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。
. Z/ Q, @+ L! v* `, m% L4 X  \; Z/ V
$ L* Y+ E) I& }) e, }0 G
4 \$ Z/ r$ C9 a& ~) W* c在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
4 d9 j! [! V+ C- {

+ \. y; y" T1 F  {% r什么是ModSecurity
; X- N; D& s5 nModSecurity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。
+ g  W/ o0 c+ y

9 ?7 E' |! o* M" t, }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。
, \+ U: G. w% P

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。


  X$ B$ R/ }7 |5 s. W官网： https://www.modsecurity.org/
5 v( ]% m6 p+ L/ T3 L0 x& k

+ T3 v1 n" w- I7 M5 R! P& o2 f  i什么是OWASP CRS
- u8 J& ?* x' W) f7 jOWASP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。


ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


# t, F/ s+ G, ~* ~* O4 n0 k" UHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


# Z, _! u# K2 i2 ^2 I) c, _( ]Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
% m% B; k5 n1 X3 _: z% ~利用第三方IP名单。


- U3 B: E, ^3 q$ a# J5 ]' sHTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
- I6 S8 S3 g  S) n# M6 ]防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
3 A7 F* t9 k1 f' O, j5 {: \* _

) G  o/ l5 F; h6 W9 m7 S, @  ACommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
, C$ D7 K* Q2 R检测常见的Web应用程序的安全攻击。
8 J( v; G( o% |8 V& D
/ r# @2 D/ H( _7 F: T& y* Q: J4 F
8 L2 B$ S! ^6 xAutomation 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。
+ S1 c! q+ Z4 ~  Z/ O1 a
; k9 @* C0 D5 w' Y  v) Z) Y' h
Integration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
) v( _- Q. J7 J! @% y* U! W6 C检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
+ a" O* @6 L. L; w6 G, O) T

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

4 e( ?. [2 S  \% R6 s
, n# k* e% D/ @+ BTrojan Protection(木马防护)
' S$ k5 T1 p! Z2 Y; t8 ^" \检测访问木马。


3 N: m* A: K/ s& m) |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。
9 J' D" N6 k6 d0 H( i7 r
; y) |4 ]; @2 E; @2 {3 A: x/ o
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
7 L; R# y: J+ h2 h' U4 e' F检测伪装服务器发送错误消息。


9 D+ \- |0 X- j+ P6 F& |安装ModSecurity
软件基础环境准备
: W9 D' f# r& Z下载对应软件包
# \3 A: x+ E) q1 w+ E% C  s# X$ U$ 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
Centos/RHEL
! _- R, G( k# [

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
  W& T- V- ]) H3 X
$ W( t& ]7 G: L$ c$ m' Z8 {- A  `
+ X3 L! t9 y4 ?. \$ 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
9 C2 X" \7 B& e3 Y; t1 q, b! CNginx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。
* j  T4 |2 D9 g6 a  c1 |+ j( p; L  R. W
+ a1 p' ?! v, i) p
方法一：编译为Nginx静态模块
, s6 t% |4 y5 }
( b! U+ n- D+ w$ T* g9 t2 ]
% y, v, D0 S. {' J' ^+ \; U; x编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
& o9 d5 M$ _( r, G9 s. {6 i6 A$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
! I5 z* {6 s* m, L5 ]' j$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
" F- Q& J+ A" c/ @& @: z1 L$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
% w3 P! I/ z% K) y( \# ^2 V: n3 n方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
& F- R0 N& o" t/ N. I& N. n
. n) s8 ~' ]1 c4 A
6 }/ T% C% x4 e! e- z编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
3 w$ B. B. d6 @% O& B4 J6 q$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
. ^; F) r+ U* J1 r$ ./configure
) l* p5 U9 [( N$ P$ make
& G. z# U( @# [1 n2 K) o$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


5 \+ B$ I# O% F1 d2 ]7 k2 C: r$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
: \7 @: b: v8 K" ^2 z4 I3 q  n编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
* `0 j' M8 k. W$ U( j& W$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
5 S* K* R% |" c0 E4 N. w& C5 g6 W$ make && make install
; p0 w$ d* E* @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。


