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。

6 g8 Z4 v5 q6 p3 A( H& e
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。

$ ^2 e0 g4 [6 w" w7 r' J4 _9 Y- 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。


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。
, v) e0 B, a+ G. Y

9 d4 [( X. m/ l" ~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。
; j# {- F3 V. b0 K6 v+ M
5 D9 N' T% e" m) m, H
$ @" ]1 @2 v1 r- U4 S* n官网： https://www.modsecurity.org/


* G8 \2 j/ D0 D/ a( x. s7 E$ i7 i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。
; x0 t. d: }1 f7 z& ]( O
% I$ N; p& a3 n- _+ `7 d, s
ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。


1 v, c; n2 w7 b" \' S5 L2 Y, uHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

7 v$ Q( A+ `2 n$ C8 @  ^
Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
0 B- [. ~  z3 y7 _5 x/ w* N利用第三方IP名单。


! z1 @) w9 P6 c  l9 D2 f% o1 ?HTTP 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。

$ [, h9 R' d/ f
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
. k! F* V/ r! f! I) p8 z2 J- u检测常见的Web应用程序的安全攻击。

' r8 P' [; t0 `9 a+ X2 x3 e
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。


4 D4 H7 v# r4 n& B# v- uIntegration 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。
& G+ P" C: Q$ K$ |
; L& a& e3 K8 [/ e, I% F$ l
. f2 H1 X. h1 y/ R- |5 @Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
! S3 Z5 G$ J4 @信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
6 G# i8 q, y4 {
! f; s" H( ]  n1 d1 E
+ v' q8 j/ ~) R9 F3 L& JTrojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
/ n8 b# P0 `/ g" S

; p* C3 N* x9 {. _6 RIdentification 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。
% @$ d$ Z; q# ~3 Q0 o

& ]" [, W2 M$ I" U9 \; rError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。

/ w# q$ j* {2 U$ q% Q
安装ModSecurity
# t. F  U$ ]4 {; B5 D/ o: @软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
! y8 L" f' |& W) i$ C6 u: m$ 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

0 E+ ?6 w% W, h4 i3 d
* q* x& I) c2 x: x/ J+ s0 e9 ~7 u$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian
. u: f2 J& }# _, h; e; ?
4 U$ f" I+ @! k0 n) N# u
$ 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
' ~: V- I* C4 p7 C- Z1 e) ]编译安装ModSecurity
" h4 S% V; m9 V+ H2 U/ Q. Y2 ?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。
5 s. s' ^# r3 U' k

0 c- p7 B& ?" Y' |5 Z: {方法一：编译为Nginx静态模块

- i7 A& c. ]+ k+ i
  x. T: e. G) S2 H+ Y9 K" @编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
3 ^3 \3 Y9 \" A" t7 y* `& J$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
9 U4 a+ U4 O0 a& L% J6 U$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
2 m+ Q! p+ w* W! O8 t$ cd nginx-1.9.2
& s% T7 q0 X! i/ W( Z. Y4 ~$ ./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
5 ~" b% ~( D7 M6 h" o3 ~  p; l

/ s  z$ C8 |( B+ c" {& v编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
' o0 ]3 D% u/ j9 i: @  X8 C; ~$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
2 |2 r& ^: b, [  G! }) l2 x$ sh build.sh
0 o7 l2 x; G8 I0 N. A9 `$ git submodule init
( z  ~* `% Z8 ?8 y+ U' T$ git submodule update
$ ./configure
$ make
1 F; [6 W; J) }+ G$ make install
# H0 j6 D+ Y' J. U- c7 PLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
# q) ]8 e4 `( S3 P+ Z- \

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
" U. B0 b! _* \libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
# H; Z+ l; H! X7 W$ v" ~# E6 X编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
4 k5 f; s" ]8 T  T" o使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity


