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。
' K. w8 e7 l+ z- x$ K5 ~  m  l
& G! k7 w. h8 m& y
, n3 z% @6 Z9 E4 P: N1 q/ @' ~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
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。
; |9 g; m  Z7 b7 d

- Z6 o- i; a7 i$ LModSecurity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。

! ~- P3 O& S" f6 }6 r% B' h
- }5 `# w) Y* K4 h% f' l& oModSecurity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。
2 L& e4 v; K+ x4 l  q) H: y* A' H8 j
( S# j9 k6 {) y& K' g# n4 d
% K1 ?5 k+ H/ y. g; Q9 B+ L官网： https://www.modsecurity.org/
' I0 @: j+ s& c6 W

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。
  o( q' @2 ]# D1 C
; I: \% ]* x: h+ B, Z  Q
6 \) U0 w% u3 p2 eModSecurity核心规则集(CRS)提供以下类别的保护来防止攻击。
3 J" J) f& K, P" E: }
& w% b- |4 R5 C, A
( \2 u( \6 e: `! e4 O+ e2 NHTTP Protection(HTTP防御)
HTTP协议和本地定义使用的detectsviolations策略。


- j: I, j0 |: ~% I2 H3 T8 TReal-time Blacklist Lookups(实时黑名单查询)
2 o  o, i! {1 i3 w5 L* ]利用第三方IP名单。
: x# o  A. h  J* y2 v& h2 w

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。


, B4 A/ v- d: `5 v  G5 MCommon 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。

+ o# Q& h% v' S  A. a. f, q
8 G' `) \+ ?8 lAutomation Detection(自动化检测)
, w' \, N) L" }7 \1 i' D7 m; ^检测机器人，爬虫，扫描仪和其他表面恶意活动。

2 Q( p, h8 z) k8 ^4 f
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。

" s( o4 @3 C! R, N, P0 j4 ^
Tracking Sensitive Data(跟踪敏感数据)
信用卡通道的使用，并阻止泄漏。
% X4 W) d6 m* i/ L
' u4 p/ c2 g# ~9 {1 ~
Trojan Protection(木马防护)
9 l8 Q5 X. J+ g检测访问木马。


- s6 z, z+ K5 ?& ?' f7 GIdentification of Application Defects(应用程序缺陷的鉴定)
5 T; Y5 R; w$ q检测应用程序的错误配置警报。

3 J$ p. p7 O8 K
" j# ^! U. }6 s; R" b, q! f2 {Error Detection and Hiding(错误检测和隐藏)
2 i9 n7 ~. x* R' }9 D检测伪装服务器发送错误消息。
, R2 D) @( p& I8 m$ |
9 D% i, p- `9 l$ m% Q) R
安装ModSecurity
2 {  a$ R4 l% Q* g$ U' c软件基础环境准备
下载对应软件包
$ cd /root
$ 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
安装Nginx和ModSecurity依赖包
0 |& L1 A2 d* Q1 k7 L3 ^Centos/RHEL

% {* k2 e, c( m/ a3 T/ F$ X+ Y/ u" h
) r, R6 S: C- b1 D% Q' f6 S- ]& k: j$ yum install httpd-devel apr apr-util-devel apr-devel  pcre pcre-devel  libxml2 libxml2-devel zlib zlib-devel openssl openssl-devel
5 ]! `0 ]2 @; p5 Q" v& X9 W1 nUbuntu/Debian
. d  j, J0 K' A+ ^# e
# ~% p8 n9 P" L6 P
$ 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
0 A9 S; ?2 t4 O8 N& v. e6 CNginx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 q. y0 j) P% V( Q* S
8 o% N5 F8 t* z" ^9 B- ~
方法一：编译为Nginx静态模块


编译为独立模块(modsecurity-2.9.1)
1 G! j# v0 ?. e. W% b+ d$ tar xzvf modsecurity-2.9.1.tar.gz
$ cd modsecurity-2.9.1/
& i& j1 g: X7 I4 P8 O& x) L$ ./autogen.sh
$ P- F5 h; Z4 z% A$ ./configure --enable-standalone-module --disable-mlogc
$ make
编译安装Nginx并添加ModSecurity模块
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
) _; g$ F. ~  @6 x  z$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-2.9.1/nginx/modsecurity/
: v$ \% z1 H9 l' A, }9 H$ b6 Q& V$ make && make install
方法二：编译通过ModSecurity-Nginx Connector加载的动态模块

+ ], A' _: a8 O' x" k- x
编译LibModSecurity(modsecurity-3.0)
  h3 |- \; {5 P: x$ cd /root
# g6 i1 f4 l) [9 r$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity
$ cd ModSecurity
' z* i; j2 S+ W0 P: ?4 e! z$ git checkout -b v3/master origin/v3/master
+ ]# O: i; m+ Z# h7 u. Y$ sh build.sh
$ git submodule init
$ git submodule update
$ ./configure
$ make
$ make install
LibModSecurity会安装在 /usr/local/modsecurity/lib 目录下。

1 w: x1 E1 j+ ^+ N
; }; M" M2 k/ r5 N. N, q) g$ 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
' U3 h$ n' h1 m6 u' ?5 p使用ModSecurity-Nginx模块来连接LibModSecurity
( \* j! j2 {. p! y7 C1 i
* X! v6 S1 q2 [; o: H* f$ L' b
$ cd /root
$ git clone https://github.com/SpiderLabs/ModSecurity-nginx.git modsecurity-nginx
$ tar xzvf nginx-1.9.2.tar.gz
2 `& J" D8 N# l! \+ e  _$ cd nginx-1.9.2
$ ./configure --add-module=/root/modsecurity-nginx
$ make
+ H$ n; G6 k+ `9 Z$ make && make install
6 c/ [  n, V4 S/ U! f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。

