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。
" \; H. F+ v* f' ?9 q0 w! V/ Y
& q" S, w# R& l9 U
" O, ~  }$ r2 V% s5 n; d2 `在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
) Q% G1 J) }$ Q' y$ c
/ r0 n3 J- P, A: l( z
1 o) s( }( G% f1 M' S) |- w什么是ModSecurity
4 u* }, o6 P8 L) }7 G2 GModSecurity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 r) \) G' F- J2 n

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。

0 C/ m8 F' [8 j: T2 N
6 s+ u5 v' ^& N2 R$ T. ZModSecurity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。
/ z7 {( M% s$ D
* _5 C3 @5 t% x4 k: L& y6 W
官网： https://www.modsecurity.org/

$ \2 z/ j( \) F' w& [& u/ g/ h' _
什么是OWASP CRS
- s$ A6 |8 \0 E: I5 Z4 dOWASP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。
+ x2 X- b1 }( ?8 a

HTTP 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)
利用第三方IP名单。
* a2 Q" z% z3 Z! }" M& J  A( W+ I
; b7 `9 n+ ~' q* h
/ c9 r) g- x5 A% V2 j) ~HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
( T, o6 t2 W) c1 w防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
  I5 ]% {- G8 R4 P

Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
. r; F  }. u% x+ M检测常见的Web应用程序的安全攻击。

2 S9 y% m: A' \3 a  B( J* N
Automation Detection(自动化检测)
! o0 m/ ^7 e/ \8 v5 f: o1 z检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

$ f: q' }# x9 A( h! K0 \! h7 y
5 q; x+ E+ l) ?4 BIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
* a9 L' T; d( Q检测通过Web应用程序上传的恶意文件。


Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
3 w& |/ r4 ]3 {. u: R9 X0 O

Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。

: B$ H1 `  C6 \% G: j- f
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。

/ J) p2 Z6 E3 h( h) U
  ~# I' Q; [* J( @3 VError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
7 ~2 E% R9 ?* K  ~/ v" W检测伪装服务器发送错误消息。


+ Y# g/ m8 ?7 L' u安装ModSecurity
0 S5 j( P1 K& V/ g软件基础环境准备
下载对应软件包
( h+ s& p0 e* {+ u9 K( n& L- J$ cd /root
% H$ s5 U0 e1 h) ^! ]$ 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
* y) Z/ O, t* j! ^' ?! v" J5 @: l+ x安装Nginx和ModSecurity依赖包
Centos/RHEL

3 ?3 K0 c" {% g, z0 g7 @
. J" [8 Y9 K7 D9 \( k9 a2 n( N. \5 n$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
1 k  W/ q- T3 q$ O+ F5 `) IUbuntu/Debian
7 L# |: ~- T; \: o+ J$ L0 i

* n% F, u. Y* ^0 t9 l0 B9 ?$ 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
1 M7 l/ _  c# p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。

5 C; t+ O- M5 X9 K" u) ^0 K1 F
方法一：编译为Nginx静态模块
1 H: c3 @& o' t: H; A6 R! ~

( ~, r% S2 }7 Y" I! |4 ?, _编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
4 p  u# l3 d3 i5 P7 U# P( Y' f# u$ cd modsecurity-2.9.1/
  W  F$ N! o$ E$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
0 h4 s/ Y, \" i8 E! a编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
) v- f0 n: t3 Q  X- {$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
9 E9 g$ H* P( O, o- w3 ]$ cd nginx-1.9.2
  R) L( [+ Y0 l' Z. h9 R  }3 C$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
  B. y  n/ V& g0 |8 M方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

) z& x0 i' k3 s  d5 Y1 I1 I
8 H4 C* h+ B* C" h) J3 N编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
2 P- z: u' O  Q" N$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
' |' p, N/ D+ }- }7 _" ?$ make
/ T4 c: G% E7 h$ g/ n. K: k$ make install
- Y/ I, v3 @& k2 K4 _0 c$ X2 t, gLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
+ `: c  y9 Q/ w" l+ z

$ 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
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

3 Z5 u9 s1 r; N) q2 E+ ]
9 O2 k7 d6 b1 d5 c# t$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
, O# ?3 z8 i& x& T1 T+ k8 \$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
- g; d# u9 J% X! F$ Z( c! {$ make
. R9 W! d+ {  B1 j& m( {1 w& Q$ make && make install
- ^7 E0 f) R7 r& s# G# b# T添加OWASP规则
% J2 I* O2 p$ H8 G2 o+ p0 \2 r6 XModSecurity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( Q  T, x/ `6 y, T( N