# m2 i" F* T0 O' Y# s# ?. S' m$ cd /root
. r2 J- `& C; W0 @$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
4 ]5 h* {* x7 Y7 V添加OWASP规则
/ g1 Z. _/ Y# }8 x( B; uModSecurity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。
. n' b6 c2 X& \
+ y- U+ z( o, v1 p1 o: W" G$ ]
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
# W9 h( J6 n" v+ s  S+ J$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
9 b% _  v5 X* J7 q编辑crs-setup.conf文件
% N8 K  j5 v- \4 `# {* D9 _
9 A% c. s; e9 `3 W5 C" X" }
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
0 v2 E# ]4 \4 ?5 r4 j# O$ 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
$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
' n1 R' p2 k7 E; @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。


* b, i1 M! q) R& D启用ModSecurity模块和CRS规则
( s  t  ~& }; j+ E1 ^9 F# q) Y/ n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。


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$ v+ ^2 v7 Z8 Z
9 H7 d" k7 `. ]6 E0 }2 K7 B
  d- B4 Z1 C' g% `& I$ u3 E$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
* P+ B" V4 d6 X" @$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
1 ?4 P+ v$ n. e* V8 P$ z$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
+ M, ]2 _0 T5 h4 A  ^4 M/ X, \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。

# H; i: L/ c6 S" y% N
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
5 ^; C. @0 q( a' [) ]SecRuleEngine On
: Q: n8 N' a$ Z* u1 wModSecurity中几个常用配置说明：

$ X) H3 c- _6 A
7 J& _/ a" v+ `( a1.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。


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。
4 u; v( R/ g0 _& s8 y3 z. u
; E. F* w# R! U( n% h2 i. F
: A) l# f1 s9 [# ?1 P" x% Y7 i" D3.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。
. `( K4 D' g( Z8 u8 g( Y

4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


1 x! s: O2 }( w; U) g5 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。

2 E* f# Y" A0 z5 e% b) ^
, t! A( ?# G( b# J3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
: P2 U" @. k0 r* g' O# 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
$ cp rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf.example rules/RESPONSE-999-EXCLUSION-RULES-AFTER-CRS.conf
7 R5 d2 V. A/ ^) s2 d+ C4 c% L$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
( t, i" ]8 i7 V1 @- r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。
( r0 j5 d" ]* d1 ]/ R2 L2 L
/ q* c' W+ j% j7 t% @9 {
7 t$ T) V2 C: J3 }0 j$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
, y3 v0 {" H* T+ Q: I+ M9 }* T

[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

- @" f/ T! O3 f  p9 ?
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
$ Y% r. `( s! ~1 F4 h3 p3 @6 W" F9 B启用Modsecurity
+ W. _! |8 [8 a3 `+ ]使用静态模块加载的配置方法
% K- P; n" }8 }3 e# K* U/ w在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
# ^' h+ H( }1 J5 m0 V
0 p7 h8 B* Q% I' o- Y5 A
ModSecurityEnabled on;
" N9 ?) k+ d8 [: |# \+ C* c9 {ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
; X7 C  ]. @5 o0 P6 @
( O4 _: P* }: S+ J; S( c
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
5 h3 x! d- t; ?! j

) B4 u- n9 [2 t5 L. |server {
3 L% H6 C4 I8 N, i3 ?" l  listen       80;
  server_name  example.com;


  location / {
5 b% c) u) z( {; o    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
5 L5 a9 h8 ~" E" y+ H3 \    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
5 ~, r5 X4 }& e/ a2 y& a}
使用动态模块加载的配置方法
/ h! M4 o! p2 W4 v( Z在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
9 \; E8 Y9 [7 F6 l
# p1 K7 E+ A; s
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。


9 d3 H: `3 W1 d( Z6 w$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

( B' d) X6 `. y: V1 O# m
server {
  listen  80;
! a' G2 |  t/ `9 X  U  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


  location / {

( `5 c0 ^+ a) N2 N: B8 Q8 a. `
  modsecurity on;
6 F5 T7 A1 w+ n5 S+ @  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
}
验证Nginx配置文件
3 N1 H6 K. b% Q! \$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
  K: B0 t. b! j& |3 T8 l# qnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
6 p- J5 r/ k  j& o+ R% [. E- X. i' |启动Nginx
6 J" E! y& c/ x2 I2 n- f9 H$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 @0 u1 a3 `3 X
2 y( t( L# j* n7 ?- [2 X/ g0 V

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。