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。


6 B, y" e0 n; D- h, B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。

; [! z' I+ n6 T/ K, s% |
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。
$ Q0 B0 k& p# }, _' b4 G/ c# i0 Y

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。


官网： https://www.modsecurity.org/

" W2 @. g  |/ ~; P4 P% u! M
9 k* A! I. P# j. i& d3 A什么是OWASP CRS
- X) o- {- @6 F( EOWASP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。


2 |  J; }' A7 l9 _$ P4 `ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。

& E2 }1 U) s9 M* Z) _
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)
0 Z* X1 W! I1 J2 ]4 F1 |# y6 T5 G利用第三方IP名单。
; i* w: z/ q" R7 i9 ]6 L
9 [- j5 v0 e7 f/ b) E" a0 @
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。

$ _! I5 ]/ G3 v, K/ V
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。
7 r8 v' [& X$ e0 o

; @9 ?+ z& B* }* y, o/ ]8 eAutomation 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。
' r* M* d4 ~: X9 E+ Q7 u8 `

1 a& {6 N/ u& S9 v$ t% }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。

  j9 ]! Z- b- v' l" ?4 D$ z9 n
  n- u" k' @1 j5 c% M2 c$ O" `# S8 w6 zTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
1 Y3 w0 p2 {' ?# ~信用卡通道的使用，并阻止泄漏。

8 q. m' u: b' `+ k+ S0 o3 ]
Trojan Protection(木马防护)
检测访问木马。
9 P+ P; n! W0 a2 B

Identification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
6 a% S( j$ n+ _5 c: \; f检测应用程序的错误配置警报。

% g4 ^6 B  C% j, ?  }  C- Z
. r" R! e5 H7 A# P( m# O9 T# NError Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
; g+ z( L+ U0 E' t0 a5 }: F5 n" o检测伪装服务器发送错误消息。
% P4 i" [" D  b! s2 T1 }
. m! B& t0 X, D2 e# q
安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
& Q, U& n. t  R- p- M3 e$ cd /root
/ g& z# w8 U) m: g7 a3 K$ 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
& J3 a( y  K8 W) L" t$ ~: i2 H安装Nginx和ModSecurity依赖包
7 ], @! W- r  p9 K+ ~! ECentos/RHEL
4 S! m, m  I! o% F, g, r
& H8 K5 S3 I8 N  B8 ?0 E0 h
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
! q1 t3 ^- T6 ~Ubuntu/Debian
9 a: B2 }# h9 m- U5 x, h0 S9 A

8 l2 R& K' h/ U9 k$ 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
( S$ L! `: c+ r' _7 T1 p  H, k5 ^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。
. i) J( {# z0 f
4 K1 v- T; e- d, q1 R
方法一：编译为Nginx静态模块

3 C- G( @3 s) g
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
% `6 W# Z8 o* I2 w: p$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
. Y2 R& L( |0 P$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
  P' A. _/ U' G7 @/ b* a$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
! n: z9 C! {3 n$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
5 j) h" B! ^8 B$ k1 f( V1 ?# L$ make && make install
+ F" X0 D) L* J$ \6 p方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

( J- {( d) @) w8 b4 X( S- P
1 v2 k1 u* P1 b, j  M8 L  }编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
" c) h9 w7 @0 A$ J# J$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
- [5 L# J8 i9 }; A( p. O$ git submodule init
2 O! @4 l7 {8 D! W7 s  H( P$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
/ Z/ w  C! S* F4 f" h4 K$ K% uLibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。


+ l8 w( d7 C+ B! b9 V$ ls /usr/local/modsecurity/lib
$ b$ `7 A3 M7 g7 \0 ?) Mlibmodsecurity.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


$ cd /root
3 z' v  Z8 ]. I. L$ 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 z/ ^+ S; P& X5 ?7 J$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
: y2 v% R! Z; g4 H) d% ?/ {5 Z$ make && make install
3 C6 U+ _0 }( W( Z( e0 z8 D* V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。

. Y8 C% ~3 T5 V7 G8 ~
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


$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
: s6 x( }' S6 \5 ~, O$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
% S) {# B8 f. I5 P: v: V$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
  R; J2 B0 \. c0 J3 v2 I1 ^$ 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。
7 X4 Z0 c9 _. Y+ \) j% k

启用ModSecurity模块和CRS规则
4 L) Y, _3 q- C5 l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。
/ r  P# r7 |* |5 J
* G! Q" t  i  l& y" j
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。
4 \# x$ S9 J. v( u
4 m2 u5 G8 @# B1 `, m3 ]
: h: R# w7 Z. c8 r' g  S, @$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
+ j& Z6 @( |/ D# [! G$ 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。
8 i* t4 E8 b+ d3 k3 ~0 K9 U4 t, }4 M

$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
  n1 u+ o+ c% L# X5 `3 _ModSecurity中几个常用配置说明：
9 B7 z/ w, C2 l: ]7 d/ S
9 ^- P3 h4 v9 O/ m
6 |' I# p5 ]; P$ H1.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。

: c; Q* Q: _$ E. g
  Y% Q( l+ _+ C, B2.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。


8 G( _2 @2 L8 Y# G5 k# X- ?4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。


2 h2 H4 V. d; P; _' ~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。
$ B- Y6 O. t! T3 H* e

3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 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
$ b5 S# D' [( V7 L; u' l$ 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
* K$ k4 c) _2 I7 ?- [/ o6 l- r5 v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。
7 Y; {  W# x) z# M0 n% A
" A# j- l2 T) c  q- M" R& E
$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

, g4 ~5 o9 O3 w/ E' V* b  u- g- O# @' N5 e

[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

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。

* b, r/ C0 l2 ^; m
配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
3 G! S8 w0 o! F  C9 a1 H7 x使用静态模块加载的配置方法
& s7 R+ ~9 |' H1 I; o# q在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
+ a, E, P$ V  d& L# x

7 C0 Y7 I) ~1 E' B8 KModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
8 v+ B8 E5 K7 t" p" S' D

% ?2 f) E& N; b8 Q8 B  i$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
" W- H5 [9 d/ M8 s) H3 L
# [3 y- ]+ t: B" l( I( `! j  f
server {
  listen       80;
8 S5 ^- @% o# H/ ?+ i7 L6 l9 X, h9 ~  server_name  example.com;
( C% k, g% w) z. H, {% O

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
    index  index.html index.htm;
  }
}
9 k8 X) q$ m2 t; D$ \使用动态模块加载的配置方法
9 o9 I2 S  X5 o在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
& A6 ~8 g. ]/ `* h
1 I% ?2 E  S/ K* D
0 @) s1 ~& j5 b6 I% _* |/ Tmodsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
3 T/ \. S5 ]! Z) ~修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

! J0 D$ u8 F) O3 k* Q3 T
- j9 B& x9 L4 S/ d+ m$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
: {1 S8 ~6 z' Z8 {( A1 Y! U

, l4 ~' Z1 |1 \5 h$ T* ]  ^& x5 `server {
  listen  80;
* A' z5 E( s7 X) J  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
1 B, S" K/ n( d; P+ W( j

3 M/ O1 j' |+ p; s8 J  location / {


) g5 J2 F5 d% o0 [# x! \  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
* U2 v! ]. G6 m9 |" O% r( Q  index  index.html index.htm;
}
}
0 ]4 h8 `# S% ^: n8 j. z/ [验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
, N% K: a% o' g! }2 F' s0 S6 v4 gnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
8 c' D8 s& d4 E启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
1 E' B; w( V* H- J! ]& Q
/ A6 \! ^9 b7 S7 i/ J- g3 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。