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。
: A, i1 W( H$ n; r% [8 N  a
3 ?+ c0 T/ k0 u2 H0 P* G$ G  V
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
# w' A0 \  W% t) i5 k$ Y+ ^  J5 N- o7 V
1 i6 v7 H( |" x0 V4 m2 i% z
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。
. D, g* `7 _% O* l; ^4 s& a

1 o  O, X  M  J- e1 d6 |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。
4 X3 x. Z' ?: h( {) D" \
; ~' H# c2 N# b; r. R) F
3 ?3 E+ D1 [; O5 g( [( [7 v' SModSecurity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。
7 Y0 G5 x# j# d
0 y7 w! X7 a& ^# J
. R7 m, x5 P+ G/ y) ?, s( Y官网： https://www.modsecurity.org/

; ^" i  a5 B- h( N
什么是OWASP CRS
1 N" n, e+ b' C$ @% UOWASP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( k) z& h: o5 R

8 Z1 ?; ~* H. l/ a! k/ p' XModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
" G* n! A: v+ V' r

HTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
- h3 S% E5 X" y/ j8 H4 L

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。

" k3 s( _0 A- e* x$ U
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
) c( _! S8 [) c) }+ R防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

. @- d/ c7 i4 _! W" n
) k. B9 ~& c" oCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
9 j" [2 e2 |) l' m) ?检测常见的Web应用程序的安全攻击。

, i/ Y$ b0 x# j5 S# }3 l+ c0 L: g
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。


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。
1 d- s+ [2 }/ Z$ ^, g+ a8 g! H
$ m# W9 c5 `; B- R0 d
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
4 @& T/ a) j5 }2 S6 T. y7 E" s信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

% [8 [8 K. z" R
Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
$ w* }2 T) b4 U+ v

Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
( C: h+ K% K8 |9 }. n" l检测应用程序的错误配置警报。


Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

+ E2 V2 v8 u: ^% G0 W2 c+ K
" J1 b) q0 m7 d6 h$ n3 l安装ModSecurity
3 p3 z- z5 O: e: j  I软件基础环境准备
( A  H( N7 C7 q6 C8 S" M% a$ i) w下载对应软件包
3 n! z0 u, ~& ?+ x, ~( ?* \0 \$ cd /root
- e1 k( q$ S+ s$ 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
Centos/RHEL
! R- \; R+ y- t4 b5 W' g: ~
$ v4 v% L/ h+ T! C5 e3 A
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
% b- V# R  q0 W5 b! _' iUbuntu/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
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。

9 r2 n7 S, ~5 W) m% e9 T
' Z* n2 H# h& _方法一：编译为Nginx静态模块

3 R. W" p  m' Y1 `9 Z
8 M: J& x9 H3 h4 l7 F" ?编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
( N% M7 M8 i0 ]$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
4 e. S  u; |$ l" H( r" O$ make
; z) x: v1 }! ?4 i9 A3 R编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
+ q# b5 S( S$ `( M6 o: H$ 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


6 |1 o5 G9 m( ^' O* E1 m编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
" m7 x8 l- Z! o' w5 T# b$ cd /root
/ P! k- z6 H5 R0 g  U$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
' q! G$ l( C% z. \! ?  D$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
1 r' ~0 B* L6 Y- R( K; s& J+ S+ ~$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ T- l) _5 `' h8 @2 @4 z( g$ ./configure
$ make
8 G: L3 Y% g9 A0 X' z' ]$ make install
. [9 ], q; S% R% X2 NLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


6 o) q% a1 Y6 E1 N, \$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
! o7 m  a2 {+ v' R使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


& Y) B0 Q% }9 ~- N; i) D4 v" E$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
6 R' Z0 z) H6 n+ l, s$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ w7 I# L# [% }$ cd nginx-1.9.2
  R, M% y% A. m$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
& s: o7 X! N+ `* l* d5 w2 f$ make
6 e" P! E/ T) J* ]1 ]5 B$ make && make install
- \, W$ |& E) A4 S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。
& N0 Y/ ^8 ~6 ?. B! x+ \

下载OWASP规则并生成配置文件
* S$ O  A: H+ `1 K' M1 w" N  @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
+ }+ ?5 ^- s1 m7 H" i& t$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
9 Q. b; z& t7 E$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
; L0 E& {  U6 O* C! [配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件

