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。
% `! O; \% r/ Z( N. x9 I
5 N+ T. y$ ]9 o* u* f& z  P) v
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


; I/ r6 B1 {" i+ s+ s5 E  g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。
" }" x" z1 ?2 M: t
& f6 a( N* ~/ c9 j* S4 f
8 U  Z- q8 B3 qModSecurity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。

/ Z  j- K6 m  i0 d; j, D; r2 d
- l8 E5 J+ }# i9 xModSecurity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。
/ I' o! G8 n5 [+ D

官网： https://www.modsecurity.org/
$ O, X6 P! _! Y& [

: E0 W5 h/ [) t* [% f) Y! k# c什么是OWASP CRS
% B: s8 X' d) _9 {* O. iOWASP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。


7 ~; X# B; y5 h$ I5 g" `' z0 F3 [ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
* d; y  r  L3 J/ q7 G

HTTP Protection(HTTP防御)
- U$ a/ R- M9 T1 O+ \7 EHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
# [) K+ _5 }4 E$ Q( t/ b$ e; o4 q
# i' W8 t" g% V% i+ }( h
3 P9 b: Q+ i( n1 b. S9 ?1 a1 c7 ?# RReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
  b: e7 I8 p/ W/ f1 o" E# L利用第三方IP名单。


HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
4 y) E( _, ^+ a# u( o7 @2 R2 u防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。

; `- u" \9 {  o
Common Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
+ R0 [8 ^& w0 l% p6 \检测常见的Web应用程序的安全攻击。

2 w( Y' |* j0 J7 B  s
9 d- r7 F  L9 n- G( iAutomation 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。
3 |7 \3 _5 ^$ b! h4 j

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 U9 k6 z0 ~5 p7 P/ c: [
- P' @  Y3 F# ~1 hTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

- U$ \0 l, ^* P  ]" u+ a) ]
Trojan Protection(木马防护)
0 R; w% G9 x# Q9 ?检测访问木马。

3 H# n2 M0 c3 {7 X5 N4 L8 l
, n# h7 `6 R& {7 G+ v! CIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
# Q8 {2 ^- U5 n! X# a' Z4 ~1 X检测应用程序的错误配置警报。


& y/ ?9 V0 J. T+ YError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
, y7 I# M* Y" q0 i  y3 _6 M+ F检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
8 ^- x' Q- S. O! v9 p下载对应软件包
$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
% e6 R8 u: @) `4 k) Z$ 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
$ q/ I4 @6 K/ l. ECentos/RHEL
& J: k" z+ b5 ]

$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
2 P/ s) z6 C) h- hUbuntu/Debian

, \4 G& g% m( y
9 \, {8 b* Y, M2 t$ 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
: X/ p# x. m5 W& W" m8 R2 Y编译安装ModSecurity
8 M# V1 e: ]( ?, D. w& J% m8 VNginx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。
/ W2 B1 s( \( e

# t5 M  B% m' v' i- W  `方法一：编译为Nginx静态模块

" ?; s  Q' ~! y4 }! q7 Z
% N) f7 t1 }! t* k+ K8 w9 C编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
6 _4 g' f- ~! L2 c/ f0 B6 W$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
: i) t/ \% j1 c9 E0 ~$ cd modsecurity-2.9.1/
( Q! u- h- q- J9 ~0 B' U% c$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
7 _6 P/ I) p" a0 [编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
* c6 r5 I) ^$ ^# H- z% [3 X方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块
( Q4 u/ R7 ~& V; M8 `- e
! M5 `8 d0 l# H
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
2 }" _3 P0 M7 G# p. k4 v$ cd ModSecurity
, v1 q- l! K/ |$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
! _, S0 ]3 C! w' s  @$ git submodule init
$ git submodule update
4 E( L6 x! I8 Y+ e% M/ o$ ./configure
" w1 u- E2 w5 Z' Z1 L) @8 h+ ^- V$ make
  [. E6 H! \2 z! B$ make install
; @' h  @" p. _7 P# t2 ]) b3 ]LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
4 N5 c6 H  v3 ~# n0 G/ Q3 x6 P* H( U

