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。
  y) B/ `+ N7 E8 K! N

在这篇文章中，我们将学习配置ModSecurity与OWASP的核心规则集。


什么是ModSecurity
6 s: Q  i/ x8 j; ZModSecurity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。
3 s9 x* v4 y  b

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。
' W8 _2 N8 ?; M

官网： https://www.modsecurity.org/
# K% |8 c' p  D( O

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。
$ {3 l$ \) Q, H! S' Z

/ B( g- [- v& y$ U' X1 |8 qModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
- k8 M- a$ r$ {$ O4 v. L$ Q
& J  Z2 o3 ^1 j; D
, Z, j$ H9 m, D3 LHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。

! L4 G  c9 Q' o. U$ y- Q7 y
0 v1 C2 u4 J7 W2 W* Q) o6 C6 u: f+ LReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
" A/ P. m1 \* j# r- p利用第三方IP名单。
7 e" K- N6 l( |$ a( ?
- }0 v# X# d. h) r
HTTP Denial of Service Protections(HTTP的拒绝服务保护)
3 O7 x  S) I7 j8 \: G# l1 w防御HTTP的洪水攻击和HTTP Dos攻击。
) {: e. L  h( N! f( r

! Q7 G2 S( _! d, s% j) FCommon Web Attacks Protection(常见的Web攻击防护)
1 ]4 [) H) J* n- r) A* c检测常见的Web应用程序的安全攻击。
6 o$ L# e' u  B7 O& Z1 N

Automation Detection(自动化检测)
8 M* M" Z4 _" s9 W! a: X检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。


) {" E- d  k0 |6 p$ `9 E' g: lIntegration with AV Scanning for File Uploads(文件上传防病毒扫描)
( [$ ^$ H" J; b4 P  u检测通过Web应用程序上传的恶意文件。
7 O7 A& D6 Z3 V) I

Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
; V0 Y' n0 X4 ]) o
/ V6 \- L3 m) n/ W6 K
Trojan Protection(木马防护)
8 G( K9 |: u+ p" a. G检测访问木马。

% N. B: P8 L6 y! N$ y
- K2 |! |! e, t6 GIdentification 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 a! y! l. \0 Q9 K, X# F, v) p

Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
检测伪装服务器发送错误消息。


安装ModSecurity
软件基础环境准备
下载对应软件包
# `, W- X6 w: U6 @" Q8 [$ cd /root
$ wget 'http://nginx.org/download/nginx-1.9.2.tar.gz'
; q1 k8 a, B1 c. x( ^4 _$ wget -O modsecurity-2.9.1.tar.gz https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity/releases/download/v2.9.1/modsecurity-2.9.1.tar.gz
3 o6 W9 D0 F, v0 F/ x; y. Q7 J安装Nginx和ModSecurity依赖包
1 m) e. i0 ^( d) H  ~Centos/RHEL

4 O7 o2 w# y3 e7 L4 Z# o" O
$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
Ubuntu/Debian

0 T& v- k8 |2 M$ }9 x
$ 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
编译安装ModSecurity
2 p* \' C: B* _( i4 G% ]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


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
. `$ p7 ~& m6 r5 V1 m/ p$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
$ ./autogen.sh
$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
- g/ a. P" L1 O+ @. a, n$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
" T& ]2 G: c1 c# U: z. w$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
( r6 a! U# C& l( K! }1 q" G$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块


& h5 O" s# G9 E# ]/ E编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
$ cd /root
; }" ]  a& U' _' ]; {$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ h4 ^# Z" i4 f: A) D5 X0 @9 ~$ cd ModSecurity
0 d4 j- N6 |+ Q2 }. ~$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
# U% q, D- K( X" M0 z- ]" @$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
+ h, }) g% }0 a* _, o$ ./configure
6 g7 x8 ~2 G% J$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

; v' E' C6 t6 L. E; w
* |+ m. L0 x. k; H( c6 g( S+ D: S! n$ ls /usr/local/modsecurity/lib
* V5 j) D3 e4 c6 n: I6 Vlibmodsecurity.a  libmodsecurity.la  libmodsecurity.so  libmodsecurity.so.3  libmodsecurity.so.3.0.0
( |8 U+ R. _9 }$ {/ b编译安装Nginx并添加ModSecurity-Nginx Connector模块
使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity

" `7 Y; L9 Q5 t. J4 w
! L) ]' h4 [! o  i( S) I7 J  W$ cd /root
2 o( S% ^0 u, i$ M! D2 k$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
2 G1 o+ S1 I9 V& O$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
( S% n: x$ ~  W$ make && make install
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。

