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。
. N$ K; b' `3 N" q- h% ~+ `/ u
) h  d( h1 L; L' V
在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。
* _! U! S. m4 _
8 |4 D/ R' C& o  I4 C
什么是ModSecurity
4 A% F; l- ~6 O! u, z" P7 Z4 `4 }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。
2 I7 t& v+ P. [, b

% b3 T5 ~# r& h0 z& Z7 h2 a; CModSecurity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。
6 k. ]' W9 ^$ l9 k4 s4 R* Q$ S
+ \; P3 p; X, k! x7 H9 m
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。
  G+ h& X: A2 H3 B

官网： https://www.modsecurity.org/

* Y" B. s7 n4 o) t
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。
0 j4 B& C0 v* U5 q; b5 ^

( w# s. y- H1 q* ?ModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
& a  ]9 n( X5 Y- J; \

HTTP Protection(HTTP防御)
; k2 P' J# Y9 Z/ O( Y$ VHTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。
8 h9 J0 t# t. U

Real-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
+ g2 ^" x& N, g0 L- l' \- S5 W% k$ f利用第三方IP名单。

  `- Y# W4 N! t4 S
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。


2 l8 e9 P- \; N' x6 S2 hCommon 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。
3 z+ T, J% ~* ?8 K3 Y
0 z2 L, v$ p, }- |
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。
; j6 _! Q+ O. I- p& H3 o+ ^- C
; K! Z# `; X0 @5 f  F
% U3 d; ]) o# U" R4 I+ k2 dIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
7 @! n- O- z# ]2 T( Y检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
7 N$ t  v/ n" H+ `  O! X
) j, T: e) d) t$ Y
7 T# {2 y7 b1 Q! y& \1 eTracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
1 y9 v: I- Y( t" }$ r9 j" `0 a# v0 q

* Q9 y1 X5 e( ]) cTrojan Protection(木马防护)
# m# Z3 p+ S: f  \- G) U检测访问木马。
* H6 ]8 @; j# i" e6 ~8 E% o

6 r3 V9 Q- {, s) C! p$ HIdentification 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。

3 S7 D4 v5 K; L! @' |1 d. v2 v! q
Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
- A3 D5 b, T; M检测伪装服务器发送错误消息。


  w0 V4 E/ l; x安装ModSecurity
( b9 K+ y# T5 q! U9 {4 S' M软件基础环境准备
下载对应软件包
" o' j% x1 ~4 R; B! c/ _2 B$ cd /root
; D  a2 _" z- y; `  Y  N8 x, k9 w, b$ 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
" W4 g  {; h9 {$ q4 \2 e安装Nginx和ModSecurity依赖包
7 \) i0 \; h3 F3 {5 q& Q& LCentos/RHEL


6 n# @1 s" j$ R6 f$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
7 b- _( O9 a) D. c  KUbuntu/Debian
" J) U! T, k* ?1 d! K
) J- n# O1 u3 X: z  {( [1 \
$ 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
. d# @$ N# u) @/ u, n" g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。


方法一：编译为Nginx静态模块

& H9 k6 v2 [* o2 f, w' ~9 S) A
编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
6 _8 ]7 H- v2 A5 Z* |$ ./autogen.sh
2 N5 J, ^* B4 a4 S7 i- g4 |6 Q+ w$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
5 k9 P0 G+ s+ G$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
, z" E4 K" l0 A0 [$ cd nginx-1.9.2
. l" ~) z+ f  }7 M7 [8 s% E( l$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
$ make && make install
3 [+ B$ j' V9 a6 q! r3 _* ^方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

- n( K" h. _9 f& K& K" `, X! h
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
$ sh build.sh
/ o2 \, N; [# w$ git submodule init
  J3 X  t3 F: o; Z* R$ git submodule update
0 f' B" `9 g. u& Y$ ./configure
3 q2 s! K) ~6 R* H$ make
5 ]8 a' W7 ]# a9 X+ e" i( X$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。
+ ]' }5 s3 t) `' c7 y* a

$ ls /usr/local/modsecurity/lib
libmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
0 o! K+ n( q) A/ O0 Q编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
, g( p- B: ]( C1 h