下载OWASP规则并生成配置文件
9 J' k6 D* F* g$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
2 _5 y% _  R5 A. F6 z& L2 V$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
1 p: K- u, f  \/ E# w+ z编辑crs-setup.conf文件
  K8 I) ~: H2 J# a2 w
* A) G4 h4 m7 l/ P( m2 V$ q
$ 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
9 A+ O0 E$ @  ]5 s9 d1 `3 T% {$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
, Q' b1 Y1 T; }) y$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
$ }1 V& r1 A5 t6 s8 u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。
: q5 G8 B. e& r" s9 k( |
- Q* s  F& e0 ~% n* L
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。
" m( u$ a/ Y7 E; G, O) D2 w2 y

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。
2 _; j& S$ ~# y/ [* ?9 _1 H$ Y
" X' k7 c7 F6 T; W. B9 P( E* D( @
$ 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。
# H! J  F1 H" R7 f% z4 F: A
3 o4 ?+ P1 b5 D8 x  f! t- s! X
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
  ~6 d+ t; @# a0 l8 u! x0 lSecRuleEngine On
8 p1 e% X) y" b: X  \  o! O: p; @" h, lModSecurity中几个常用配置说明：
3 y5 ^' t( \) {1 e) c
; R% g' g* q" T8 h, J
9 r; S8 u& h7 d& z$ i/ u+ a1 ^; F$ 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。

+ I" }$ ?- P8 l7 j3 k. h" g( |
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。
: O- l4 D' Q7 _; ?% @3 i

& m0 r# @. T3 G8 a9 g3.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。
3 l% n# P& L6 k; L7 T

! \  R6 d) P. e0 P) I' R: k" T; Q4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
% P% \3 f* k/ @$ x8 l
( d0 V: [6 D& |# _
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。


3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
( T& _, B( c3 H$ D; e' ^; }% R# 生成例外排除请求的配置文件
  p: D4 i; x3 n0 o, w' Z8 U% ^$ 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
' H9 e; d$ l. [3 e5 d$ 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$ k7 X+ K2 [, o5 t
: m# C% l; M4 b
- M; P5 t  g' [3 E$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
7 x/ w0 G: h1 D2 M7 D9 ?- H9 k
) s, F) I7 L2 v/ F

[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

0 J3 e0 G" Q( A3 h: [' Y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。


# ?* w3 B# g- U5 _配置Nginx支持Modsecurity
3 R$ b! `% ]4 b启用Modsecurity
) s4 u: V7 Y$ ?) l, T; {使用静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：


+ U2 m& _0 _' v' u4 {+ XModSecurityEnabled on;
, K; [1 {6 l8 QModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

4 [  y* v* \$ t" y9 m: y/ L) m
) {1 O1 E8 Q- O, Z# H7 n& X( N$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
+ Z) j" ~# f. I( ], P+ G
0 L9 W1 V9 m% ?
- X7 C" T6 P0 Z0 v- n: c" `) H  ^  ~server {
. x/ b6 `* U) s' i& ~  listen       80;
  server_name  example.com;
+ t- S/ J' a4 }. e0 D
0 L& A1 h( K* G
  J0 C  s3 j: B2 c  location / {
    ModSecurityEnabled on;
3 w. r  [% [1 e; |0 h" ^. e    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
" C) p& m1 `$ H% O* a  }
1 _  n- s( Q# O& M}
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：
8 o; w9 h& \/ d# u4 [( M' Z
7 N& w5 E# S2 S. t
  n5 A; k% [% b& @modsecurity on;
/ N9 _/ ^+ ?6 }modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
0 \- \7 d8 S% c. A7 k# c0 R

$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
( }+ Q1 F  M+ c1 j
' h, q9 N  k; f6 P2 i
) _! u% b- d. b$ i, f6 R* kserver {
7 u2 e9 Q/ `' U3 W9 i4 i  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
( H- m& `1 Z' d- [5 ]1 |  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
  P" r2 Z- v. v9 w1 @1 }  v

  location / {
6 r$ ?# W9 D5 i' t% x
9 x  n* {: B& U5 O8 X: f! }& H
1 p% x: m) N# e( E  modsecurity on;
/ r6 Z) h/ }7 o1 x5 {  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
+ X2 V  r1 }* R( r; Y* a2 ]  P  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
9 w6 u' ]- z+ @2 l: D6 y}
验证Nginx配置文件
1 X  I& P% b( @2 W$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
: m) n' l; v8 [0 k* Q# @. Ynginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
; b$ P. a3 K$ W3 q4 `( O! nnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
( i, s" Y8 Z# t0 k7 v$ W) y" T1 _$ ^$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

( `/ @* ~( U: r% ?2 B

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。

! {. z  _2 c7 j" W  Y0 w0 }