$ p; _8 \5 q( g6 Q: V! _: a# t' `/ {
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
* Q/ f* o- J, l, b1 L4 G% m$ 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
$ i2 p8 X0 A$ X$ 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
- E. b& i- i+ v! {4 P4 H  {+ n$ 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。

! V8 A6 j6 Z) b+ h
/ f4 n* ^; Y1 ]: q- C5 W) }9 c启用ModSecurity模块和CRS规则
) F8 o/ P/ H3 D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。
# H; m4 g3 y, K5 J6 J5 F. i$ G/ R

$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
6 j2 G" C/ U2 x' X# E1 l$ 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。
* `3 J: z% Z9 L3 s2 f$ b

2 Q! I0 _( x, ^- e* N$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
SecRuleEngine On
4 ^6 E* r* d+ }3 U% WModSecurity中几个常用配置说明：
- d: |' a) Z8 N

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。
) w5 r9 i- e) a9 q+ x

1 n8 Z9 a- K; ~$ _# E! E& `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。
( |8 l/ ~' ^0 c9 `" A2 `

; L; {, j& Z' N3 X. V; R" S3.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。


# o; m/ h6 e$ K6 `4.SecDataDir：定义ModSecurity的工作目录，该目录将作为ModSecurity的临时目录使用。
/ E5 d3 V- ^* u

" `3 C# V1 _" W  ?! m; @4 H9 i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。
4 A- a8 O  U) N2 P  B

& l$ t. |; d8 C% L3.x版本CRS
$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
- Y4 J4 f, }2 `8 k, |: Q- e- Y1 w# 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
$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
3 e" C' T" x$ |& Y/ t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。
( b% x" Q3 I! N
0 G8 w! a& n% p2 d( `
! h5 |! R2 s! D/ \+ ?$ a/ W$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf
1 }2 R: n/ T1 F  B7 F
3 S. j" Q3 x. ^$ g: d

[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 l. e0 f0 F3 @! `
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。
4 w1 a3 I$ f# ]( h0 b
7 x1 l4 D& \. k7 Z" n6 T4 e
配置Nginx支持Modsecurity
6 Y3 t" [0 P  d" e9 L启用Modsecurity
3 C: ~4 i: U; z3 @6 Q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：

6 c% R4 b; M. H3 Q
ModSecurityEnabled on;
ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
; S% `7 K  c$ L
3 s/ e# W! v/ |; d& N+ x9 z
6 A0 [; N, C  K- T: s$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
! S: P( n' B1 h+ L
- j5 v" L1 g9 M0 b
server {
9 E( _; D/ V- a3 ~/ q  listen       80;
) h: U* a, @/ N' [5 N  server_name  example.com;
- x: ~) g- q4 w

" S/ k$ l# b* ~" J  location / {
    ModSecurityEnabled on;
* J  }% `* f" j) p    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
    root   html;
8 i2 O. A' O: J  L5 c, u    index  index.html index.htm;
  }
}
" y9 h, u+ P; V, @使用动态模块加载的配置方法
3 S" c; O# l; g9 ]3 ?1 E+ O在需要启用Modsecurity的主机的location下面加入下面两行即可：
9 E9 u& G% I3 Z

' k0 d; B* [; g- _, vmodsecurity on;
! f' t6 D4 A. e. j. Zmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
3 C0 i# o+ C: y1 A( U1 I0 J修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。
) u) I+ i9 `% C  L! c7 n
7 l' _. L7 u) Q) q9 C* Q' K
; m! ~$ b6 `" I2 t4 d$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
) K) c3 c+ ~+ Y0 O& R: G' ~- D  listen  80;
! `" c  W/ |9 F+ m8 O  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;

2 a+ E8 D* u& n
  location / {

# E( J. q/ t1 j' V6 N( M( D8 U
% h6 \0 b+ V- N- x$ T$ |( _/ }  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
  root   html;
  index  index.html index.htm;
: \5 U9 a: I0 u1 ?* s) |}
( I# U: U! U6 h( e, ?) a, p) [}
验证Nginx配置文件
$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
$ e2 Z0 b! i& V! k- m9 N8 v' rnginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
nginx: configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf test is successful
% F4 o+ m' I% S% \+ C& e启动Nginx
. G- G3 g! s2 R* L1 E: O2 p- [" F* B, u$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -c /usr/local/nginx/conf/nginx.conf
. m. t1 p8 p8 R/ H' ~
% {6 v2 H7 z. P9 p6 x! T

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。