4 |1 j5 M& a3 D: _9 B: O$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ e# {- [- q0 _3 c7 t8 i4 g$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
) v: {/ @6 M  J. v$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
$ make && make install
添加OWASP规则
/ _- F" O3 q  w  N, R( i' k; WModSecurity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。


1 d" P) ?/ `/ l8 k- K下载OWASP规则并生成配置文件
8 q' p4 ~0 }  X$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
" Y5 \" N. X+ `' q) o! T$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
) c( `' C/ S3 g* N' ]* s5 Z$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
+ e8 k) f& Y! M$ x8 q6 _) o) ]
$ f% h0 [6 Y( D/ D9 l
$ sed -ie 's/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/#SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,pass"/g' crs-setup.conf
& w8 W6 C3 j: f7 K  J# V. m$ 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
7 J- p8 D* \* ?6 k/ N& ?( m$ 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。

, _9 m# t4 y3 P1 }/ R+ a: c' `
: w3 l7 I( Y7 j% b' Q6 @启用ModSecurity模块和CRS规则
% l! o3 R! @. t  y/ I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。


, ]! }8 X1 ~, {6 amodsecurity.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。


1 o! |# n" S$ u. k$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
! i/ ]( C1 U4 Q3 L; w$ 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。
. c, f) p: U: `# H' @& m
( W: j0 W$ E+ B) N7 Z- f5 r6 |, n
/ b# k/ I2 r" \8 k$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
3 Q- a& I% o3 D1 b) k7 R6 }( rModSecurity中几个常用配置说明：
( l- e6 I% X( K7 A
# g1 O: z$ d, Z+ X; Z
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。


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 |/ S, r3 w) Y
4 v8 B% `) S2 r2 F; p8 W/ e* q$ o5 k
7 \% L, e/ k1 y* q5 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。

2 W/ {, x: w) e/ [* i
4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。

0 y7 O* S$ v: K( c8 a
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。
$ i/ J- _, L- L; W# K: \
) o+ w* y& W( n/ p. T6 |
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
% b! T2 f$ @2 L( h  E: q$ O! @4 e$ 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
+ ~, u# @) x& w5 U' ]$ 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。
/ n% z# X, s* D1 s, P

# i# O( Z, @) a& ]* E$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

[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

. j2 G) }% n! 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。
! @: e1 w: ?4 y; P  l4 z0 T0 X

: Y! @# F5 h( ~. ]& l配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
使用静态模块加载的配置方法
0 f4 h0 M( u- ^" Z2 z: I- Z在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：

' j! J) }5 u2 g+ R" H: |
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
$ h; v) R8 W, p/ Q, m
9 Q3 Z& Z( f0 i9 I9 @0 X
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
  listen       80;
  server_name  example.com;
) K: }6 _  \. L2 n' ?  }

  location / {
    ModSecurityEnabled on;
. j& E, x/ k0 R' h3 d9 V" R: {4 O    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
; H& @2 z: ~5 `7 ]* r6 H    root   html;
    index  index.html index.htm;
4 h5 x* X7 a$ I  }
}
使用动态模块加载的配置方法
' n1 A+ P) L1 p在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
- S+ g1 t7 P* L
  K1 n+ e3 z7 m: t% _6 M! t, t
modsecurity on;
modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
% D. [9 P* N$ s, a修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

! e" M7 M3 B9 z
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
' K2 V9 i) _: ]  r, V
! L5 f; ^/ O7 K: p. m8 Z  V0 n
server {
  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;
' i, L# q; @9 b, a

- P0 f* _3 @* c7 F  location / {
1 t, }, J; l9 O

6 C8 P. C. n$ k& r. f  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
3 j( Z2 _2 \! M2 i. Y  V' e& ]}
8 a" s/ A6 k" j; g}
. ^# o' H6 C: b! P验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
- ]  Z) Z# ~. Gnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
7 Y1 i5 |/ }$ u% W( i% Mnginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
启动Nginx
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
8 j5 S$ h* M% W. r/ k! |
1 i: f. |2 P0 j9 I9 b1 ~

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。

; S) ?0 z$ d8 R8 V8 f+ B( [