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。


在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
7 A/ [/ }" u) ?1 X: b) a: `2 g
+ `6 T( `( B* s; M5 _7 u
+ _4 F* [6 s8 J& M  K' ~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。
3 A- r7 X2 n3 i' G. p' U9 C; }

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* g' g; v- l* e$ e5 A

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。
0 B) ]0 H0 u2 R. B5 _3 X& M
8 z2 P- p( Z5 h, E
, `' S% e, u. F& X* f官网： https://www.modsecurity.org/

! h4 p3 S; E/ X) {5 g$ g- t& Q  E
什么是OWASP CRS
9 K. n- `2 U" C5 T4 L7 ?; k! I$ @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。
, e# A) @8 O3 U& K- H  b/ x# Y
; G1 u! ^' \, [
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
5 d- v6 K; e! s4 a/ M! P+ T
8 L: ~" `3 r4 x# x2 E6 c
HTTP Protection(HTTP防御)
. z1 g1 y# A: F( c* r. \HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
" M- B3 ^0 b. [2 p

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
利用第三方IP名单。
2 S% }1 f* E. j
! Q# Y8 X- q! W8 ^4 @4 _
$ p7 \& L) T& }  o0 v; iHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
+ X1 Z* G7 v% ?5 g7 E: j防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
9 n/ i) o0 S' v6 V6 S- W7 S6 F
* G& e) z8 T- N: F: D
Common 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。

) U" k0 D; W% z/ P
Automation Detection(自动化检测)
3 O+ L& P7 ~, }5 X% T: _检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。
, h+ v# Q: p4 u7 o- V) j0 m. f

Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
: p+ t0 G& X& q5 `4 ]. n5 _检测通过Web应用程序上传的恶意文件。

- g- f6 m6 ~9 R2 g' ?
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。


3 e. o9 m2 \. STrojan Protection(木马防护)
. C9 X" R$ t/ ~0 i! t. E% j检测访问木马。

) i( S) l$ _& e3 D4 f/ t
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。
& H7 K1 L) Q. e/ Q

( \$ \9 O; w: R. b& HError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
, i' L% W$ m& N8 k检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
0 V6 ?: Q' e* V* t, l$ cd /root
" I' I+ u' |! V: U+ h- }0 S) b$ 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
# m/ ?7 B1 }0 k/ L. Y安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL
" c5 Z7 X, _  A, x
+ A. {9 v7 v6 K  o$ o
: s( I( ~$ Y' o1 I7 E$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian


9 N' a3 R. n" f7 i* }# p& F% J! e  I$ 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 h1 V& }& o" m+ f* c& z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。
+ f* \( ~0 R2 a- o

方法一：编译为Nginx静态模块
: S% l& f! F/ W- \9 e& x& k
) c; d; w- t3 f3 y$ k
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
: C; j6 P% s+ L, m$ }- j8 f6 w$ cd modsecurity-2.9.1/
6 Q$ J, L/ w* X  Y. u) D$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
% M/ `. ^  X5 I6 p3 |% B$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
1 \+ e9 T3 Q/ E% Y( C$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
( k9 U- R) w/ g3 o4 [& X方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
) Q9 [' m) j* o' Q& h4 @

7 }% G1 Q, y: N$ a$ y' Q3 y编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
1 t- E1 R4 b6 W0 \. _/ K$ cd /root
; k( s6 J) f, G$ |: c2 m$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
! _% j4 A6 c# t$ cd ModSecurity
3 A% h5 E: w, d! L5 Y$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
+ G1 H" D% \7 [1 U0 U. }$ git submodule update
) w7 @' J/ O: A4 y8 Y$ ./configure
$ make
$ make install
& s1 |1 J3 _- b+ x2 ~3 cLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


& W9 d- d5 l" {3 ^% Z* t( e$ ls /usr/local/modsecurity/lib
% A" o# L* Y9 p* H2 \; d+ l% }libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
) x. \4 a! [$ U% ~' [) s编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
% u$ k  L/ n0 }1 l/ ]1 s$ \- V