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
: Q8 x) }9 h& b+ K. 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
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
  O4 T6 J* w$ ?3 D$ make
$ make && make install
! U; A$ l+ `: c/ [+ V/ U' Y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。
. c# R& @7 p/ A$ p' H! r4 ^, @

7 x# j; w/ G. s0 B下载OWASP规则并生成配置文件
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
* G. R9 E* N0 J0 O3 S$ f; z' f$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
( s2 c# l0 q8 n$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
( k/ e/ [. }* D  K* G" b8 c. ?, r, o配置OWASP规则
% t+ F4 Y, N8 p4 ~) {4 F编辑crs-setup.conf文件

: x( q* `: x9 h0 a' d3 U
4 q6 @- ]9 @2 o6 n) F4 ~$ 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
; \7 x( h" g0 P; S. ]/ t$ 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
( Q2 u5 q# j/ t  [5 Z/ c4 d9 V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。
7 m9 ^7 F: P: S7 N

0 C: T! H, Q! c9 C8 Y启用ModSecurity模块和CRS规则
5 P) X( i- y7 O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。


  P+ h3 e: {! h. wmodsecurity.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。


; b0 Y0 x' ~, b$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
3 K/ k# G2 T1 d. ^8 A$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
8 B# ^% {5 ~* }; U0 B" t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。
5 z, R. Q4 p4 Z
2 j# y( S7 P7 n0 ~5 h) A
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
+ o7 {* q( }# t8 n( y( J. e8 hModSecurity中几个常用配置说明：


- G/ d9 r* w) f  c1.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。
! h/ \- }& a" H0 j' T" m3 T; R

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。


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。

( g% U- G, i1 s. t
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
+ E3 u7 _) a7 p# _$ x1 l4 C% x

* g, W2 Q* u! N0 ]+ T& f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。
7 G) V8 ^+ {1 P$ U( A

8 a% q- a) G1 O- U$ }: G4 A3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
& t2 h, \7 r+ }8 n" ?: F# 生成例外排除请求的配置文件
' {- j% X+ t0 Y* b5 q  b6 @$ 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
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
3 l- D7 ^5 U7 ^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。

3 g) s; o: q; x( s
% R+ C% Z, X+ C8 y$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

1 H! G% E; ]/ k$ \1 c8 }& N6 B

[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

8 x" c& K, U' ~1 e
" |/ [0 E7 E0 |, Y5 j. g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。
- |9 S& v2 H' g# C& o

配置Nginx支持Modsecurity
" Z7 ^0 q" F: e/ x* a1 H  c启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
- {6 P: V8 n3 C0 v" T在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

7 ^! `% h! m# ]$ J1 B) t
0 u9 ^& w  W! Z8 x9 JModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
! [0 T0 t& b' r, }0 d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

4 O9 H4 N" |) F
/ Y: ?  ]7 B5 x* [9 Eserver {
  listen       80;
  server_name  example.com;
# r0 N) V, A- ~' |' Z
2 @4 B) U3 I% G. {- v9 L  Y0 N
  location / {
1 x' }4 X  W2 s6 `+ V    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
2 Q8 D( b; p, s$ w+ h/ T5 T    index  index.html index.htm;
  }
}
2 `$ k& u& @  h, w使用动态模块加载的配置方法
) w% M* g5 @1 f4 s8 \在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
% g. h3 J6 {6 g7 v1 F7 N" F
+ Q+ w/ k! b& E0 q* e
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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen  80;
% e( @2 G! Y# ^% n9 r' m+ y  server_name localhost mike.hi-linux.com;
" k, k9 ]7 t# h7 [# T5 E! ^! S& T  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


( s  G0 l. D5 G1 M  location / {
: Y6 P+ u) y( f, P6 _$ S

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
6 Z; Z/ t' ]/ L% e  root   html;
  index  index.html index.htm;
}
9 ^* e# H% J' I( [8 m# U* w' A}
  j: V/ ~2 D: r  j& v. A验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
% ^: G( q$ w0 L2 A9 tnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
/ e# r1 r, |7 ~# h, i3 p/ [nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
. A5 e. V$ q% D0 W* E' x- e" ~启动Nginx
. D1 G! a* e  s$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

" y# A4 G) l0 U; n% x% t7 A# r

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。