- N3 V  W% [) ?1 |( X$ b9 H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
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
8 A6 n2 e, E  [7 D5 q5 X" z

$ 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
' F; J! \2 c; P; O$ 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。

- s4 S5 j2 I) \. @1 y( |
2 r* f. ]0 h5 t  h启用ModSecurity模块和CRS规则
( k, R& M+ t  c$ V0 Z- v3 M+ v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。
5 t& \5 U$ H" g7 H

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/
$ 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。
9 Y5 u; Y' H5 s% {/ I

1 O$ M0 y* [+ w+ D$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
1 J+ x! E' Z7 J, ~SecRuleEngine On
% w7 f8 Z$ s5 @" u; QModSecurity中几个常用配置说明：


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 z6 m, G" G9 G. O' z
9 N; k+ h" u1 g! u) X
3 e2 i4 A7 C$ d# ^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。

5 `  {9 `& P2 |
3 W0 c7 [) c: `7 r' r3.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。
% G; o8 v5 `8 k1 O
9 \, f4 k2 k. }! J
& K* j- }9 H0 W% i4.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。
! J. P+ b, G$ c# ?: v5 r/ q

* C1 O& e6 I( Z* ~& M. q3.x版本CRS
! h0 M4 v, ]) n( i$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
( g) x' @/ S$ u4 |4 S$ cp rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf.example rules/REQUEST-900-EXCLUSION-RULES-BEFORE-CRS.conf
( S4 g) k; q7 R% k% ]- w. V$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
* Q5 u6 @, i# q  b# K2 T$ 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。

# Z. Z; k( M8 ~
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
/ ^5 m8 {2 {. Z% L& G  V

[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

2 [1 n4 j5 k/ l: Z5 V# t" p2 t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。
3 Y5 j2 x+ X: t. n6 H/ h5 d
8 d; k7 A5 w% ?* ?' J0 [6 i
配置Nginx支持Modsecurity
; a# `* j( M! C启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
9 _+ v; t0 p" N  k: E在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：


) D; g+ |% H* q, l7 u. pModSecurityEnabled on;
& U2 n( Q3 h4 I! S# y0 q5 J0 xModSecurityConfig modsec_includes.conf;
( K! X+ U  D. h& j/ d1 @, r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
' E; C3 k# w6 ~" O  t  j

server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
# M$ d, y( Y+ k$ @- E6 E% n$ b
- w& G% D$ V8 z- q; `
/ I5 o7 d1 `" s9 c+ D  location / {
    ModSecurityEnabled on;
! s+ s, x* K/ S2 G- H( T8 R( u    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
+ A- Y) I4 `2 Q    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
4 X: x& V; ^3 @1 a4 G* f使用动态模块加载的配置方法
- x/ r& ~- c( r' X4 D在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
! Z) \5 s' u3 ~) o: A
. a* |1 q! y% A% m. j2 V
; d& K& s9 z5 gmodsecurity 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。
5 G* f" e4 V1 l

0 C5 E  t2 F/ ?. C$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ K3 b/ _8 n: u! d& z' I

: ]# w" U0 O( a; j! kserver {
  listen  80;
. C: @2 h' v" l* I6 k' I% c  server_name localhost mike.hi-linux.com;
: L1 T3 p$ ]5 w7 {  z. C. u  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {
4 F) ~% R( L6 K6 D

" p: j! O, ]: P- I  modsecurity on;
( B# W# b; f$ N( F9 S% y! u& }2 p  R  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
- U8 |) m' e- P0 y- f验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
6 Y( t8 X. F0 w  ]  D1 Lnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
/ m$ k* ~% k( R8 _1 t启动Nginx
3 P% u( C1 v0 K4 v8 P# d& o$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
! c7 z5 K- {! D( _6 }$ g- d2 I
! {$ B0 f9 X2 w5 D, z  ?* X6 L1 ~

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。

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