$ cd /root
+ g$ ?# f( e  |+ C$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
- h3 J; d4 ]. K3 |$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
+ j$ H+ m+ A6 Y1 S" i! H$ make && make install
& `  q  h& ?0 I. A3 t添加OWASP规则
+ N# k9 M$ B  U5 gModSecurity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。
3 n% H, O1 n- \! i4 Z$ @; e9 R
8 |% r. J. b! O& S& h: e! I
  ?0 \; o0 N& h& j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/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
; H$ Z9 V: \2 f0 i7 x1 L* @$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
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
6 E8 z5 m/ G* ]+ p, L* v$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
! o$ a) `/ ^  [; A$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
% |% L' i" P$ g8 B- d$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
3 W9 i: t( v& L: u, v' V: r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。


5 w5 x% Q) v4 u1 M8 Z; z启用ModSecurity模块和CRS规则
9 G# M* Q: f5 p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。
. e0 q7 T" V  q& f

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。


$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
6 w+ }+ j/ N# }9 \$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
% n8 U( ?2 I8 \" n% V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。
" ?: C0 E: y6 a; \. e0 L

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
' N9 b& r" ?" E. z  [/ aModSecurity中几个常用配置说明：
" W9 m4 ~6 }5 O9 g) L

3 ?7 q. Q+ a% H: m" L1.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。
6 C1 ]' |. f5 x, x5 k, s5 P3 f
+ }- d$ o* X8 g9 b7 [0 l3 O
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。
( H+ I4 i4 I& c& C9 d; u; 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。
& y' j. \) i% q2 q7 F" Q2 p" J

+ X! s8 a& Q3 f) k4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


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。
0 M5 L2 @0 M) l4 I) j6 _* X' u
; n/ d: Z# ^7 }+ o* p* D  \' ]
3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
0 a( ?- Z5 I' @# 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
$ w5 e! T% w2 N8 I5 ]$ 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
8 g6 ]6 s: B( |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
5 W9 f: W9 {1 [4 Y9 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

: k7 q3 r) }# l% c- Q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。


配置Nginx支持Modsecurity
: p- w2 c! Z7 d& k启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
! S6 V  c7 \6 A; o/ @2 h; Q( E2 e在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


2 [; w6 H( d2 T8 XModSecurityEnabled on;
* z* \# G3 X" t% n9 S' wModSecurityConfig modsec_includes.conf;
: K& x. T8 C" a8 G- ^7 W修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
# M; N5 r. ~) ^: L

6 b  Q3 Z7 }3 @" `$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

7 s* `, ]! G! N- Y& D1 V
server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
3 U( r5 a/ I& m5 m

  location / {
+ G! E1 H  ]7 \$ o9 ~! U3 @    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
, g! w1 M: F, c    root   html;
! j3 }/ m+ u; c% i; o: b    index  index.html index.htm;
0 X$ l9 t/ z' w9 ?4 l$ W  }
! h( h' I" f% d& v( n}
; Q* x6 V) K* r9 c' i0 [7 ?/ G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：


modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
/ B" _6 K& T. ]0 j& A- p修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
4 @& u  x1 E% t/ v; h
1 V* J# B$ n; [- R8 q2 s8 @# J$ ?
. o+ s8 a) u% T% J9 u$ X: E& h: @- l$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
3 k8 \/ N3 N0 F  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

! a% [/ x+ H  |# Z# c
  location / {

( s3 M; o( y" L3 h, X
3 d% X; \- M  \5 Q  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
2 b0 ~: _$ w1 p  index  index.html index.htm;
}
}
; ]0 V1 l+ p6 G! _' _& e7 K4 w$ }验证Nginx配置文件
/ D7 E8 m' z# n" b$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
3 `  Q1 ^% n) N# r- @) l4 ^5 `nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
( U; g) z; G4 Y& |7 Unginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
) G" D7 ^* `: ]0 P2 h( W启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

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。