4 M5 E0 f  v. f9 I- j6 \; o. u
& F9 j. b8 P7 w3 Y$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
! r1 u- w; a6 x( j2 l. T$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
( j5 _& l% I2 r$ _: I$ 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
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。

  G2 `8 t- ]7 l
+ ?% B/ O  O, `- G) N7 z& Q2 t) k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。
2 e% o. e+ x6 p
/ w' _; X1 Z" p" v/ |5 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。

( V# ~4 L4 J0 s0 _9 w6 r0 e5 m) S
$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
) z4 D! K! K% f$ S5 C. a$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
3 O# u2 y% \) q1 ]/ B. 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。
/ P+ J3 S$ P3 e, [) j6 P2 U
+ R8 q5 I' n4 q5 A, C& e
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
7 o% A4 u; M; |4 Y6 p6 O2 \
4 t) O% c7 q& C% o5 _" Q) s9 g2 \
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。

9 T9 s$ J8 R% C  n
) h7 A- \4 p7 W2.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。
, R: p, p- \" ]+ h! `$ h# ~
# G. T* n* P5 O) H. r" K
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。

5 U- p1 f5 Y  g' v+ w1 E
8 F( }  Z! ~- u) }1 ^: E: S4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
. j) [) c2 U. v& d: i2 }9 ~% w. O
' _" k; n4 v1 ^( Q, V, Y5 b  {
; ]% {% E: `! b: \  V* w7 h; l: @/ o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。
/ ~. e/ h9 n  n( T( F* {8 e
- q! m6 Y0 v8 E: l$ k& m! O; N
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
4 G) ^6 E7 h& Y/ |) o% Z" v# A$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
% ^8 L; ]7 t' z8 @& U, f/ O* T$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
+ ?1 e' w* l; |4 Y, a; Q4 _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。

+ r2 m6 H2 \6 `- Z# |
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

+ t4 A0 _) L- r& v( \5 q- f1 I

[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

/ t/ o4 s$ a  e' P: W8 J
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。
- P; t# `7 L/ E5 G$ _9 Q

4 D: c2 w# N5 ~( P5 p3 W( d, h配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
. O  I3 I0 X  P) G# }在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
& G1 P, ]! a( L
' `$ }+ S- e) R
ModSecurityEnabled on;
& K8 L3 I4 q5 K# P- M) J7 jModSecurityConfig modsec_includes.conf;
% |; t& l7 M, ]% L修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

+ `0 L  b) Q! C% K, E
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

. z+ h: q: f  T/ ?- e
server {
6 _& J8 n1 [7 |% |  listen       80;
8 D) f* G' @4 i  ~" J6 _  server_name  example.com;


  location / {
4 S6 [/ C: `  Y1 b    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
9 w' {+ k$ H& T) @# a* X3 B3 T    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
# ?" e) w$ q. |) _使用动态模块加载的配置方法
% H; n  ?1 {; i4 t) j4 ]在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

' s7 Y6 ^2 S- c! c( i; P' W
modsecurity on;
9 x# G! e/ H# i" _; v! f# Rmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
5 a) e6 a1 A2 o5 P修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


+ G( e5 X2 v8 ?; o# o3 w$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

2 e4 h7 R; {" |
+ p: ^8 t6 S/ D6 ^) Z- ?4 qserver {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
" l! k: }' _9 X: I" i  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
5 ]+ p5 R3 X$ C  ~1 ]5 Y0 v

* l4 A* X4 P  n0 g3 d+ e/ j  location / {
9 c" z2 s. |* M. r$ F# g
9 {$ t  A9 @! q6 V
  modsecurity on;
. V# \5 p; c! A6 _; N5 K* P  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
8 p+ H  b2 i5 g  d  E# P: u  root   html;
" L# O1 x, F& M. ^3 D" E5 m8 T3 W  index  index.html index.htm;
- A: O  W0 l- x+ u) h}
9 q6 y* I0 V9 R% V1 }4 w) Q}
& N' }! N0 ]3 }% v9 J4 q验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
% U8 _. {! t7 ^7 U- n" S- b- Dnginx: 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

; [2 E; |  g5 e8 Y& \0 j

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。