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。
/ |4 j. F( \% U0 y: S

% I3 d! k1 b, r; r$ I& @在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


& ?/ o  s7 x! |# 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。
- ?0 u8 W$ a/ [9 ~3 G

! p1 A% L: j) k2 D9 wModSecurity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。

* z& M; c5 o8 J' L( E( ^6 M
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。


1 p* a- b0 t  c9 ~8 E9 h  M/ _官网： https://www.modsecurity.org/


什么是OWASP CRS
4 X* a+ v2 H) {* G3 W2 zOWASP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 p( e. z9 F8 W' Z- r  ]
/ p0 S, o# x7 X& L
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


- M9 a6 F' z( F. f# O% `2 tHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
4 a& q3 k  h  f  e利用第三方IP名单。
0 x0 t0 S3 {: h5 B/ e

$ \0 L: y" r3 g6 S) ~9 e& D' YHTTP 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。
" [9 W1 t1 s: J  P& D4 i) P
- ?( w3 F5 Y! d, o1 I
( Q: O2 U' u1 KCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
检测常见的Web应用程序的安全攻击。
6 R. e  I5 a" k" a/ H- m
) M9 X# W* t) U. V2 O8 z
% w. J1 l/ J8 {9 Y' c# AAutomation 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。

5 r- o, ]# P2 O( n
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
% M1 @. ?9 B' s检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

* z1 c( m% ]) B2 D. y, S8 \9 D
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
' d9 a5 P0 R/ `8 ]/ T- T6 X& V: A

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。


( i/ u8 }+ E( s6 nIdentification 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。
& W# |' A2 N1 K* e+ [8 e! G
5 w2 I3 G2 V1 X& T2 `, \
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。
! v/ p+ g: b% G! G
# G/ ^; m) V: S0 w; U3 [
# M8 v7 m1 h6 a, c- ]安装ModSecurity
软件基础环境准备
0 s- K% z! B% @( I! Y. w下载对应软件包
$ 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
5 w0 X4 B( P& Y4 mCentos/RHEL

+ D0 A7 |1 g. ]& Q' n  G) d+ U3 N
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
* N+ ^1 C% s* |0 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
4 C- l* m& j, \  `7 |: @9 g+ `编译安装ModSecurity
$ Q' e2 h0 m' xNginx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。


4 k2 P% ?  G5 `4 j8 z方法一：编译为Nginx静态模块
+ j- |9 c% Y/ a& ^! p% A' l- s5 l

编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
& P  e! W) d8 n, }6 w8 I$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
+ |5 _* |) ~' V  W$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
- S. F- M9 d! W; B6 G- \- M$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
3 T6 Q+ S: Y* ^9 t! O2 K$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
: J8 H- X8 {# F' ?2 f$ g) o9 @3 w$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
2 i  _3 X4 I2 [. S# Q5 I) V$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
9 v3 u# v6 g: m7 u/ C方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
; u' B5 P3 |  H) x

# t0 h" K6 U1 J9 T( z编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
* \" @1 H+ g3 V$ O+ G- R$ cd /root
! p; R$ a4 C9 ^$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
# M, u: Z5 c5 r7 w7 u; O$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
4 k' y% Z4 c% W7 G7 {' i$ b5 |$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

% ]2 y. ]# g0 n  w& Q" z, q
$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
- i2 |* Z4 @( O3 h8 [# [编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
* V/ E7 d" K# r4 U4 m4 s1 n
1 n7 P; f* O1 a  X  C5 G
  L$ d  w+ o  }: d! O$ cd /root
' ]" o" l4 f$ ~; W0 E$ L$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ S& a( F) F6 x. S* Y$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
2 {$ J3 l" j/ Z4 l- N9 L" t$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
& O; L% L2 b' y0 u% G$ make && make install
1 N) p7 N5 ~( I$ f) 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。
( Z! ?+ O: _: g

