ V; P" {% y, z  W# C2 ~nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
& S5 F" X. e, H% ~/ knginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
) l5 S3 l% J: \. B启动Nginx
+ O( M" n  d# e* N$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
9 E! A+ I' B+ r! D$ j
% P. x* Z' R9 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。

" F' h0 c5 X7 F0 \8 }