) ], I6 m6 s3 V5 p
下载OWASP规则并生成配置文件
: S8 a& y( Y0 L1 R$ git clone https://github.com/SpiderLabs/owasp-modsecurity-crs.git
) q0 L1 H  D# l; t$ cp -rf owasp-modsecurity-crs  /usr/local/nginx/conf/
$ e, i4 L* @6 S5 m$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
9 I9 d! l6 k+ p9 Q$ cp crs-setup.conf.example  crs-setup.conf
5 g3 ^8 Y+ u+ s5 x) O( r6 R+ B配置OWASP规则
编辑crs-setup.conf文件
/ A1 y1 S" H! W
; p- y# o! j' {* c5 a
/ `% ]9 Y  {( i! t$ 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
$ sed -ie 's/#.*SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:1,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
) w- }7 i" x; V. C& I2 v# s" j$ sed -ie 's/# SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/SecDefaultAction "phase:2,log,auditlog,deny,status:403"/g' crs-setup.conf
1 k7 l8 V4 H0 S" Y: t- k* A' Q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。
) j0 j/ \3 z: B* A: ]' K
7 e- R* i  B2 m7 |4 n2 |' g
; T8 G9 e# r$ B; O6 V/ L启用ModSecurity模块和CRS规则
( V; J6 f$ m4 R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。
2 g  L, O$ W2 ]: G: |* `
) w, n5 t' p* `. E( \1 H! w
3 r1 c% t$ i$ X5 o6 I# f) `6 ^9 s4 gmodsecurity.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 S( k1 I* O9 C" O* R' Z
1 @  e% n7 R7 K, w4 b! i( s$ cd /root/modsecurity-2.9.1/
$ cp modsecurity.conf-recommended /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf  
7 b, j, t1 Q& x" @! I$ cp unicode.mapping  /usr/local/nginx/conf/
. s- C. o9 i" Y1 u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。


$ vim /usr/local/nginx/conf/modsecurity.conf
5 e, ^2 Q/ Q5 C1 K" hSecRuleEngine On
ModSecurity中几个常用配置说明：
. Q" h2 M% g/ Q

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。

  P% Z: T& g) ], ~
; V) g% p7 P/ n2 {' K4 D  p7 |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。

0 Y  O* V  X0 x
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。
% I4 d, ]5 }: z6 v; d1 Q, ?
  X5 R+ D: J" ]
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 R% g6 H+ Y' \8 Q* e
# V9 m2 W9 p+ S* |6 P8 }
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 c5 t- i. U, T2 y5 B+ k

5 F! P3 E4 z  @% C3 O3.x版本CRS
& m* O! H* r- G4 ]5 V$ cd /usr/local/nginx/conf/owasp-modsecurity-crs
# 生成例外排除请求的配置文件
# Y! M) \' R6 A' j$ 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
% l3 H" H+ {( ]7 E$ cp rules/*.data /usr/local/nginx/conf
, @) B) Z* I& t3 s! x7 L5 S% Q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。
2 {6 @( }7 i6 Q) y; r* T

2 T4 F1 O' [# B4 J$ vim /usr/local/nginx/conf/modsec_includes.conf

2 {' s. a: _9 ^: R/ v

[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* k) F. ^4 O9 F2 G; s配置Nginx支持Modsecurity
启用Modsecurity
. h8 I. p" R/ _/ s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：
% ?/ {1 g* {$ s6 v
3 `+ o& F4 D7 b& q; @& T4 Z. C0 r. `
# E8 C! y, W: ?( `; @ModSecurityEnabled on;
* k. _# d& ^" j; X" C* _ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。

. M8 Z  Z/ S- w+ r
$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf


server {
/ P6 D* z. z6 a  l! Y+ ~9 B  listen       80;
0 G  c1 }/ u9 ?' f) ^  server_name  example.com;


+ J& n1 ^  R: L9 J( [/ `( n$ s- P  location / {
    ModSecurityEnabled on;
    ModSecurityConfig modsec_includes.conf;
* v( C3 i; J1 C: f    root   html;
$ z; U9 [3 [; E& r& W. `$ V0 A    index  index.html index.htm;
+ t  n1 w) }' g, \2 y  {  }
}
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：

& ]+ f6 t: m0 n/ ^. W$ w: ~' X
modsecurity on;
7 p3 i! d5 g# r3 Pmodsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
修改Nginx配置文件，在需要启用Modsecurity的location开启Modsecurity。


5 @/ t3 v, D' F' u0 c/ b$ vim /usr/local/nginx/conf/nginx.conf

$ x" C# v/ m1 U* `7 @
' n$ I+ }  }! }2 N& M: n5 Z2 h1 Y9 `server {
* ^& j: q" q( W' R  listen  80;
  server_name localhost mike.hi-linux.com;
  access_log /var/log/nginx/yourdomain.log;


# c6 G/ v* _; D  location / {
8 E! v0 j2 u4 L

  modsecurity on;
  modsecurity_rules_file modsec_includes.conf;
, I, g$ ?& X9 Y% H- Y3 {  root   html;
: l( r4 l- I; u; @$ L) L  index  index.html index.htm;
}
}
# B2 U. W! X% i验证Nginx配置文件
" ]5 p# Q% ^- a5 b8 T( d$ /usr/local/nginx/sbin/nginx -t
nginx: the configuration file /usr/local/nginx/conf/nginx.conf syntax is ok
7 ?' A5 V  c  P# Pnginx: 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
$ R1 Y. V0 I# C6 Y" v+ s/ m
5 j, u7 M! m$ H/ a! n

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。