1 q5 E- ~5 n3 q) ?. V. D, R下载OWASP规则并生成配置文件
4 f  R1 j" S0 T: S$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
/ Z( U- x7 ~3 a0 V. b5 [7 H0 i# @$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
! Z! R9 j/ [* ]5 S! o0 a8 s. `$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
5 o  v" c5 w4 j( H( z) b配置OWASP规则
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
2 h$ \* W1 _5 g$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
, q5 H1 W' k% Y. ?$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
+ E" _; W* L9 n$ E$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
! c; m) w3 I# u, x! |" @- X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 L1 M/ Q. q- S; S7 B
4 [& |: @& n4 ^6 u* M/ h
# W! C; _0 j& H启用ModSecurity模块和CRS规则
, d( X- c6 \6 D/ I  ^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。

+ C1 G4 o* s6 X- u0 C6 }' P
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。
7 q& G- e. H; r: v
) B9 J' @) o( e% }+ X7 _: }
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
; ^1 _; z9 k1 T& O( B$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
) T( s. l5 j9 z, S( i0 l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。
2 t# O  R9 A" X, R4 d1 p. a. M
4 |9 T2 z& k8 w0 ?5 M: c
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
( @0 s) O# r, ^' lSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：

6 L' [& J- D$ m5 Q- T9 ]5 L
, `' a1 ]$ `% |. E; Z( D# ]+ 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。


% w: Z# d, T# ^% \' ~: {; j! l2.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。
, X& Q& c4 ~' i! o$ K
& q6 U* I2 P' y7 O+ L) K: w) ^
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。
7 ]- j5 H/ e( I& G) m

' b8 d  T' w; @$ [2 m4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

4 V2 k3 \+ R9 g$ v* {& N: p- Y# u0 i; U
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。

2 N4 W, O5 @  z" l: Q, @$ E& `2 a& E
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
0 K8 i9 x8 Y8 F7 j( Y) m# 生成例外排除请求的配置文件
6 ~$ k1 W# v! j5 e1 |5 Y$ 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
8 @; w$ q7 M- v4 m: J. X. |% V$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
9 O8 k+ R' @- a4 D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。

- _$ {+ G6 v5 k  C0 U
/ t' u3 j0 B3 E( }$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
. }; z/ x# n( Z
4 ?2 Z  O) M. X- d" l! }$ `% a- 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

# L  C; \' \9 [& I+ z
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。

' u0 Y- x; z! ]# y- I" A+ I
. f8 G7 E9 q' `6 v- R配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
2 D1 Y' D# g* E8 C1 u使用静态模块加载的配置方法
: \) Y5 [7 D5 U6 s. n8 N在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


! z/ U) H& _7 v' ?; FModSecurityEnabled on;
6 g. N' R+ T1 ?* Y& u5 d* e# f3 H6 DModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

8 T$ B- ^- t. P# X) V7 W  Y
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
2 T' G( _# Y9 g) ^& Z( J; N

1 k/ ~+ M3 c  M' i5 i  u' s$ mserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;

& E; b( i3 x5 ~+ b0 b
  location / {
* l9 e; z. A. O    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
2 c  C! S, W' X% D0 y2 @. I: M7 ?% y    root   html;
    index  index.html index.htm;
6 {6 {9 `4 U' j) q  }
}
使用动态模块加载的配置方法
9 Y. z3 t, D$ y0 h5 f! E在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
$ V9 w4 m  U, v; [- I

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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
: a( @; j/ M: }
! Y4 _! |) u3 |. L( q
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

. o4 R4 m+ X& K, J# b+ y8 q4 j
  location / {
+ i" P9 D1 {0 o$ g# Q
( ~! N6 z# x) H0 H2 d* X
  modsecurity on;
/ m' g- \8 s) V' `9 `) X  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
; Y! _% A; l1 J6 p+ e! @  root   html;
1 Q2 f' O+ G0 F  index  index.html index.htm;
}
3 g: G$ r% M% S" D}
2 r) t4 B& y1 X6 @5 ~. {验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
+ o1 _- X1 S% Jnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
" o) X( d% E0 h* @2 Y启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

% i' \( l4 P0 h+ R4 V5 n

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。